CN101998877A - 用于再生吸收剂溶液的***和方法 - Google Patents

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Abstract

用于再生富吸收剂溶液(26)的***(10)，该***包括：便于在工艺物流(22)和吸收剂溶液之间进行相互作用的吸收器(20)，其中该工艺物流包括酸性组分，该工艺物流和该吸收剂溶液的相互作用产生酸性组分减少的物流(28)和富吸收剂溶液；接收该酸性组分减少的物流和该工艺物流中的至少一种以将热传递给传热液体(60)的至少一个热交换器；和用于将该传热流体从所述至少一个热交换器传递给再生所述富吸收剂溶液的再生器(34)的至少一个机构(60a)，其中各个该至少一个机构都与各个该至少一个热交换器流体连接。

Description

用于再生吸收剂溶液的***和方法
相关申请的交叉引用
本申请依照35U.S.C.$119(e)要求2007年12月13日提交的共同未决的美国临时专利申请序列号61/013,363的优先权，由此通过参考将其整体引入。
发明背景
1.发明领域
本发明的主题涉及用于从工艺物流中除去酸性组分的***和方法。更特别地，本发明的主题涉及用于再生用于从工艺物流中吸收酸性组分的吸收剂溶液的***和方法。
2.背景技术
工艺物流(例如来自煤燃烧炉的废物流)通常包含在将其引入环境之前必须从该工艺物流中除去的各种组分。例如，废物流通常包含酸性组分，例如二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)，在将该废物流排放到环境中之前必须将其除去或减少。
在很多种工艺物流中发现的酸性组分的一种实例是二氧化碳。二氧化碳(CO2)具有大量的用途。例如，二氧化碳能够用于碳酸化饮料；用于冷藏、冷冻和包装海鲜、肉类、家禽、烧烤食品、水果和蔬菜；用于延长乳制品的储藏寿命。其他应用包括但不局限于：处理饮用水；用作杀虫剂和温室中的大气添加剂。近来，二氧化碳已经被确定为用于提高油回收率的有用的化学物质，其中使用了大量非常高压力的二氧化碳。
获得二氧化碳的一种方法是净化工艺物流，例如废物流，例如烟气流，其中二氧化碳是有机或无机化学工艺的副产物。典型地，将包含高浓度的二氧化碳的工艺物流进行多级冷凝和净化，然后蒸馏，以产生产品级的二氧化碳。
提高适用于上述应用中的二氧化碳(称作“产品级二氧化碳”)的量的需求和降低一旦将工艺气流排放到环境中就会释放到该环境中的二氧化碳的量的需求推动了提高从工艺气流中回收的二氧化碳量的需求。越来越需要工艺装置降低在释放的工艺气体中存在的二氧化碳的量或浓度。同时，越来越需要工艺装置节约资源，例如时间、能量和金钱。本发明的主题通过提高从工艺装置中回收的二氧化碳的量并同时降低从该工艺气体中除去该二氧化碳所需的能量，可以缓解对工艺装置提出的这多个需求中的一个或多个。
发明概述
依照此处所述的方面，提供了用于再生富吸收剂溶液的方法，所述方法包括：将包含酸性组分的工艺物流与吸收剂溶液相互作用；通过吸收所述酸性组分从所述工艺物流中除去至少一部分所述酸性组分，由此产生富吸收剂溶液和酸性组分减少的物流；将所述工艺物流或所述酸性组分减少的物流中的至少一种提供给至少一个热交换器，由此将热传递给传热流体；和在所述富吸收剂溶液的再生过程中使用所述传热流体。
依照此处所述的其他方面，提供了用于再生富吸收剂溶液的***，所述***包括：便于在工艺物流和吸收剂溶液之间进行相互作用的吸收器，其中所述工艺物流包括酸性组分，所述工艺物流和所述吸收剂溶液的相互作用产生酸性组分减少的物流和富吸收剂溶液；接收所述酸性组分减少的物流和所述工艺物流中的至少一种以将热传递给传热液体的至少一个热交换器；和用于将所述传热流体从所述至少一个热交换器传递给再生所述富吸收剂溶液的再生器的至少一个机构，其中各个所述至少一个机构都与各个所述至少一个热交换器流体连接。
依照此处所述的其他方面，提供了用于接收工艺物流的吸收器，所述吸收器包括：包括上部部分和下部部分的内部部分，其中所述下部部分位于所述上部部分之下；容许工艺物流进入所述内部部分中的工艺物流入口，其中所述工艺物流与吸收剂溶液接触；和热交换器，其中所述热交换器位于所述吸收器内部的位置、所述吸收器外部的位置或其组合。
以下附图和详细描述举例说明了上述和其他特征。
附图简述
