用于从气体流、尤其从烟气流中分离二氧化碳的方法以及用于气体流、尤其烟气流中的二 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于从气体流、尤其从烟气流中分离二氧化碳的方法。此外，本发明涉及一种用于气体流、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备。
【背景技术】
[0002]在气候变化的背景下，全球性的目标是:降低有害物质到大气中的排放。这尤其适用于二氧化碳(C02)的排放，所述二氧化碳在大气中积聚，妨碍地球的热放射进而作为温室效应弓I起地表温度的提高。
[0003]尤其在用于产生电能的化石燃烧的发电厂设施中，通过燃烧化石燃料形成含二氧化碳的烟气。为了避免或为了降低二氧化碳到大气中的排放，二氧化碳必须从烟气中分离出去。相应地，尤其在现有的化石燃烧的发电厂中探讨适当的措施，以便在燃烧之后将所产生的二氧化碳从废气中分离出去(燃烧后捕获)。
[0004]对此，在燃烧之后通过借助于清洗介质或吸收介质的吸收-解吸工艺从相应的气体流中洗出包含在烟气中的二氧化碳作为技术上的实现方案。对此，通常使用含胺的清洗介质，所述清洗介质显示出良好的选择性和对于二氧化碳的高的容量。
[0005]然而，该基于胺的清洗介质由于包含在烟气中作为副组成部分的氧化氮(N0X)的作用倾向于构成亚硝胺。在非挥发性的作为清洗介质使用的胺、如氨基酸盐溶液的情况下，可能形成的亚硝胺同样是非挥发性的进而与排放不相关。然而，少量的挥发性的胺能够作为热学的和氧化的分解产物产生(尤其甲胺)进而尽管如此还是在低的水平上产生少量的排放相关的成分。
[0006]胺和/或相应作为后续产物形成的亚硝胺在清洗介质中聚集，直至在分解产物或分解后续产物(总降解产物)的形成率以及其从工艺中的提取之间设定稳定的平衡。降解产物随时间在分离过程中浓缩。由于在分离过程中引入的高的烟气量和降解产物的提浓，在此会造成这些成分排出到大气中。需防止这种进入环境中的排放。
[0007]相应地，在此期间使用清洗介质，其中将氨基酸盐用作为活性成分。氨基酸盐具有如下优点:其不具有显著的蒸汽压，使得能够避免从吸收器中排出。然而即使在使用具有氨基酸盐作为活性成分的清洗介质时也不能够防止清洗介质的降解。
[0008]尽管，具有氨基酸盐的清洗介质的分解产物大部分又是盐类成分，所述盐类成分同样不具有显著的蒸汽压。然而即使在含氨基酸盐的清洗介质中也能够产生由氨和易挥发的胺形成的小部分降解或分解产物、如甲胺。甲胺用作为用于形成二甲胺的前体，所述二甲胺又通过与N0X的反应形成与排放相关的二甲基亚硝胺。亚硝胺以及其他所包含的胺积聚在清洗介质中并且经由已通过吸收器清除掉二氧化碳的烟气共同排出到大气中。
[0009]为了受控地去除胺和亚硝胺，迄今为止通常使用所谓的回收器，所述回收器从清洗介质中提取可溶的杂质、如胺。然而，由此所实现的避免挥发性成分的所不允许的排放仅通过清洗介质的所不期望的损失来实现。
[0010]为了避免上述情况，例如能够使用用于从吸收器中排出的气体的清洁设备。然而，这种连接在吸收器下游的清洁设备与高的投资成本和结构耗费关联。
[0011]除了回收器之外，能够使用连接在解吸器下游的清洁设备作为另外的替选方案。对此从W0 2013/023918中已知一种方法，其中从0)2分离工艺的吸收剂循环中分离易挥发的降解产物。对此，将出自连接在解吸器下游的冷凝器的冷凝物输送给清洁设备，在所述清洁设备中以蒸馏的方式或借助于活性炭清洗器清除冷凝物所包含的降解产物。可惜这种方法在特定的边界条件下不可以经济地执行。
【发明内容】
[0012]因此本发明的第一目的是，提出一种用于从气体流中分离二氧化碳的方法，所述方法在保持所使用的清洗介质的容量的条件下能够实现从清洗介质中受控地且成本适宜地去除降解产物并且同时防止或者尽可能显著地降低降解产物的可能的到大气中的排放。
[0013]本发明的第二目的是:提出一种用于气体流中的二氧化碳的分离设备，借助所述分离设备可执行相应的方法。
