用於減少工業排放的方法和系統的製作方法
2023-08-06 10:09:41 1
專利名稱：用於減少工業排放的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及『綠色技術』領域或更具體地減少工業排放。在一個形式中，本發明涉及二氧化碳的捕獲和純化，包括出於減少來自一個工業源(如由化石燃料來提供動力的發電機和其他工業設備)的溫室氣體排放的目的。在一個具體的方面中，本發明是適合於整合到一個二氧化碳去除工藝中的，藉此進一步增強供應鏈，從而提供改進的生命周期的益處。在下文中，將關於發電工業來合宜地描述本發明；然而，應當領會的是本發明不僅僅限於那種用途，並且在各種各樣的工業中都具有實用性。
背景技術：
貫穿本說明書的論述是由於發明人的認識和/或發明人對某些相關技術問題的確認而產生，並且此外，在本說明書中的文獻、裝置、行為、或知識的任何論述是被包括在內的來解釋本發明的背景。這不應理解為認可以下內容:任何材料在此處的披露和權利要求書的優先權日之時或之前，形成了澳大利亞或其他地方的相關技術的現有技術基礎或公共常識的一部分。『溫室效應』和持·續的大氣汙染是重大的生態問題。應負責的主要氣體是水蒸氣、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮以及臭氧。這些氣體對大氣汙染和溫室效應的相對貢獻取決於每種氣體的特徵和它的豐度。例如，甲烷具有使之比作為溫室氣體的二氧化碳明顯更有力的特徵，但二氧化碳基於它的量具有更大的貢獻。自工業革命以來的工業發展和化石燃料的燃燒已經實質上增加了大氣中二氧化碳的水平。關於減少溫室氣體的排放已經討論了不同的方案。許多經濟學家認為對碳定價是一個必要的起點，即，對碳進行定價，以使得有著讓人們停止排放溫室氣體的一種激勵。從工業源中大規模去除二氧化碳以便避免大氣排放是一個持續的問題。酸性氣體去除工藝是眾所周知的並且被廣泛地使用。然而，取得工業二氧化碳排放的顯著減少是昂貴的，並且提高成本效益是一個持續的挑戰。二氧化碳去除工藝影響著下遊商品/服務的成本。因此，如果該工藝是相關工業可接受的，則必須對工藝成本與這種影響進行權衡。在碳受約束的世界中，所有的工業均受到二氧化碳排放成本的影響，不管它們選擇何種工藝(如果存在的話)。或者通過改進的技術方案、更低的生命周期成本、亦或降低的供應鏈影響來壓低二氧化碳去除成本的工藝或系統很可能是優選的。在該技術的早期開發這類工藝或系統的那些人可能同時能夠利用這個機會來贏得早期利益。例如，一些工業正在採用一種通過在深的地質構造中捕獲、濃縮以及儲存二氧化碳來避免二氧化碳排放至大氣中的新型工藝。這個工藝被稱為碳的捕獲和儲存(CCS)。CCS的捕獲階段將二氧化碳從各種化石燃料的燃燒源中去除，並且三個替代途徑構成了大多數研究的基礎: 燃燒後(post combustion) (PCC),從常規的化石燃料的燃燒源中獲得低壓氣體並且去除純的二氧化碳，
.預燃燒，在用於電力和/或進一步產品合成的完全燃燒之前，從高壓源(如合成氣)中去除二氧化碳，以及 氧燃燒(oxyfuels)，其中空氣被氧氣替換以用於化石燃料的燃燒，由此簡化了二氧化碳分離。成本益處隨著工業與工業而不同。例如，發電業將基於發電的成本和在相關電力市場的商業影響來評價CCS系統的用途。在純粹地商業評價(撇開早期的過渡發展階段和可能有用的激勵)時，CCS可能僅僅在當全部技術成本與二氧化碳價格相交之時的點上是可接受的(參見圖5)。或者通過改進的技術方案、更低的生命周期成本、亦或降低的供應鏈影響來壓低CCS成本和對產品產生的影響(如通過經調平的電成本(LCOE)所度量的電力成本)的工藝或系統很可能是優選的:並且這些工藝或系統有助於加速大規模CCS工業的建立。這將為這類技術的擁有者提供隨之而來的贏得早期利益的機會。一些CCS應用提供了副產物或服務的益處。這些益處包括使用二氧化碳用於提高石油回收(EOR)或由合成氣生產液體燃料。後者已經被成功地用於通過CCS根據煤氣化作用生產液體燃料。納入收益流而不是僅僅依賴於碳的定價來判斷投資，為早期採用CCS提供了動力。氮化合物(主要是胺類和氨)已經是二氧化碳捕獲工藝的一個研究重點。鹼性碳酸鹽工藝的使用已經不太積極地去追求了。除了通過增添煙道氣脫硫和氮去除設備來限制溶劑的消耗和與溶劑的不利反應之外，甚至在鑑別雜質(如硫和氮)的歸趨和優化這些雜質的下遊使用方面示出較 少興趣。冷氨法的提議者提及硫酸銨作為肥料副產品來生產。最近，關於基於氮的降解產物(如亞硝胺類)的歸趨的關注已經造就了對PCC中基於胺的溶劑方面研究的增加以及關於它們的歸趨的擔憂。