现在参照附图，其是示例性的，且其中类似的元件类似编号：
图1是描述用于从工艺物流中吸收酸性组分并再生用于吸收该酸性组分的该吸收剂溶液的***的一种实施方案的实例的简图；
图2和2A是描述图1中所示的***中所用的吸收器的实施方案的实例的简图；
图3和3A是描述图1中所示的***中所用的吸收器的实施方案的实例的简图；
图4和4A是描述图1中所示的***中所用的吸收器的实施方案的实例的简图；和
图5是描述图1中所示的***中所用的吸收器的一种实施方案的实例的简图。
优选实施方案的详细描述
图1描述了用于再生由从工艺物流中吸收酸性组分由此生成了酸性组分减少的物流和富吸收剂溶液产生的富吸收剂溶液的***10。
***10包括吸收器20，其具有接收工艺物流22并便于在该工艺物流和吸收剂溶液(未示出)之间相互作用的内部部分20a。如图1中所示，该工艺物流22通过位于例如该吸收器20的中点A上的工艺物流入口24进入吸收器20并通过该吸收器20。然而，预期该工艺物流22可以在容许从该工艺物流中吸收酸性组分的任意位置进入吸收器20，例如该工艺物流入口24可以位于该吸收器20上的任意位置。中点A将该吸收器20分成下部部分21a和上部部分21b。
工艺物流22可以是任意液体流或气体流，例如天然气流、合成气流、炼厂气体或蒸汽流、石油储罐的输出流、或由材料(例如煤、天然气或其他燃料)的燃烧产生的物流。工艺物流22的一种实例是在燃料(例如合成气、石油炼厂气、天然气、化石燃料(例如煤)等)燃烧来源的出口产生的烟气流。根据该工艺物流22的来源或类型，该酸性组分可以是气态、液态或颗粒态。
工艺物流22典型地包含几种酸性组分，包括但不局限于二氧化碳。到工艺物流22进入该吸收器20时，该工艺物流可能经过处理以除去颗粒物质以及硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。然而，各***的工艺可能不同，因此，这种处理可能发生在该工艺物流22通过该吸收器20之后或者根本不发生。
在一种实施方案中，如图1中所示，该工艺物流22通过热交换器23，其便于通过将热量从该工艺物流传递给传热流体60而冷却该工艺物流。预期可以将该传热流体60转移到***10的其他部分，在其中能够使用该热量提高该***10的效率(如下所述)。
在一种实例中，在热交换器23中将该工艺物流22从149摄氏度至204摄氏度(149℃-204℃或300-400°F)的温度冷却到38摄氏度至149摄氏度(38℃-149℃或100-300°F)的温度。在另一实例中，将该工艺物流22从149摄氏度至204摄氏度(149℃-204℃或300-400°F)的温度冷却到38摄氏度至66摄氏度(38℃-66℃或100-150°F)的温度。在一种实施方案中，在通过该热交换器23之后，该工艺物流22中存在的该酸性组分的浓度约为1-20摩尔百分比(1-20摩尔％)，该工艺物流中存在的水蒸气的浓度约为1-50摩尔百分比(1-50摩尔％)。
该吸收器20使用分布在其中的便于从该工艺物流22中吸收和除去气态组分的吸收剂溶液。在一种实施方案中，该吸收剂溶液包括化学溶剂和水，其中该化学溶剂包括例如氮基溶剂，特别为伯、仲和叔烷氧基胺、伯和仲胺、位阻胺和严重位阻仲氨基醚醇。通常所用的化学溶剂的实例包括但不局限于：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲基哌嗪(MP)、N-羟乙基哌嗪(HEP)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇(也称作二乙二醇胺或DEGA)、2-(2-特丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-特丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、2-(2-特戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2-异丙基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-(1-甲基-1-乙基丙基氨基)乙氧基)乙醇等。前述可以单独或组合使用，有或没有共溶剂、添加剂(例如消泡剂、缓冲剂、金属盐等)以及腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂的实例包括但不局限于杂环化合物，选自由以下构成的组：硫代吗啉、二噻烷和噻噁烷，其中该硫代吗啉、二噻烷和噻噁烷的碳部分各自具有独立的H、C1-8烷基、C7-12烷芳基、C6-10芳基和/或C3-10环烷基取代基；硫脲-胺-甲醛聚合物，该聚合物与铜(II)盐结合使用；包含+4或5价态的钒的阴离子；和其他已知的腐蚀抑制剂。
