用于从气态原料物流中分离CO₂的方法

专利名称：用于从气态原料物流中分离CO₂的方法
技术领域：
本发明提供用于从气态原料物流中分离co2的方法。
背景技术：
作为对排放入大气中的温室气体越来越多关注的响应，从工业工艺物流中捕集 co2正获得越来越多的注意。化石和生物质基能量转化法在释放能量的同时将烃材料转化 成二氧化碳和水。0)2捕集的目的是生产适合于隔离(例如地质储存或矿化)或再次使用 的相对纯的co2。已经设计了用于能量转化过程中C02捕集的不同工艺途径，例如使用纯氧而不是 空气。在这些方法中，生产了仅含有co2和水的烟气，避免了被氮稀释。作为替代，单独的化学或物理过程用于从通过常规空气点火燃烧过程获得的烟气 中提取C02。用于捕集0)2的已知方法是例如用单乙醇胺(MEA)或二甲基甲酰胺(DMF)洗 涤、变压吸附(PSA)或膜分离。其它方法利用C02的三相点，该三相点约为5. 2bara和-56. 7°C，而实际上液体C02 只能在高于co2三相点的一些温度和压力下存在。US 7，073，348公开了通过使烟气与换热器外表面接触、同时在内部蒸发制冷剂流 体而在大气压力下从烟气中捕集0)2的方法。固体0)2沉积在换热器外壁上。在一定的操 作时间之后，将换热器外部上的烟气以及换热器内部的制冷剂流体的流量分别切换到第二 平行换热器上。将沉积在第一换热器外表面上的固体C02在5. 2bar的压力下从-78. 5°C重 新加热至-56. 5°C，和C02作为液相回收。换热器是昂贵的，和可用于换热和固体0)2沉积的面积有限。随着制冷剂向蒸发器 表面连续提供冷量，大部分C02将在蒸发器上游侧上沉积，导致固体C02的不均勻分布。此 外，由于固体C02层的累积，操作期间蒸发器上的压降明显增大。另外，传热阻力随着沉积 的固体C02层厚度增大而升高，导致制冷剂的低效利用。因此，需要在短沉积/脱除周期下操作昂贵和相对敏感的蒸发器装置，从而将蒸 发器装置暴露于快速的温度变化，这从力学观点来看是不利的。US 4，265，088公开了利用两个或更多个填料塔处理热废气的方法。在US 4，265，088的方法中，将热废气加入填料塔中，将填料塔冷却至低于C02凝华温度的温度。 使C02凝华，从而从废气中捕集C02。随后，通过向填料塔施加真空以促使固体C02蒸发，从 填料塔中脱除凝华后的固体C02。但这种方法只能用于处理含有低浓度0)2的废气。当废 气含有高浓度C02时，使用真空变得不切实际。作为替代，US4, 265，088公开了使用处理后 的废气从填料塔中脱除固体C02。但这样做的缺点是在至少部分处理后的废气中再次引入 了 C02。其后果是，所述C02不能直接提供至C02隔离法，和形成了新的被C02污染的气体物 流。

发明内容
现在已经发现可在没有上文提及的缺点的条件下从例如烟气中分离co2。与利用 连续供应冷量的用于分离co2的现有技术方法相反，本发明通过提供冷却后的主体例如多 孔主体作为用于co2捕集的中间能量库而基于冷量的不连续供应。因此，本发明提供用于从气态原料物流中分离co2的方法，包括以下步骤a)将处于固定床形式的多孔主体冷却至低于C02凝华温度的温度，从而获得冷主体；b)使包含C02及一种或多种其它气态化合物的气态原料物流与冷主体的表面接 触，从而获得包含固体co2的主体和贫含co2的流出气体；和c)通过将包含固体C02的多孔主体暴露于温度高于C02凝华温度的流体C02物流 而脱除固体co2，由此获得流体co2和温热的多孔主体。本发明方法利用具有表面的预先冷却后的多孔主体沉积C02。这样的多孔主体仅 能储存有限量的冷量，因此可以沉积的co2量也是有限的。结果是不可能发生大的co2沉积 累积，和在很大程度上防止了在分离器上产生压降。通过使用多孔主体，可获得用于换热和C02沉积的大的单位体积比表面积。这可 以导致底座和装置的尺寸减小。通过使用流体C02，例如从步骤c)获得的流体CCV流出物，从多孔主体中脱除固体 co2,从而获得可以直接提供至co2隔离过程的纯的流体co2物流。所述方法可以利用相对简单的工艺装置操作，与现有技术方法中使用的昂贵蒸发 器相比限制了资本费用。


