用于干燥和压缩富CO₂流体的方法和设备的利记博彩app

专利名称：用于干燥和压缩富CO₂流体的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于干燥和压缩富CO2流的方法和単元。
背景技术：
富CO2的湿流的压缩需要使用由不锈钢制成一或甚至由更贵的材料诸如具有高镍含量的钢材制成——的压缩机，以便防止压缩机被碳酸或可能由富CO2流中存在的杂质诸如氮氧化物或硫氧化物所致的其它更强的酸腐蚀。富CO2流体在干燥状态下包含介于lmol%与100mol%之间的C02。环境空气含有比Imo 1%的下限贫25倍多的CO20
用于处理此类富CO2流的现有技术在图I中被示意性地示出。· 1=提供富CO2流(示例用于在静电或袋式过滤器类型的主过滤器之后再生溶剂(胺型)或氧燃烧烟气的塔的出ロ)· 3=可选的含硫元素的精细净化(净化至数量级为百万分之一的典型水平)步骤· 5=在压缩机中压缩，其与湿气体接触的材料由耐腐蚀钢制成· 7=通过吸附(例如活性氧化铝、分子筛或硅凝胶型吸附剂)而干燥气体·9=可选地净化掉富CO2气体的轻成分(氧、氩、氢、一氧化碳、氮等)和/或较重的成分(N02、N204、SO2等)，该步骤的可能的变型在以前的专利申请中被详细描述；·11=压缩富CO2最终产品或使富CO2最终产品液化，以便使其可用于输送(通过管道或船)系统或用于其在エ艺中的使用的步骤。从US-A-2862819获知，在已使富CO2气体与防冻剂混合之后并且在在压缩机中压缩富CO2气体之前通过蒸馏来分离富CO2气流。

发明内容
根据本发明的一个主题，提供了ー种用于压缩含水富CCV流体的方法，其中在压缩机中压缩所述富CO2流体，在所述压缩步骤上游，将所述含水富CO2流体分为两部分，将防冻剂喷射到所述含水富CO2流体的第一部分中，将所述富CO2流体的第二部分传送到脱气塔的底部，并且使来自所述塔的塔顶气体与所述含有防冻剂的富CO2流体的所述第一部分混合，冷却所述第一部分，然后将所述第一部分传送到分相器内，从所述分相器提取含有所述防冻剂的水并将其传送到所述塔的顶部，以及在所述压缩机中压缩在所述分相器中被净化掉水的经冷却的流体。可选地-所述压缩机由碳钢或低合金钢制成。-在所述塔中处理所述含有防冻剂的水，以便从其提取在所述冷却步骤上游再循环的大部分防冻剂。-所述分相器的入口处的气体介于-35°C与-15° C之间，或甚至介于-25° C与-15° C之间。
-在所述压缩机下游，在还未通过上游吸附而干燥经压缩流体的情况下，在低于水的凝固点0° C、优选地低于-10° C的温度下分离经压缩的流体。-在低于0°C的温度的所述分离期间回收富含水且含有防冻剂的冷凝物，并在提取之后使所述防冻剂在所述冷却步骤上游再循环。-在低于- 10°C的温度的所述分离期间回收富含水且含有防冻剂的冷凝物，并在提取之后使所述防冻剂在所述冷却步骤上游再循环。-在所述塔中提取所述防冻剂。-所述富CO2流体包含小于IOOppmV的硫氧化物,或小于2000ppm V的硫氧化物，或甚至小于20000ppm V的硫氧化物。根据本发明的另一方面，提供了ー种用于压缩含水富CCV流体的単元，所述单元包括压缩机和在所述压缩机上游的防冻剂输入管路，所述防冻剂输入管路用于将防冻剂喷射到所述含水富αν流体的第一部分中；用于冷却所述含有防冻剂的富αν流体的装置；用于从经冷却的流体提取水的分相器；脱气塔；用于将所述含水富CO2流体的第二部分传送到所述塔的底部的装置；用于将来自所述分相器的水传送到所述塔的顶部的装置；用于传送来自所述塔的塔顶气体以便使塔顶气体与所述第一部分在所述冷却装置上游混合的装置；以及用于将被净化掉水的经冷却的流体传送到所述压缩机的装置。所述压缩机可选地由碳钢制成。所述单元可包括压缩机，以便在所述塔上游压缩所述第二部分。通过这种方式，不需要在蒸馏塔中处理所有所述富CO2流体，而仅需处理用于在所述脱气塔中浄化水和防冻剂的混合物的部分。本发明g在通过在压缩步骤5上游去除足够的水以避免其在压缩机中的连续压缩和冷却阶段期间冷凝从而显著降低富CO2流的压缩单元5和可选的净化単元3的成本，这使得该压缩机能够使用碳钢或低合金钢代替不锈钢。本发明的第二方面在于当需要通过部分冷凝和可选的蒸馏进行净化以便改善所生产的CO2的份额时降低干燥単元7的成本。该单元的主要作用是从富CO2流除去足够的水，以防止水在単元9中冷却期间凝結。因此，可能需要数量级为百万分之一的残余含水量，以防止由于CO2的凝固而使水在-56° C的最低温度下凝結。首先，将考虑如何在将富CO2流冷却到-55° C左右的同时不使用干燥单元工作。本发明在于喷射足量的防冻剂——例如甲醇——使得水的凝固点低于单元9的最低温度(例如对于-54° C的水凝固点，需要对气体中包含的每Ikg水喷射至少Ikg甲醇)，然后将所得的混合物冷却到所需温度。一个改进方案在于将含有防冻剂的气体冷却到明显高于所需的最終温度的中间温度，例如介于-35° C与-15° C之间，使得水和所包含的防冻剂的相当大一部分被冷凝并因此再循环，从而限制防冻剂的消耗。所达到的温度越低，水的冷凝量就越大。然后将从这种中间冷凝获得的气体冷却到该方法的剰余部分所需的温度。可以设想根据所获得的气相中的水和防冻剂的份额而在这种第一次冷凝之后第二次喷射防冻剂。多次喷射的优点在于减小了所喷射的总量，因为每次喷射都将适应接下来的冷凝。然而，由于系统变得更加复杂，所以将进行技木-经济研究来评估多次喷射防冻齐U的优点。