在一种实施方案中，在该吸收器20中存在的该吸收剂溶液称作“贫”吸收剂溶液和/或“半贫”吸收剂溶液36。该贫和半贫吸收剂溶液能够从该工艺物流22中吸收该酸性组分，例如该吸收剂溶液没有完全饱和或没有处于完全的吸收容量。如此所述，该半贫吸收剂溶液比该贫吸收剂溶液更具吸收性。在一种实施方案中，如下所述，该贫和/或半贫吸收剂溶液36是由该***10提供的。在一种实施方案中，将补充吸收剂溶液25提供给该吸收器20以补充该***提供的该贫和/或半贫吸收剂溶液36。
通过该贫和/或半贫吸收剂溶液36与该工艺物流的相互作用发生从该工艺物流22中吸收该酸性组分。应当认识到该工艺物流22与该贫和/或半贫吸收剂溶液36之间的相互作用能够在该吸收器20中以任意方式发生。然而，在一种实例中，该工艺物流22通过该工艺物流入口24进入该吸收器20，并沿该吸收器的长度向上运动，而该贫和/或半贫吸收剂溶液在该工艺物流进入的位置以上的位置进入并以与该工艺物流22的方向逆流流动。
该工艺物流22和贫和/或半贫吸收剂溶液36之间在吸收器20内的相互作用产生了来自该贫和/或半贫吸收剂溶液的富吸收剂溶液和具有减少量的该酸性组分的工艺物流。富吸收剂溶液26被从工艺物流22中吸收的该酸性组分饱和。在一种实施方案中，富吸收剂溶液26被二氧化碳饱和。
在一种实例中，富吸收剂溶液26下降到吸收器20的下部部分21a，在此处将其除去用于进一步的处理，而现在具有减少量的酸性组分的工艺物流22垂直通过该吸收器并作为酸性组分减少的物流28通过出口28a从吸收器20的上部部分21b排出，该酸性组分减少的物流具有49摄氏度至93摄氏度(49℃-93℃或120-200°F)的温度。在一种实例中，在酸性组分减少的物流28中存在的酸性组分的浓度为0-15摩尔百分比(0-15摩尔％)。在一种实例中，该酸性组分减少的物流28中存在的二氧化碳的浓度为0-15摩尔百分比(0-15摩尔％)。
如图1中所示，将该富吸收剂溶液26通过泵30(24-160psi)进入热交换器32然后到达再生器34。再生器34也可以称作“汽提器”，其再生富吸收剂溶液26以生成该贫吸收剂溶液和/或该半贫吸收剂溶液中的一种36。在一种实施方案中，如下所述，将该贫和/或半贫吸收剂溶液返回供给该吸收器20。
如图1中所示，富吸收剂溶液26可以在位于该再生器34的中点B处的入口38进入该再生器34。然而，预期富吸收剂溶液26能够在将会便于该富吸收剂溶液的再生的任意位置进入再生器34，即入口38能够位于该再生器34上的任意位置。
在进入再生器34之后，富吸收剂溶液26与由与再生器34流体连接的再沸器42生成的蒸汽40的逆流相互作用(或接触)。在一种实施方案中，再生器34具有约24-160psi的压力，并在38摄氏度至204摄氏度(38℃-204℃或100-400°F)的温度范围内，更特别地在93摄氏度至193摄氏度(93℃-193℃或200-380°F)的温度范围内操作。应当认识到此处所用的术语“流体连接”表示该装置通过管子、管道、传送带、线路等与另一装置连通或连接，例如直接(在该两个装置之间什么都没有)或间接(在该两个装置之间有某物)。
在再生器34中，蒸汽40再生富吸收剂溶液26，由此生成贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36，以及富含酸性组分的物流44。将至少一部分贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36转移到吸收器20中用于如上所述进一步从工艺物流22中吸收和除去该酸性组分。