图1 利用3个单独固定床的本发明方法的示意图。图2 冷却后的多孔主体内的温度分布和质量沉积分布的示意图。图3 冷却后的多孔主体内的温度分布和质量沉积分布的另一个示意图。
具体实施例方式本发明涉及使用预先冷却的多孔主体从包含C02及一种或多种其它气态化合物的 气态原料物流中分离co2。使多孔主体首先冷却，和随后与含0)2的气态原料物流接触。获 得的冷主体可以用作中间能量库，即它可以用于储存有限量的能量，所述有限量的能量在 稍后的时刻用于凝华co2。与之形成对比，已知的换热器基本即刻传热，即没有能量的中间 储存。应理解的是，传热至少部分取决于可用的传热表面积。通常，板式换热器的比表 面积为约500m2/m3。整体填料可以具有高得多的比表面积，其可以高达3500m2/m3或甚至更 高。在本发明方法中，当气态原料物流与冷却后的主体在低于C02三相点压力的压力下、优 选在l-2bara的压力下接触时，气态原料物流中的C02凝华和作为固体C02沉积在冷主体 的表面上。本文所指的升华或凝华是在不存在液相的条件下气体至固体或固体至气体的相 变。应注意，纯0)2在大气压力下的凝华温度为约-78°C，当稀释时凝华温度下降。通常，含 有20vol%的C02的烟气在大气压力下的凝华温度为约_93°C。可能在高于5. 2bara的C02三相点压力的压力下通过使气态原料物流与冷却后的
4主体接触，作为液体沉积C02。但优选在l-5bara、更优选l-2bara的压力下使气态原料物流 与冷却后的主体接触，这是因为在再生阶段期间由于不存在毛细管力而使脱除固体0)2略 不复杂。随后通过将所述表面暴露于高于C02凝华温度的温度，从所述表面上脱除固体C02 和获得流体co2流出物。优选地，多孔主体是固定床形式。优选地，多孔主体为整体料，例如陶瓷泡沫。在 同等优选的实施方案中，多孔主体由颗粒、优选整体颗粒组成。任选地，颗粒互相烧结在一 起。该多孔主体可以提供高比表面积，这对换热和用于co2沉积的可用面积是有利的。使 用整体料的优点包括较低的压降和较少的通过多孔主体的质量前沿(front)和特别是热 量前沿的轴向扩散。所述方法允许从气态原料物流中连续分离C02。利用动态操作固定床形式的冷主 体，将多孔主体用作中间能量库。因此，通过提供3个固定床形式的3个多孔主体，所述方 法可以以连续方式操作。床层同时通过步骤a)、b)和c)的周期。固定床不同步操作，即在 任意时刻，一个床层操作步骤a)(冷却)，一个床层操作步骤b) (C02捕集)和一个床层操作 步骤c) (C02脱除)。当操作步骤b)的床层充满时，将它切换至步骤c)和相应切换其它床 层。固定床可以是任意类型的固定床。固定床可以是单独实体形式、串连或并联操作 的多个固定床、或可以通过较大固定床设置的部分、区或段形成。在步骤a)中可以通过使温度低于C02凝华温度的冷流体物流流入和通过多孔主 体而冷却多孔主体。优选地，冷流体物流是冷气态物流。冷流体可以是例如在步骤b)中由 多孔主体获得的贫含C02的流出物。该流出物在通过多孔主体期间被冷却。任选地，贫含 C02的流出物在步骤a)中用于冷却多孔主体之前进行冷却。优选地，将贫含C02的流出物冷 却至低于C02凝华温度的温度。作为替代，冷流体是冷凝或凝华温度低于C02凝华温度的流 体。该流体的优选实例是N2、H2、He、Ne、Ar、Kr、CH4或含有它们中的一种或多种的混合物。 冷流体的选择可以例如受该流体的可获得性影响。液体氮可以容易地大量获得。冷014可 以在例如LNG再气化位置、通常以液化天然气(LNG)形式大量获得。因此，也可以将LNG用 作冷流体。