一种类似方法使得可以在压缩之前除去足够的水，以使用由碳钢或低合金钢制成的压缩机。因此，问题是需要冷却富CO2流直到水的剰余部分确保在压缩机的各个压缩和冷却阶段中永远不会达到露点。因此，将含有90%左右(体积)并处于干燥状态的CO2的流冷却到-15° C和O. 9bar绝对值使得可以将在压缩机的出ロ(在本发明示例中为20bar绝对值)处的露点降低到低于30° C，即可以容易地确保在级间冷却期间以及压缩机的出ロ处不会达到的温度。通过随冷却器的出ロ处的气体温度的变化来调节冷却水的流速从而控制压缩流的温度是可以将压缩流保持在露点之上并因此在腐蚀区之上的ー个示例。因此，与这种已有的方法相比，需要増加用于将防冻剂喷射到富CCV流中的装置以及预冷装置，以便在低压カ(一般为接近大气压カ的压力)下达到数量级为-15° C的温度。本发明具有许多优点·压缩机和级间冷却器因此由碳钢或低合金钢制成。
抽吸温度与现有技术相比显著降低介于20° C抽吸与-15° C抽吸之间，如果对冷却考虑IOOmbar的压降(从Ibar绝对值降至O. 9bar绝对值),则限定压缩机的尺寸的第一压缩叶轮的体积流量和因此尺寸降低7%。这节省了对机器的投资。·抽吸温度全年保持稳定，这使得机器可以在设计条件下精确运行并因此提高机器的平均效率。·压缩机不需要针对一年中仅遇到的若干天的高抽吸温度确定尺寸。·压缩功率显著降低，其原因既在于不存在大部分水分子，又在于温度较低的抽吸。·压缩机充当用于待处理的气体中的防冻剂的高效混合器。这在净化単元9上游尤为重要，因为在此处残余水量很低(数量级为万分之几)，待喷射的防冻剂的量也很低，这使得防冻剂的喷射很麻烦，因为需要确保(气体中的防冻剂)混合非常均匀。·特别地，发现保留在蒸气相中的防冻剂的份额与水的份额大致相同，因此确保了防冻剂的中间喷射是多余的。·避免了高成本的吸附干燥设备。·避免了吸附单元的再生的能耗。本发明的另ー变型在于考虑在不存在水的情况下，硫氧化物和氮氧化物不会以酸的形式冷凝。关于硝酸，由于其露点接近水的露点，所以不论是否考虑它们，作为第一近似，情况不会发生变化。关于硫酸，其露点在70° C与150° C之间变化，大致取决于所考虑的压カ和浓度。因此，本发明在于在压缩之前不从富CO2流浄化掉硫氧化物。然后将通过例如蒸馏在高压カ下分离硫氧化物，或者在针对CO2选择的应用的情况下截留/保留硫氧化物与CO2。如果考虑燃煤发电设备，其中可以设想不从将被提取的流除去SO2以用于截留，则可以考虑省略生产富CO2气体的単元。只剩下提及防冻剂循环。大部分防冻剂将随水以及富CCV流的其它杂质冷凝。可利用气体/液体萃取器使防冻剂再生，所述萃取器将使用在防冻剂的任何喷射之前获得的富CO2气体的一部分。所述萃取器可以回收几乎全部防冻剂。气体然后与富CO2气体的其余部分混合，从而将防冻剂添加物減少到保留在产品和冷凝物中的减小很多的份额。
如果存在锅炉，则可将冷凝物传送到该锅炉，以消除微量防冻剂。最后，保留在富CO2产品中的微量防冻剂和水不会妨碍富CO2产品的截留，甚至也不会妨碍其用于增强的油回收。然而，应该指出，在接近CO2的临界点(74bar绝对值和31. 1° C)的情况下，防冻剂(一般为醇，尤其为甲醇)和水独立于可为液态或气态的CO2而形成液相。因此可以设想随着CO2产品的纯度的提高，回收另一部分防冻剂。


图2示出了根据本发明的方法。
具体实施方式
富CO2的湿流体1-00被分为两部分。一部分被传送到供给脱气塔2-4的鼓风机2-5。将防冻剂2-03添加物例如甲醇添加至富CCV流体的其余部分。所得的混合物在热交换器2-2中被冷却到介于-35° C与-15° C之间的温度并被传送到分相器2-3，以便从其分离富含防冻剂的冷凝物。这些冷凝物被传送到塔2-4并且塔顶气体2-02被再循环至富CO2的湿流体。富含防冻剂的底部液体2-01被传送回以在热交換器2-2中冷却，以便限制防冻剂的消耗。热交換器2-2被制冷単元冷却。优选钎焊铝板式热交換器。可选地，为了降低运行成本，富CO2流体可以在几个步骤中冷却，即串联的几次冷却(冷却水、R134a、氨水)。来自分离器2-3的塔顶气体2-00可选地与现有技术中ー样被传送至精细净化步骤，然后气体在由碳钢或低合金钢制成的压缩机5中被压缩。接下来可以是可选地富CO2气体的轻成分(氧、氩、氢、ニ氧化碳、氮等)和/或较重成分(N02、N2O4, SO2等)的净化单元9，该步骤的可能的变型被详细记载在以前的专利申请中，并且可以具有富CO2最终产品的压缩步骤11或富CO2最终产品的液化步骤，以便使其可用于输送(通过管道或船)系统或用于其在エ艺中的使用。优选地，待通过本发明的方法处理的富CO2流体不含N02。