在一种实施方案中，在进入吸收器20之前，贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36运动通过一系列处理。在一种实施方案中，如图1中所示，贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36通过热交换器32和热交换器46后再通过入口48进入该吸收器20。通过通过热交换器46以将热量传递给传热液体(例如该传热液体60)将该贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36冷却。如上所述，可以将传热液体60转移到***10内的其他位置，以利用其中的热量，并由此通过例如将产生的热量储存在其中和/或在其中再利用来提高该***的效率。
预期贫吸收剂溶液和/或半贫吸收剂溶液36可以通过其他装置或机构，例如泵、阀门等，然后再进入该吸收器20。图1显示了该入口48位于该工艺物流入口24之上的位置，然而预期该入口48可以位于该吸收器20上的任意位置。
返回参照该富含酸性组分的物流44，图1显示富含酸性组分的物流44离开再生器34并通过通常以50表示的压缩***。在一种实施方案中，压缩***50包括一个或多个冷凝器52和闪蒸冷却器54、一个或多个压缩机56以及混合器57。冷凝器52便于冷却水蒸气，其释放热量(能量)，表现为水温度的升高。该经加热的水可以用作热源。压缩机56压缩该二氧化碳，其释放热量，表现为加热的气体温度，其可以用作热源。
该压缩***50便于将富含酸性组分的物流44冷凝、冷却和压缩为酸性组分物流70，用于未来的应用或储存。在一种实施方案中，该第一闪蒸冷却器54中的温度在38摄氏度至66摄氏度(38℃-66℃或100-150°F)的范围内，压降为5-10psi。将富含酸性组分的物流44从第一闪蒸冷却器54转移到第一压缩机56中，在其中将其以490psi压缩，然后在第二闪蒸冷却器54中冷却到38摄氏度至66摄氏度(38℃-66℃或100-150°F)的温度。将富含酸性组分的物流44在第三闪蒸冷却器54中冷却到38摄氏度至66摄氏度(38℃-66℃或100-150°F)的温度，压降为5-10psi。
尽管图1描述了具有特定装置和机构的压缩***50，但预期该压缩***能够以任意可用于使用***10的应用的方式构造。还预期***10不包括压缩***50，取而代之的是将离开再生器34的富含酸性组分的物流44储存起来用于未来的应用。
在一种实施方案中，如图1中所示，冷凝器52和闪蒸冷却器54从富含酸性组分的物流44中提取热量以在进入压缩机56之前将该物流冷却到例如约38摄氏度至82摄氏度(38℃-82℃或100-180°F)的温度。通过将传热液体60循环通过该冷凝器和/或闪蒸冷却器以在冷凝器52和闪蒸冷却器54中提取该热量。在一种实施方案中，可以将传热液体60从冷凝器52和/或闪蒸冷却器54转移到再沸器42中以用于富吸收剂溶液26的再生中。
在一种实施方案中，再沸器42可以使用在***10的热交换器32中传递给传热流体60的热量(能量)以提供用于再生富吸收剂26的蒸汽40。使用传递给传热流体60的热量减少或消除了使用用于为再沸器42提供动力并由此产生蒸汽40所需的来自外部来源的能量。通过减少或消除为再沸器42提供的外部能量，可以更有效地使用(即减少)***10所用的资源，例如人力、金钱、动力。
如图1中所示，在一种实施方案中，从吸收器20中除去酸性组分减少的物流28并将其提供给热交换器58。热交换器58通过与吸收器20流体连接以接收酸性组分减少的物流28。在一种实施方案中，酸性组分减少的物流28具有例如约54摄氏度至93摄氏度(54℃-93℃或130-200°F)的温度。在另一种实施方案中，酸性组分减少的物流28具有在49摄氏度至71摄氏度(49℃-71℃或120-160°F)范围内的温度。在另一种实施方案中，酸性组分减少的物流28具有约54摄氏度至71摄氏度(54℃-71℃或130-160°F)的温度。通过将酸性组分减少的物流28通过热交换器58，将从该酸性组分减少的物流28中取出的热量(能量)传递给传热液体60。在一种实施方案中，传热液体60能够是锅炉原料水或能够用于热交换器中的任意其他液体或化学物质。例如，在一种实施方案中，通过向再沸器42提供传热液体60，使用传热液体60再生富吸收剂溶液26。
在一种实施方案中，热交换器58与便于将传热流体60转到再沸器42中的机构60a流体连接。机构60a可以是任意便于将传热流体60转到再沸器42中的机构，包括但不局限于管道、管路、传送带等。可以通过阀门、换能器、逻辑等控制机构60a。