此外，冷流体的成本可具有影响。因此，冷流体优选为氮或在步骤b)中由多孔 主体获得的贫含C02的流出物。应理解冷流体必须以足够量提供从而能够冷却多孔主体。此外，冷流体的温度必 须低于co2凝华温度。但可能利用较少的冷流体预冷却固定床、之后是利用温度低于co2凝 华温度的流体的冷却步骤而分阶段冷却多孔主体。为了充分冷却多孔主体，冷流体的温度 可以优选为-200至-100°c，更优选-200至-125°C，甚至更优选-200至-145°C。当使用固定床时，在本发明方法的步骤b)期间，固体C02沉积在固定床中。但应注 意，这没有导致固定床压降明显升高或甚至堵塞。这是由于在整个固定床的任意位置处储 存的能量(也称为冷功)有限。对于初始温度为-150°C的0)2凝华，根据固体材料的体积热 容，最大的C02质量沉积低于50kg/立方米多孔主体。假定包含固体C02的多孔主体的密度 为约1000-1500kg/m3，根据沉积C02层的孔隙率，这对应于3-5vol %。该体积可以容易地储 存在规整填料或非规整填料中，这可以容易地获得超过20vol %或大于30vol %的孔隙率。 因此，可以本质上规避在捕集周期期间与堵塞或不可接受的压降升高有关的问题。这是本发明方法的主要优点之一。通过使温度高于C02凝华温度的温热流体C02物流流入和通过包含固体C02的固 定床，在所述方法的步骤c)中脱除多孔主体中沉积的固体C02。优选地，温热流体物流是温 热气态C02物流。有利地，温热流体C02物流含有高浓度的C02，例如50至基本lOOvol %的 C02，更优选90至基本lOOvol %的C02，甚至更优选99至基本lOOvol %的C02。温热流体C02 物流可以例如通过将步骤c)中获得的至少部分流体C02(即流体C02流出物)循环返回至 多孔主体而提供。利用具有如此高的0)2浓度的温热流体的优点是步骤c)的流出物可以 在不进一步纯化的条件下用于例如C02矿物隔离或强化油回收过程中。温热流体可以具有 使C02升华或熔化的任意温度。应理解，当步骤c)期间固定床中的压力高于C02的三相点 压力即约5. 2bara时，沉积的C02可能熔化。应理解，液体C02只能在高于C02三相点的一 些温度下存在。优选地，温热流体的温度为-70至50°C，优选-70至-20°C。本发明方法可以用于从包含C02及一种或多种其它气态化合物的任意气态原料物 流中脱除C02。优选地，气态原料物流包含至少3vol %的C02，优选5-75V01 %的C02，更优 选10-35vol%的C02。为了使通过凝华分离C02的效率最大化，优选一种或多种其它气态化 合物的冷凝或凝华温度低于冷的多孔主体的温度。其它气态化合物的适合实例包括N2、02、 H2、CH4。少量冷凝或凝华温度高于冷的包括表面的主体的温度的烃化合物或例如冷凝或凝 华温度高于冷的包括表面的主体的温度的化合物如N0X，H2S或S02是可以容忍的。适合的原料物流包括例如来自化石和生物质基能量转化过程的烟气。另外适合的 是包含co2与H2和/或CO的混合物的气态原料物流。该物流可以例如作为水煤气变换反 应区的流出物获得，在所述水煤气变换反应区中将合成气(主要是吐和C0的混合物)中 存在的C0与水变换成co2和H2。烟气或水煤气变换反应区的流出物通常可能含有水或蒸汽。如果对该流体原料物流进行处理，则可能有利的是首先使气态原料物流脱水，优 选脱除存在的总水或蒸汽的80wt%至基本100%。更优选脱除90-99. 9wt%、甚至更优选 95-99衬％的蒸汽。但预处理气态原料以脱除水不是必要的。在至本发明方法的气态原料 物流中存在水的情况下，可能在本发明方法中与C02 —起脱除水，即从气态原料物流中分离 水。本发明方法因此提供的优点是在本发明方法中进行处理之前，更少的水或甚至没有水 需要从气态原料物流中脱除。可以进行水和C02的后续分离，以从获得的流体C02流出物 中脱除水。