[0014]根据本发明，本发明的第一目的通过一种用于从气体流中、尤其从烟气流中分离二氧化碳的方法来实现，其中使气体流在分离设备的吸收器中与清洗介质接触以分离包含在气体流中的二氧化碳，被加载的清洗介质输送给分离设备的解吸器以释放二氧化碳，从解吸器中提取蒸汽流并且为了形成冷凝物将其输送给冷却设备，并且在冷却设备中形成的冷凝物至少部分地输送给清洁设备，在所述清洁设备中借助于逆向渗透器和/或借助于离子交换器去除包含在冷凝物中的降解产物。
[0015]在此，本发明基于如下事实:即使在使用具有可忽略的小的蒸气压的相应的活性成分的清洗介质时也会因热分解或氧化分解形成降解产物。在此，注意力尤其集中在用作为用于形成有害于环境的亚硝胺的前体的氨和易挥发的胺的形成上。相应地，必须从清洗介质中去除胺，以便防止亚硝胺的形成和其到大气中的排放。
[0016]尽管能够通过常见的回收器降低可能出现的胺或亚硝胺排放。但是这仅通过清洗介质的所不期望的损失来实现。
[0017]除了这种回收器之外，所使用的清洁设备仅受限地适合于:实现用于经济地且可容易集成地清洁在分离工艺中所使用的清洗介质的前提条件。
[0018]在考虑上述问题的情况下，本发明认识到:当将待处理的冷凝物输送给清洁设备时，能够有效且经济地从清洗介质中去除降解产物，在所述清洁设备中，借助于逆向渗透器和/或借助于离子交换器去除包含在冷凝物中的降解产物。
[0019]在该方法中，从解吸器提取蒸汽流，所述蒸汽流被输送给冷却设备。蒸汽流基本上包含二氧化碳、水和在清洗介质中形成的挥发性的胺。蒸汽流被输送给冷却设备并且在那里冷凝。基本上由水、小份额的碳酸(H2C03)以及小份额的氨和冷凝的胺、尤其甲胺构成的冷凝物最后被输送给该清洁设备或每个清洁设备。在此，能够完全地或部分地进行冷凝物至清洁设备的输送。
[0020]通过使用清洁设备，有针对性地从所述工艺中提取出胺杂质，在所述清洁设备中借助于逆向渗透器和/或借助于离子交换器去除包含在冷凝物中的降解产物。特别地，包含在冷凝物中的甲胺、即用于形成挥发性的二甲基亚硝胺的前体，因此能够被去除。
[0021]也将如在回收器运行时不可避免的清洗介质损失最小化。在降解率相同的情况下，因此要么能够降低通过回收器的通过量，要么在回收器功率相同的情况下，进一步降低挥发性降解产物的排放。
[0022]逆向渗透器在此要么可与离子交换器共同地使用要么可作为用于清洁冷凝物的单独的方法使用。在共同地使用逆向渗透器与离子交换器时，这两个方法步骤适当地依次进行。顺序在此能够根据所述方法和用于执行所述方法的设施来选择。
[0023]污染的冷凝物能够通过逆向渗透器便宜且简单地清洁。逆向渗透器是过滤方法，所述过滤方法滤除分子范围中的离子杂质。在此，向着过滤介质挤压被污染的液体、当前即待清洁的冷凝物。杂质保留在过滤器上游并且冷凝物穿过过滤介质。将半透膜片用作为过滤介质。在逆向渗透器中，仅形成杂质的小的提浓的流和纯水的大的流。在此，干净的水例如能够引回到所述工艺中，而被污染的流例如能够被输送给生物处理设施。
[0024](替选于或附加于逆向渗透器)，离子交换器的使用也能够实现简单地清洁冷凝物。在离子交换器中使用如下材料，借助所述材料能够通过相同电荷的其他的离子取代溶解的离子。例如能够将用离子交换器材料填充的柱或膜片用作为离子交换器，所述柱或膜片分别由待处理的溶液、当前即待清洁的冷凝物穿流。待交换的离子结合在离子交换器材料上，所述离子交换器材料就其而言为此将事先结合的等物质量的离子输出到溶液中。
[0025]在此，待清洁的冷凝物尤其仅是全部清洗介质的小的子流，使得所述清洁设备与容量必须适合于从整个分离过程中吸收清洗介质的清洁设备相比显著更小地构成。此外，可尤其有效地实行冷凝物的清洁，因为降解产物在冷凝物中提浓。
[0026]整体上，通过使用逆向渗透器和/或通过使用离子交换器以从清洗介质中去除挥发性的降解产物，能够耗尽清洗介质中作为用于形成潜在有害的亚硝胺(尤其二甲基亚硝胺)的前体的所不期望的胺(尤其甲胺)进而避免不允许的