在图2中所示的一种实施方案中，热交换器62位于吸收器20的内部区域内。例如，热交换器62位于吸收器20的内部部分20a中的位置。在一种实施方案中，热交换器62位于选自下部部分21a、上部部分21b或其组合的位置。如图2中所示，热交换器62位于吸收器20的下部部分21a中，并通过位于吸收器20的内部部分20a中来接收工艺物流22和传热流体60。
在另一种实施方案中，如图2A中所示，多个热交换器62位于吸收器20的内部部分20a中。如图2A中所示，三个该热交换器62位于吸收器20内，例如第一个位于吸收器20的下部部分21a中，第二个的位置使得该热交换器62的一部分位于吸收器20的下部部分21a中且该热交换器62的至少一部分位于吸收器20的上部部分21b中，第三个热交换器位于吸收器20的上部部分21b中。
尽管图2和2A描述了一个或三个位于吸收器20的内部部分20a中的该热交换器62，但预期能够在该吸收器中设置任意数量的热交换器62。
仍参照图2和2A，在一种实施方案中，各热交换器62与机构60a流体连接以传热给传热流体60，由此将传热流体60用于富吸收剂溶液26的再生中。如上所述，机构60a便于将传热流体60从热交换器62传递给再沸器42。
现在参照图3和3A，在一种实施方案中，吸收器20可以包括一个或多个位于该吸收器的内部部分20a中的热交换器62以及至少一个位于吸收器20外部位置的热交换器58。如图3中所示，一个该热交换器62位于吸收器20的内部部分20a中，并接收工艺物流22。在另一实施方案中，如图3A中所示，多个该热交换器62可以位于吸收器20的内部部分20a中。在图3和3A中，例如，吸收器20都与位于其外部的热交换器58流体连接。热交换器58由于与吸收器20在该酸性组分减少的物流离开吸收器20的位置流体连接，因此接收来自吸收器20的酸性组分减少的物流28。如图3A中所示，控制器热交换器100可以与各热交换器62通过提供传热流体60的回路连接，由此提供温度控制。
在另一实施方案中，如图4中所示，吸收器20包括位于该吸收器外部的位置上的热交换器62。吸收器20与该热交换器62流体连接，该热交换器62接收工艺物流22。如图4中所示，工艺物流22通过出口64离开吸收器20并通过入口66再次进入吸收器20。在图4A中，吸收器20与多个外部热交换器62(例如所示的三个热交换器62)流体连接。吸收器20包括多个出口64和多个入口66使得各外部热交换器62通过一个出口64接收一部分工艺物流22并将该工艺物流通过与其相连的一个入口66返回到该吸收器中。
尽管图4和4A仅示出了一个或三个该连接到吸收器20外部热交换器62，但预期能够将任意数量的热交换器流体连接到吸收器20的外部。
在另一种实施方案中，如图5中所示，吸收器20可以具有位于吸收器20的内部部分20a中的热交换器62和位于吸收器20的外部位置的热交换器58。热交换器62与吸收器20流体连接并接收来自吸收器20的工艺物流22。该热交换器58与吸收器20流体连接并接收来自吸收器20的酸性组分减少的物流28。尽管图5仅显示了一个热交换器62和一个连接到吸收器20外部的热交换器58，但预期可以有多个热交换器62接收部分工艺物流22以及多个热交换器58接收来自吸收器20的部分酸性组分减少的物流28。
应当认识到通过前述由该传热流体60传递给该再沸器42的热量替换或减少了来自***10外部来源的用于再生该富吸收剂溶液26的给予该再沸器42(图1)或其需要的能量(也称作“再沸器负荷”)。如上所述，可以将传热流体60从热交换器23、热交换器48、热交换器58或热交换器62中的一个或多个中传递给该再沸器42。
在一种实施方案中，如图1中所示通过位于吸收器20外部位置的热交换器58从酸性组分减少的物流28传递给传热流体60的热量可以提供约10-50％的再沸器负荷。在一种实施方案中，如图2中所示通过吸收器20的内部部分20a中的单一热交换器62传递给传热流体60的热量可以提供约10-30％的再沸器负荷，与此相比在多于一个热交换器62位于吸收器20内部的情况下，其中各热交换器62提供约1-20％的再沸器负荷，且更特别地提供5-15％的再沸器负荷，累积传热(即从所有热交换器62)提供约1-50％的再沸器负荷。
如图3和3A中所示，在包括至少一个位于吸收器20的内部部分20a中的热交换器62和至少一个流体连接该吸收器外部的接收酸性组分减少的物流28的热交换器58的***10中传递给再沸器42的热量提供了约1-50％的再沸器负荷，更特别地提供了约5-40％的再沸器负荷。