但当使用本发明方法捕集C02时，在多孔主体内部发生C02和水之间的有利分 离。该分离基于C02凝华温度与水的冷凝温度及冰点之间的差异。如实施例中更详细解释 的，水将在通常比C02更靠近气态原料进入冷多孔主体的其它区域中沉积。结果是水和C02 可以分开从多孔主体中回收。此外，通过在步骤a)中在多孔主体内部产生初始温度分布， 甚至可能进一步强化多孔主体/固定床内部的C02和水的分离。该温度分布可以例如包括 将多孔主体的第一部分冷却至低于水冷凝温度但高于C02凝华温度的温度。多孔主体的第 二部分可以随后冷却至低于C02凝华温度的温度。当包含固体C02和液体/固体水的多孔 主体与温热流体C02物流接触时，C02由于低的凝华温度而在水之前被回收。有利地，与含 固体C02和液体/固体水的多孔主体接触的流体C02物流的温度高于固体C02凝华温度，但 又足够低从而允许水仍然是固体，优选温度为-75至-rc，更优选-70至-10°c。随后，可 以利用流体物流脱除液体/固体水，所述流体物流的温度足够高以使液体/固体水熔化和/或蒸发或升华(即固体至蒸气)，优选为0-500°C的温度。用于回收水的适合流体包括气 态物流，包括例如C02、N2、H2、He、Ne、Ar、Kr、CH4或空气。优选使用氮，因为氮和水的混合物 可以安全处置于大气中或必要时可以容易地分离。如果在步骤a)中还使用氮冷却多孔主 体，则氮是特别优选的。步骤a)中使用的氮随后可以用于从多孔主体中回收水，和多孔主 体则准备好在后续步骤a)中进行冷却。用于回收水的另一种适合气体是净化烟气，例如步 骤b)中获得的贫含C02的流出物，这是因为该流出物容易获得。当与冷主体接触时，从中 分离出C02的原料物流可以具有高于C02凝华温度的任意温度。当利用其中将多孔主体用 于捕集C02的本发明方法的实施方案时，当与多孔主体接触时，气态原料物流的温度优选为 环境温度至500°C，更优选100-500°C，甚至更优选200-350°C。高的原料温度可以用于使固 体C02沉积朝着多孔主体内部气态原料物流的方向移动。此外，加热多孔主体，以准备脱除 固体C02。这将在下文更详细地进一步讨论。升华后的C02可以作为气体或液体回收。如果将步骤(c)中的压力升至高于C02 的三相点压力即约5. 2bara,则C02熔化和可以作为液体回收。作为液体回收C02的优点是 明显降低了将气态C02加压至进一步处理C02所需的压力的成本。为了获得液体C02，优选 步骤(c)中的压力是5. 2-50. Obara，更优选5. 2-10bara。多孔主体可以由能够储存有限量的冷量的任意材料制得。优选地，该主体由具有 高体积热容的材料制得，以使可以储存的能量(冷量)的量最大化。特别优选的是体积热 容为至少lX106J/m3K、更优选体积热容为lX 106-5X 106J/m3K的材料。有利地，材料具有相 对低的成本和可大量获得。适合的材料的实例包括铝、氧化铝和堇青石。为了使传热和固体C02沉积最优化，优选多孔主体具有高的比表面积。优选地，所 述主体的比表面积为至少1000m2/m3，优选1000-100000m2/m3，更优选2000-50000m2/m3。冷主体可以具有低于C02凝华温度的任意温度。为了有效提供用于使C02凝华的足 够能量，优选冷主体的温度为-200至-100°C，优选-175至-125°C，更优选-155至_145°C。适合用于从气态原料物流中分离C02的装置包括容器，所述容器包括固体填料的 固定床，所述容器还包括-用于流体的第一入口，设置用于接收温度低于C02凝华温度的流体；-用于流体的第二入口，设置用于接收温度高于0)2凝华温度的流体；-用于流体的第一出口，设置用于输送温度低于C02凝华温度的流体；和-用于流体的第二出口，设置用于输送温度高于C02凝华温度的流体；优选地，将具有低温绝热材料的圆筒型不锈钢容器用于容纳固定床。