與減少碳捕獲的 總成本有關的大多數活動已經是指向或者考慮工藝其本身亦或以上描述的產品/服務的機會。對於已經裝配有雜質處理單元(如煙道氣脫硫(FOT)單元)的排放系統而言，歷史上胺已經代表著最大能量和成本有效的目標。因此，存在著對基於胺的捕獲途徑不成比例量的研究，這些捕獲途徑僅僅產生廢棄產品。比較而言，對於碳捕獲的其他工藝卻沒有得到注意。這些廢棄流往往對鹼溶劑的補給速率和供應鏈有著顯著的影響。在胺的情況下，消耗速率(作為溶劑的比損耗(以每噸二氧化碳而言溶劑的千克數來度量的)與大量的用於捕獲的二氧化碳的乘積來進行計算)將要求在全球的胺化學品生產方面顯著增加的能力。這種對於導致了廢棄產品處理的、增加原料供應的要求往往繼續是由技術帶來的輸給和經濟負擔。然而，新出現的碳酸鹽選擇項可以減少關於二氧化碳去除的能量處罰，並且還允許聯合去除二氧化碳與其他雜質。例如，目前的一些工藝通過使氣體穿過在一個吸收柱(有時稱為滌氣器)中循環的碳酸鉀水溶液而從工業排放物中去除二氧化碳(參見圖4)。這個工藝的基礎是(I) 二氧化碳在一個可逆反應中發生水合作用而形成碳酸，碳酸進而與碳酸根離子發生反應從而形成兩個碳酸氫根離子(2)(雖然可以使用其他的離子，但在這種情況下是鉀提供陽離子)
權利要求
1.一種被適配成與用於去除二氧化碳的碳酸鹽吸收/汽提工藝相整合的方法，該方法和系統包括以下步驟: -將來自第一工業的一種鹼源轉化成一種非碳酸鹽的鹼； -將該非碳酸鹽的鹼作為補給饋送至一個碳酸鹽吸收系統之中，該系統用於從來自第二工業的排放物中汽提出二氧化碳； -從該用於汽提二氧化碳的系統中回收一種輸出物，並且 -在轉化來自該第一工業的鹼的過程中，利用來自該第二工業的能量。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該鹼源是氯化鉀，並且該非碳酸鹽的鹼是氫氧化鉀。
3.根據權利要求1所述的方法，其中輸出物是選自包括以下各項的組:硫酸鉀、硝酸鉀、氯氣、氫氣和氯化氫以及其組合。
4.一種被適配成與用於汽提二氧化碳的碳酸鹽吸收工藝相整合的方法，該方法包括以下步驟: -將來自第一工業的氯化鉀源轉化為氫氧化鉀、氯氣、氫氣以及氯化氫； -回收該氯氣、氫氣以及氯化氫中的一種或多種的至少一些； -將該氫氧化鉀作為補給饋送至一個碳酸鹽吸收系統之中，該系統用於從來自第二工業的排放物中汽提出二氧化碳； -回收作為一種輸出物的該補給料的鉀組分，該輸出物選自包括以下各項的組:硝酸鉀、硫酸鉀以及其組合； -在該氯化鉀轉化為氫氧化鉀的過程中，利用來自該第二工業的能量；並且 -回收該硝酸鉀和/或硫酸鉀中的至少一些。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所回收的氯氣、氫氣、氯化氫、硫酸鉀或硝酸鉀中的至少一部分是用於一個工業過程的進料。
6.根據權利要求4所述的方法，其中所回收的氯氣、氫氣、氯化氫、硫酸鉀或硝酸鉀中的至少一部分包含一種商業產品或被包含在其中。
7.根據權利要求4所述的方法，其中該氯化鉀源自第一工業，並且所回收的硫酸鉀或硝酸鉀中的至少一部分被該第一工業消耗。
8.根據權利要求4所述的方法，其中該第一工業是肥料工業，該第二工業是電力工業。
9.根據權利要求1或權利要求4所述的方法，其中該第二工業的所在地是毗連於轉化來自該第一工業的鹼源的所在地。
10.根據權利要求1或權利要求4所述的方法，其中在該第一工業與至少該第二工業之間存在一種協作的商業關係。
11.根據權利要求1並且實質上如在此參見對應於圖3的展示和說明而描述的方法。
12.根據權利要求1並且實質上如在此參見對應於圖7的展示和說明而描述的方法。
13.一種根據以上權利要求中任一項所述的方法的產品。
全文摘要
本發明涉及一種被適配成與用於去除二氧化碳的碳酸鹽吸收/汽提工藝相整合的方法，該方法和系統包括以下步驟將來自第一工業的一種鹼源轉化成一種非碳酸鹽的鹼；將該非碳酸鹽的鹼作為補給饋送至一個碳酸鹽吸收系統之中，該系統用於從來自第二工業的排放物中汽提出二氧化碳；從該用於汽提二氧化碳的系統中回收一種輸出物，並且在轉化來自該第一工業的鹼的過程中，利用來自該第二工業的能量。
文檔編號B01D53/14GK103079676SQ201180042806
公開日2013年5月1日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年7月16日
發明者巴裡·尼爾·胡珀 申請人:瑞迪姆Ccs股份有限公司