如图4中所示，在包括接收工艺物流22且流体连接该吸收器20外部的单一热交换器62的***10中传递给再沸器42的热量提供了约1-50％的再沸器负荷，更特别地提供了约10-30％的再沸器负荷。如果多于一个热交换器62流体连接吸收器20的外部位置，如图4A中所示，在各热交换器62中从工艺物流22传递给传热流体60的热量提供约1-20％的再沸器负荷，且更特别地提供约5-15％的再沸器负荷，累积传热(即从所有热交换器62)提供约1-50％的再沸器负荷。
如图5中所示，在包括至少一个接收工艺物流22且位于吸收器20外部位置的热交换器62和接收酸性组分减少的物流28的热交换器58的***10中传递的热量提供了约1-50％的再沸器负荷，更特别地提供了约5-40％的再沸器负荷。
从一个或多个冷凝器52通过传热流体60传递给该再沸器42的热量可以提供约10-60％的再沸器负荷。在另一实施例中，从一个或多个该冷凝器52传递的热量可以提供约10-50％的再沸器负荷。
从各闪蒸冷却器54通过传热流体60传递给再沸器42的热量可以提供约1-10％的再沸器负荷。在另一实施例中，从各闪蒸冷却器54传递的热量可以提供约1-5％的再沸器负荷。也可以从冷凝器56向再沸器42传热。
在使用中，为通过上述***10再生富吸收剂溶液26，方法包括将其中具有酸性组分的工艺物流22与吸收剂溶液(例如前述贫和/或半贫吸收剂溶液36、补充吸收剂溶液25或其组合)相互作用。工艺物流22和吸收剂溶液之间的相互作用可以发生在吸收器20中。工艺物流22和该吸收剂溶液之间的相互作用导致从该工艺物流中除去至少一部分该酸性组分。通过从该工艺物流中吸收该酸性组分从工艺物流22中除去该酸性组分，由此产生富吸收剂溶液26和酸性组分减少的物流28。
工艺物流22和酸性组分减少的物流28典型地为高温。为了从工艺物流22和/或酸性组分减少的物流28中传热，将该工艺物流或酸性组分减少的物流或两者都提供给至少一个热交换器，由此传热给前述传热流体60。
如上更详细的描述，有多种方法将工艺物流22和/或酸性组分减少的物流28提供给至少一个热交换器。例如，至少一个热交换器62可以位于吸收器20的内部部分20a中，其接收至少一部分工艺物流22(参见图2和2A)。在另一实施例中，如图3和3A中所示，至少一个热交换器62接收工艺物流22并位于吸收器20的内部部分20a中，而至少一个热交换器58接收酸性组分减少的物流28并位于吸收器20的外部位置。在另一实施例中，如图4和4A中所示，至少一个热交换器62接收工艺物流22并位于吸收器20的外部位置。在另一实施例中，如图5中所示，至少一个热交换器62接收工艺物流22并位于吸收器20的外部位置，且至少一个热交换器58接收酸性组分减少的物流28并位于吸收器20的外部位置。应当认识到尽管未示出，但预期了且本发明包括了用于将工艺物流22和酸性组分减少的物流28中的任一种或其两者都提供给至少一个连接在吸收器内部或外部的热交换器的其他方法。
一旦将工艺物流22或酸性组分减少的物流28提供给热交换器，该传热流体60直接或间接与该工艺物流或酸性组分减少的物流接触，由此将热量从该工艺物流或酸性组分减少的物流传递给传热流体。通过将该传热流体传递给再沸器42并为该再沸器提供能量以产生蒸汽40，然后用该蒸汽40再生富吸收剂溶液26，将该传热流体用于再生富吸收剂溶液26。
下面提供了此处公开的***和方法的非限定性实施例。除非另外指出，温度都以摄氏度(℃)计，且含量都以摩尔百分比(摩尔％)计。
实施例
实施例1
图1中显示了装置布置的一种实施方案。来自吸收器的酸性组分减少的物流具有1-15摩尔百分比(1-15摩尔％)的CO2浓度，即除去了该工艺物流中存在的约85-99％的二氧化碳。该酸性组分减少的物流具有49摄氏度至93摄氏度(49℃-93℃或120-200°F)的温度。该酸性组分减少的物流包含水蒸气和其他不与胺反应的气体。将该酸性组分减少的物流冷却到49摄氏度至71摄氏度(49℃-71℃或120-160°F)的温度。该再生器在约155psi操作。从热交换器23、46和58、压缩机56、冷凝器52和闪蒸冷却器54中提取热量并用于该再沸器42。在下表1中将典型的提取能量显示为再沸器负荷的百分比。
Figure GPA00001158572700121
实施例2