应理解，必须 设计所述容器使得它们可以耐受-150至300°C的操作温度。这可能例如需要使用特定的焊 接技术和限制了构造材料的选择。设置用于接收或输送温度低于C02凝华温度的流体的流体入口和出口应能够耐 受-150°C至环境温度的温度，而设置用于接收或输送温度高于C02凝华温度的流体的流体 入口和出口应耐受-80至300 °C的温度。优选入口和出口是绝热的，以阻止能量损失。任选 地，第一和第二入口是同一入口。同样地，第一和第二出口可以是同一出口。但这不要求入 口可耐受-150至300。C的温度。优选地，本发明的装置包括如上定义的3个容器，其中设置所述3个容器以在每个 容器中同时但不同步地通过本发明方法的步骤a)、b)和c)的周期。作为替代，容器包括3个固定床，每个固定床根据本发明方法的步骤a)、b)和c)同时但不同步操作。应理解，3个 固定床也可以是容器内的较大固定床设置的3个部分、段或区。本发明的方法和装置当与液化天然气(LNG)中转油库处的再气化装置联合时特 别有用。再气化期间产生的冷量可以以就地产生例如通过换热产生的冷气态CH4或任意其 它适合的冷介质形式，有利地用于本发明方法的步骤(a)中。本发明的方法和装置当与LNG 中转油库处的再气化装置以及与制氢装置(HMU)组合时特别有用，由此，由CH4制得氢和利 用本发明的方法和装置分离HMU的烟气中的C02。获得的流体C02可以适合地用于另外的过程中。例如C02可以通过矿物碳酸盐化 过程进行隔离。在该方法中，使co2与硅酸镁或硅酸钙(例如橄榄石、活性蛇纹石或钢渣) 的含水浆料反应。作为替代，co2可以进行储存和用于例如强化油采收过程中。附图详细说明图1给出了利用3个单独固定床的本发明方法的示意图。应理解相同方法可以利 用通过步骤a)至c)的顺序的单个固定床不连续地操作。填充有固体填料111、112和113的3个固定床101、102和103并行操作，和使3 个床的每一个按顺序经历3个周期，即捕集周期(本发明方法的步骤b)、回收周期(本发明 方法的步骤c)和冷却周期(本发明方法的步骤a)。将热烟气120通过入口 122送至固定 床101，固定床101在之前的冷却周期中被冷却至约-150°C。在捕集周期期间，使烟气中存 在的C02 (和当存在时的水)沉积至固体床层材料111上，消耗床层材料中储存的“冷量”。 贫含C02的流出物124在固定床101出口 126处脱除。温度前沿将在周期期间移动通过床 层，和使用相对高的入口温度以在床层入口处储存能量(热量)，所述能量将在下个回收周 期用于脱除C02。继续捕集周期，直至C02开始穿透固定床101和切换固定床101以操作下 个回收周期。同时，在固定床102(在之前的捕集周期中负载有固体C02)中，在回收周期中从固 体填料112中脱除C02。在回收周期期间，纯气态C02物流130通过入口 132引入固定床102 和通过固体填料112。通过出口 134，获得包含从固体填料112中脱除的C02的流体C02136。 可以将流体C02的一部分通过循环管线137和压缩机138进行循环。在之前的捕集周期期 间在固定床102入口处产生的热的温度区移动通过床层，和确保脱除凝华的C02(连同冷凝 和冰冻后的H20 —起)。一旦已经从固体填料112中脱除C02，则在后续的冷却周期中使床 层冷却。另外同时，于在之前的回收周期中从中卸载了 C02的固定床103中，通过使冷队物 流140经由入口 142通过固定床113而在冷却周期中使固体填料113冷却。通过使经过出 口 146离开固定床113的N2物流144的一部分经过循环管线148和压缩机149进行循环， 而使N2物流140进一步冷却。在单独的常规低温换热器156中，用制冷剂154冷却N2循环 152。实施例通过以下非限定实施例描述本发明。图2和3中描述了通过动态操作固定床进行低温C02分离的新方法的基本原则。 利用数字模型描述所述分离方法，其中基于露点和凝华温度之间的差别，实现co2、H2O与永 久气体之间的有效分离。图2中，由附图标记301指示的线给出了以左y轴为刻度的烟气