权利要求
1.ー种用于压缩含水富CO2流体的方法，其中在压缩机(5)中压缩所述富CO2流体，在所述压缩步骤上游，将所述含水富CO2流体分为两部分，将防冻剂喷射到所述含水富CO2流体的第一部分中，将所述富CO2流体的第二部分传送到脱气塔(2-4)的底部并使来自所述塔的塔顶气体与含有防冻剂的富CO2流体的所述第一部分混合，冷却所述第一部分，然后将所述第一部分传送到分相器(2-3)内，从所述分相器提取含有所述防冻剂的水(2-04)并将所述水传送到所述塔的顶部，以及在所述压缩机中压缩在所述分相器中被净化掉水(2-00)的经冷却的流体。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述压缩机(5)由碳钢或低合金钢制成。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，在所述塔(2-4)中处理含有所述防冻剂的所述水，以便从其提取在所述冷却步骤上游再循环的所述防冻剂(2-01)的大部分。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述压缩机(5)下游，在未通 过上游吸附来干燥经压缩的流体的情况下，在低于水的凝固点0° C、优选地低于-10° C的温度下分离所述经压缩的流体。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在低于0°C的温度的所述分离期间回收富含水且含有防冻剂的冷凝物(2-05)，并在提取之后使所述防冻剂在所述冷却步骤上游再循环。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在低于-10°C的温度的所述分离期间回收富含水且含有防冻剂的冷凝物(2-05)，并在提取之后使所述防冻剂在所述冷却步骤上游再循环。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述塔(2-4)中提取所述防冻剂。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述富CO2流体(1-00)包含小于IOOppm V的硫氧化物,或小于2000ppm v的硫氧化物,或甚至小于20000ppm v的硫氧化物。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述分相器(2-3)的入口处的气体温度介于-35° C与-15° C之间，或者甚至介于-25° C与-15° C之间。
10.ー种用于压缩含水富CCV流体的単元，所述单元包括压缩机(5)，其特征在于，所述単元包括位于所述压缩机上游的防冻剂输入管路(2-03)，所述防冻剂输入管路用于将所述防冻剂喷射到所述含水富CO2流体的第一部分中；用于冷却含有防冻剂的富CO2流体的装置(2-2);用于从经冷却的流体提取水的分相器(2-3);脱气塔(2-4);用于将所述含水富CO2流体的第二部分传送到所述塔的底部的装置；用于将来自所述分相器的水(2-04)传送到所述塔的顶部的装置；用于传送来自所述塔的塔顶气体以便使所述塔顶气体在所述冷却装置上游与所述第一部分混合的装置；以及用于将净化掉水的经冷却的流体传送到所述压缩机的装置。
11.如权利要求10所述的单元，其特征在于，所述压缩机由碳钢或低合金钢制成。
12.如权利要求10或11所述的单元，其特征在于，所述单元包括用于在所述塔(2-4)上游压缩所述第二部分的压缩机(2-5 )。
全文摘要
本发明涉及一种用于压缩含水富CO2流体的方法，其中在压缩机(5)中压缩富CO2流体，在压缩步骤上游，将防冻剂喷射到含水富CO2流体中，以便降低水的凝固温度。使含有防冻剂的富CO2流体凝结，从凝结的流体提取水，并在压缩机中压缩所述凝结的流体。
文档编号B01D53/26GK102665864SQ201080058260
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月21日 优先权日2009年12月22日
发明者A·布里格利亚, A·达德 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司