使用具有至少两个位于吸收器外部的热交换器以接收来自吸收器的工艺物流的***。该***还包括位于该吸收器的外部以接收来自该吸收器的酸性组分减少的物流的热交换器。
来自该吸收器的该酸性组分减少的物流具有最初提供给该吸收器的工艺物流的1-15摩尔百分比(1-15摩尔％)的二氧化碳(CO2)浓度，即从该工艺物流中除去了约85-99％的二氧化碳。该酸性组分减少的物流具有49摄氏度至93摄氏度(49℃-93℃或120-200°F)的温度。
从该吸收器的两个位置(在现有技术中称作“理论级-1和级-2”或“平衡级”)除去该吸收器的下部部分中存在的该工艺物流，其中假设该吸收器中的蒸汽与液体处于动态平衡。将从该吸收器除去的工艺物流转移到热交换器，在其中引入传热流体以冷却该热的工艺物流。
然后将该经冷却的工艺物流在与其取出相同的位置再次引入到该吸收器中。从热交换器再次引入该吸收器的该冷却的工艺物流在49摄氏度至54摄氏度(49℃-54℃或120-130°F)的温度范围内。
该酸性组分减少的物流包含水蒸气和其他不与胺反应的气体，在热交换器中将其冷却到在约38摄氏度至49摄氏度(38℃-49℃或100-120°F)的温度范围。
从上述热交换器以及该***中所用的其他热交换器、冷凝器、压缩机和闪蒸冷却器中提取热量。下表2中将典型的提取能量显示为再沸器负荷的百分比。
Figure GPA00001158572700131
Figure GPA00001158572700141
除非另外指出，此处公开的所有范围在其端点和其中的所有中间点处都是包括的且可结合的。此处的术语“第一”、“第二”等都不表示任何次序、顺序、量或重要性，而是用于将一个要素与另一个区分开。此处的术语“一个”和“一种”都不表示对量的限制，而是表示存在至少一个该相关条目。除非另外指出，所有用“约”修饰的数值都包括该精确的数值。
尽管已经参照各种示例性实施方案描述了本发明，但本领域技术人员将认识到在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种变化且可以用等价物代替其要素。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，根据本发明的教导可以进行很多改变以适应特殊情况或材料。因此，本发明并不意于限制于作为本发明的最佳实施方式公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入后附权利要求范围内的所有实施方案。

Claims (27)

1.用于再生富吸收剂溶液的方法，所述方法包括：
将包含酸性组分的工艺物流与吸收剂溶液相互作用；
通过吸收所述酸性组分从所述工艺物流中除去至少一部分所述酸性组分，由此产生富吸收剂溶液和酸性组分减少的物流；
将所述工艺物流或所述酸性组分减少的物流中的至少一种提供给至少一个热交换器，由此将热传递给传热流体；和
在所述富吸收剂溶液的再生过程中使用所述传热流体。
2.权利要求1的方法，其中所述吸收剂溶液选自贫吸收剂溶液、半贫吸收剂溶液或其组合。
3.权利要求1的方法，其中所述吸收剂溶液包括选自下组的化学溶剂：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲基哌嗪(MP)、N-羟乙基哌嗪(HEP)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-特丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-特丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、2-(2-特戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2-异丙基氨基丙氧基)乙醇或2-(2-(1-甲基-1-乙基丙基氨基)乙氧基)乙醇。
4.权利要求1的方法，其中所述工艺物流和所述吸收剂溶液的相互作用发生在吸收器中。
5.权利要求4的方法，其中将所述工艺物流供给所述至少一个热交换器，以及其中所述至少一个热交换器位于所述吸收器的内部部分中。
6.权利要求4的方法，其中将所述工艺物流供给所述至少一个热交换器，以及其中所述至少一个热交换器位于所述吸收器外部的位置。