8温度⑴。线303和305分别给出沿纵向x轴在填充床中H20和C02的质量沉积(Mdep)。质 量沉积对应于右y轴的刻度。线303和305下方的区域304和306分别是总沉积质量的量 度标准。将含有C02、H20和惰性气体N2(20. 9、1. 2,77. 9vol% )的300°C的烟气在轴向位置 (x轴，x) 0处加入初始均勻冷却的堇青石颗粒的填充床，和从左至右移动通过床层(增大轴 向位置值)。填充床的初始温度为-150°C。图2中，显示了本发明方法的多孔主体实施方 案的步骤b)期间任意选择时刻的温度分布和质量沉积分布。正如由图3中可以看出的，形 成了以不同前沿速度移动通过床层的3个温度前沿311、312和313 (如箭头的长度所示)。 温度前沿311对应于其中气体混合物刚好冷却至高于它的(第一)露点(在这个例子中为 约36°C)的位置。实际上，在温度前沿311处，固体填料通过烟气加热，和预先冷凝的吐0 蒸发。在温度前沿312处，烟气中存在的所有吐0冷凝(区域304)。由于在温度前沿311 处的H20蒸发，局部H20分压高于入口烟气中的H20分压(和取决于原料温度和初始温度)， 和因此局部气体混合物的露点和第一平台温度略微较高。在温度前沿312处，从烟气中冷凝所有的H20，和将脱水后的烟气进一步冷却至刚 好高于它的第二露点(约_93°C)，同时将床层加热至刚好高于C02的升华点。再次，在温 度前沿312处，之前沉积的C02升华，和在温度前沿313处再次沉积(区域306)至固体填 料上。在温度前沿313处，使烟气冷却至床层的初始温度即-150°C。温度前沿313的前沿速度高于温度前沿312的前沿速度，温度前沿312的前沿速 度又高于温度前沿311的前沿速度，对应于在捕集周期中填充床的固体填料中冷凝H20和 沉积C02的增长量。注意到每单位体积固体填料冷凝的H20量和凝华的C02量达到最大值， 这对应于固体填料中储存的冷量的最大量(即露点和初始温度之间的差值)。对初始温度 为-150°C的C02凝华，取决于固体填料的体积热容，最大C02质量沉积通常低于50kg/m3。如 上文所述，这些固体C02量可以容易地储存于规整填料或非规整填料中。因此，可以本质上 规避在捕集周期期间与堵塞或不可接受的压降升高有关的问题。本发明方法的多孔主体/固定床实施方案的另一重要好处是出口气体温度在几 乎整个捕集周期期间在制冷剂的最小温度下，从而实际上在几乎整个周期期间实现最大可 能的co2捕集。图3中，描述了一个实施方案，其中在本发明方法多孔主体实施方案的步骤a)期 间在固定床中引入初始温度分布。通过在步骤a)中在多孔主体内产生该初始温度分布，可 以甚至进一步强化多孔主体/固定床内C02和水的分离。该温度分布可以例如包括将多孔 主体的第一部分冷却至低于水冷凝温度但高于C02凝华温度的温度。随后可以将多孔主体 的第二部分冷却至低于C02凝华温度的温度。图3中描述了通过有效利用初始温度分布强 化了 C02和H20之间的分离。图3中，附图标记405指示的线给出了以左y轴为刻度的烟气 温度(T)。线407和409分别显示沿纵向x轴在填充床中H20和C02的质量沉积(Mdep)。质 量沉积(Mdep)对应于右y轴的刻度。线407和409下方的区域408和410分别是总沉积质 量的量度标准。将含有C02、H20和惰性气体N2(20. 9、1. 2,77. 9vol% )的300°C的烟气在轴向位置 (x轴，x)0处引入初始均勻冷却的堇青石颗粒的填充床，和从左至右移动通过床层(增大 轴向位置值)。填充床的初始温度为-150°C。将填充床分成两个区，即轴向位置0-3m(区401)和轴向位置3-10m(区402)。将区401冷却至-70°C，即高于C02凝华点，但低于H20冷 凝点。将区402冷却至-150°C，即低于0)2凝华点。图3中，显示了本发明方法的多孔主体 实施方案的步骤b)期间任意选择时刻的温度分布和质量沉积分布。正如由图3中可以看 出的，形成了以不同前沿速度移动通过床层的4个温度前沿411、412、413和414 (如箭头的 长度所示)。正如由图3中可以看出的，获得了吐0和C02之间的明显分离。有效地，发现 冷凝H20的位置(区域408)与其中沉积C02的区域(区域410)分开。应理解，实践中，初 始温度区401和402的长度应随烟气原料组成、烟气通量和周期时间调整。利用初始温度 分布，可实现几乎完美的分离，但以略微较大的床层体积为代价。
权利要求
用于从气态原料物流中分离CO2的方法，包括以下步骤a)将处于固定床形式的多孔主体冷却至低于CO2凝华温度的温度，从而获得冷主体；b)使包含CO2及一种或多种其它气态化合物的气态原料物流与冷的多孔主体的表面接触，从而获得包含固体CO2的多孔主体和贫含CO2的流出气体；和c)通过将包含固体CO2的多孔主体暴露于温度高于CO2凝华温度的流体CO2物流而脱除固体CO2，由此获得流体CO2和温热的多孔主体。
2.权利要求1的方法，其中流体C02物流包括步骤c)中获得的流体C02。
3.权利要求1或2的方法，其中气态原料物流包含水和从气态原料物流中与C02—起 脱除水。
4.权利要求3的方法，其中从多孔主体中分开回收C02和水。
5.前述权利要求任一项的方法，其中多孔主体为整体料或由整体颗粒组成。
6.前述权利要求任一项的方法，其中步骤(a)中通过使温度低于0)2凝华温度的冷流 体物流、优选冷气态物流流入和通过所述多孔主体而冷却所述多孔主体。
7.前述权利要求任一项的方法，其中所述冷流体是步骤(b)中获得的冷却后的贫含 C02的流出物、或冷凝或凝华温度低于C02凝华温度的流体，优选所述流体是N2、H2、He、Ne、 Ar、Kr、CH4、LNG或它们中的一种或多种的混合物。
8.前述权利要求任一项的方法，其中步骤b)中使气态原料物流与冷主体的表面在 l-2bara的压力下接触。
9.前述权利要求任一项的方法，包括提供3个固定床形式的3个多孔主体，和同时但不 同步地使所述床层通过步骤(a)、(b)和(c)的周期。
10.前述权利要求任一项的方法，其中具有表面的冷主体的温度为-200至-100°C，优 选-175 至-125°C，更优选-155 至-145°C。
11.前述权利要求任一项的方法，其中气态原料物流是烟气物流或包含C02和H2和/或 CO的混合物的物流。
12.前述权利要求任一项的方法，其中具有表面的主体的比表面积为至少1000m2/m3， 优选 1000-100000m2/m3，更优选 2000-50000m2/m3。
13.前述权利要求任一项的方法，其中具有表面的主体包括陶瓷或金属，优选陶瓷，更 优选氧化铝或堇青石。
全文摘要
本发明提供用于从气态原料物流中分离CO2的方法，包括以下步骤a)将处于固定床(101，102，103)形式的多孔主体冷却至低于CO2凝华温度的温度，从而获得冷主体；b)使包含CO2及一种或多种其它气态化合物的气态原料物流(120)与冷主体的表面接触，从而获得包含固体CO2的主体和贫含CO2的流出气体(124)；和c)通过将包含固体CO2的多孔主体暴露于温度高于CO2凝华温度的流体CO2物流(130)而脱除固体CO2，由此获得流体CO2(136)和温热的多孔主体。
文档编号F25J3/06GK101854990SQ200880115148
公开日2010年10月6日 申请日期2008年10月10日 优先权日2007年10月12日
发明者G·J·B·阿辛克, G·J·克拉梅尔, M·J·图伊内尔, M·梵辛特阿纳兰德 申请人:国际壳牌研究有限公司