7.权利要求4的方法，其中将所述酸性组分减少的物流供给所述至少一个热交换器，以及其中所述至少一个热交换器位于所述吸收器外部的位置。
8.权利要求4的方法，其中所述至少一个热交换器包括第一热交换器和第二热交换器。
9.权利要求8的方法，包括将所述工艺物流供给所述第一热交换器，将所述酸性组分减少的物流供给所述第二热交换器，以及其中所述第一热交换器位于所述吸收器的内部部分中，所述第二热交换器位于所述吸收器外部的位置。
10.权利要求8的方法，包括将所述工艺物流供给所述第一热交换器，将所述酸性组分减少的物流供给所述第二热交换器，以及其中所述第一热交换器位于所述吸收器外部的位置，所述第二热交换器位于所述吸收器外部的位置。
11.权利要求1的方法，其中所述工艺物流是燃料燃烧产生的烟气流。
12.权利要求12的方法，其中所述燃料是化石燃料。
13.用于再生富吸收剂溶液的***，所述***包括：
便于在工艺物流和吸收剂溶液之间进行相互作用的吸收器，其中所述工艺物流包括酸性组分，所述工艺物流和所述吸收剂溶液的相互作用产生酸性组分减少的物流和富吸收剂溶液；
接收所述酸性组分减少的物流和所述工艺物流中的至少一种以将热传递给传热液体的至少一个热交换器；和
用于将所述传热流体从所述至少一个热交换器传递给再生所述富吸收剂溶液的再生器的至少一个机构，其中各个所述至少一个机构都与各个所述至少一个热交换器流体连接。
14.权利要求13的***，进一步包括压缩***，其包括至少一个冷凝器、至少一个闪蒸冷却器和至少一个压缩机，其中所述压缩***与所述再生器流体连接，并将热传递给用于再生所述富吸收剂溶液的所述传热流体。
15.权利要求13的***，其中所述吸收器包括：
上部部分；和
下部部分。
16.权利要求15的***，进一步包括与所述吸收器的所述上部部分流体连接的第一出口，所述第一出口将至少一部分所述酸性组分减少的物流从所述吸收器中除去。
17.权利要求16的***，其中所述至少一个热交换器与所述第一出口流体连接。
18.权利要求17的***，进一步包括位于所述吸收器的内部部分中的第二热交换器，其中所述位置选自所述上部部分、所述下部部分或其组合。
19.权利要求17的***，进一步包括与所述吸收器的所述下部部分流体连接的第二出口，所述第二出口除去至少一部分所述工艺物流；和与所述吸收器的所述上部部分或所述吸收器的所述下部部分流体连接的入口。
20.权利要求19的***，其中第二热交换器与所述第二出口和所述入口流体连接。
21.权利要求13的***，进一步包括与所述吸收器的所述下部部分流体连接的出口、与所述下部部分或所述上部部分之一流体连接的入口；和与所述出口和所述入口流体连接的所述至少一个热交换器。
22.权利要求13的***，其中所述至少一个热交换器位于所述吸收器的内部部分中的位置，所述位置选自所述上部部分、所述下部部分或其组合。
23.权利要求13的***，其中所述工艺物流是燃料燃烧产生的烟气流。
24.权利要求23的***，其中所述燃料是化石燃料。
25.权利要求13的***，其中所述吸收剂溶液包括选自下组的化学溶剂：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲基哌嗪(MP)、N-羟乙基哌嗪(HEP)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-特丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-特丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、2-(2-特戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2-异丙基氨基丙氧基)乙醇或2-(2-(1-甲基-1-乙基丙基氨基)乙氧基)乙醇。
26.用于接收工艺物流的吸收器，所述吸收器包括：
包括上部部分和下部部分的内部部分，其中所述下部部分位于所述上部部分之下；
容许工艺物流进入所述内部部分中的工艺物流入口，其中所述工艺物流与吸收剂溶液接触；和
热交换器，其中所述热交换器位于所述吸收器内部的位置、所述吸收器外部的位置或其组合。
27.权利要求26的吸收器，其中所述工艺物流是由化石燃料燃烧产生的。
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