用于处理二氧化碳污染的氨基酸盐溶液的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于处理二氧化碳污染的氨基酸盐溶液的方法和设备
[0001] 本发明涉及一种用于处理被污染的溶液的方法，尤其是作为针对二氧化碳的吸收 剂的被污染的碱性氨基酸盐溶液，该二氧化碳来自化石燃料的燃烧的烟气。本发明还涉及 一种用于处理针对二氧化碳的吸收而被污染的溶液的设备。
[0002] 在产生电能的化石燃料发电厂中，含二氧化碳的烟气由化石燃料的燃烧而形成。 为了避免或减少二氧化碳的排放，必须将二氧化碳从烟气中分离。为了从气体混合物中分 离二氧化碳，通常，各种方法是已知的。尤其是，对于在燃烧过程后从烟气中分离二氧化碳， 吸收-解吸的方法是惯用的。在工业规模上，这种情况使用吸收剂将二氧化碳从烟气中清 理掉。
[0003] 在典型的吸收-解吸过程中，烟气接触具有作为清理介质的选择性吸收剂的吸收 塔，并且在此由清理介质吸收。然后，装载有二氧化碳的吸收剂被送入解吸塔，以分离二氧 化碳并且使吸收剂再生。装载的吸收剂被加热，其中二氧化碳重新从吸收剂和形成的再生 吸收剂中被解吸。再生吸收剂被送回吸收塔，其中该再生吸收剂可以再次从含二氧化碳的 废气中吸收二氧化碳。
[0004] 针对要被分离出来的二氧化碳，惯用的吸收剂表现出良好的选择性和高容量。特 别非常合适的吸收剂是那些基于胺的吸收剂（如单乙醇胺）等。另在化学工业中，胺溶液 通常用作吸收剂。该吸收剂包括溶剂例如水，其中胺被溶解作为活性清理物质。
[0005] 由于吸收剂与烟气的接触，除了二氧化碳以外，大量的污染物也从烟气和烟气的 副产物中被引入到吸收剂。此外，由于恒定的热装载，随着时间的推移，吸收剂在吸收-解 吸过程中受到损坏。因此，必须持续地更新吸收剂。由于被污染的吸收剂和掺有降解产物 的吸收剂的排放，相当大量的未使用的吸收剂也持续地从吸收-解吸过程中排出。
[0006] 在基于胺的吸收剂的使用中，胺可以通过蒸馏从排放的吸收剂中回收。胺溶液与 酸性烟气次要组成部分形成稳定的盐。经由胺溶液的通过蒸馏的纯化，亦即，通过蒸发更高 挥发性胺和其随后的冷凝物，从而分离出高沸点污染物，并且因此胺溶液的纯化是可能的。
[0007] 然而，被用于通过蒸馏的纯化的胺的可觉察的蒸气压还意味着：在实际的清理过 程（吸收-解吸过程）期间，小比例的胺与纯化的烟气一起被排放到环境中，这导致了不希 望有的空气污染。通过蒸馏的纯化方法还需要高的能量消耗。
[0008] 与此相反，氨基酸盐不呈现出可测量的蒸气压，并且因此也不会与烟气排放到环 境中。然而，因为这个原因，通过蒸馏的氨基酸盐溶液的后处理也是不可能的。
[0009] EP 2409755 Al公开了用于氨基酸盐溶液纯化的方法，其中氨基酸盐在多级纯化 过程中被回收，然后被重新溶解。在这种情况下，在第一步骤中，在第一反应器中，随着二氧 化碳的加入，第一晶状碳酸盐被沉淀析出，该第一晶状碳酸盐在第一反应器的过滤过程下 游中由第一过滤器分离。在第二反应器中的第二步骤中，已经通过纯化从其中去除碳酸盐 的溶液被冷却，以这样的方式，晶状氨基酸（氨基酸盐）沉淀析出，该晶状氨基酸在第二反 应器的下游的第二过滤过程中被分离。这利用了以下事实：氨基酸的结晶反应是高度依赖 pH的。
[0010] 其缺点首先是纯化过程的复杂性，该纯化过程具有需要高投资成本和复杂的工艺 流程的多个反应器和多个过滤过程。其缺点其次是故障的高敏感性，这是因为饱和氨基酸 盐溶液通过从第一反应器泵入第二反应器中的转移期间，在管道中由于氨基酸盐溶液的冷 却，可能发生不希望的沉淀和管道通路的堵塞。
[0011] 为了确保简单而鲁棒的工艺流程，针对碳酸盐和氨基酸的过滤，各种过滤器是可 取的，因为这两种组成部分的盐由于其形态而形成不同晶体形状和颗粒尺寸。在仅在一个 过滤器中将这两种组成部分同时过滤的情况下，可以预期的是，过滤器迅速堵塞，并且因此 影响了过滤过程。这样的原因主要是盐的形态和固-液相的相对高的固体含量。
[0012] 本发明的目的是引证一种简化的用于处理被污染的碱性氨基酸盐溶液的方法，所 述方法尤其消除了现有技术的缺点，并且进一步可以用于工业规模中。本发明的另一目的 是引证一种简化的用于处理被污染的碱性氨基酸盐溶液的设备，其可以被整合到二氧化碳 分尚设备中。
[0013] 针对方法的本发明的目的根据本发明通过以下来实现：如权利要求1所述的用于 处理氨基酸盐溶液的方法，该氨基酸盐溶液被二氧化碳所污染并且是用于来自燃烧的烟气 的二氧化碳的吸收剂。
[0014] 在该方法中，在第一工艺步骤中，将二氧化碳引入到反应器中的氨基酸盐溶液中， 并且同时在此冷却该氨基酸盐溶液。结果是晶状碳酸盐沉淀析出，并且晶状氨基酸也同步 沉淀析出。在第一工艺步骤之后的第二工艺步骤中，晶状碳酸盐和晶状氨基酸在过滤器中 过滤出。在第二工艺步骤之后的第三工艺步骤中，晶状碳酸盐和晶状氨基酸在溶剂中溶解， 并且由此回收处理过的氨基酸盐溶液。
[0015] 在这种情况下，本发明的深入来自以下考虑：在结合的工艺步骤中，使碳酸盐和氨 基酸结晶出来，并且在进一步结合工艺步骤中，将它们从液-固相中过滤出来。与假设相 反，本发明基于以下惊奇的发现：即便是在一个工艺步骤中过滤出两种盐，过滤器也不会以 使过滤过程带来不利的影响的这种方式而变得堵塞。优选地，在这种情况下，过滤器具有小 于或等于30nm的孔隙尺寸。
[0016] 通过选择的结晶来处理被污染的碱性氨基酸盐溶液。在这个方法中，利用氨基酸 的结晶行为的pH值依赖性。在吸收-解吸过程中所用的氨基酸盐溶液通常显示出约在10 和13之间的非常高的pH值。在这些条件下，氨基酸作为羧酸盐而存在。由于羧酸的负电 荷，使其易溶于水。本发明现通过降低PH值来提供氨基酸水溶性的减少。最低水溶解度由 在被称为等电点处的氨基酸所展现。此外，氨基酸作为彼此均衡（两性离子）的羧酸盐形 式和铵形式而存在。然而，氨基酸并非一定要位于产生大量结晶的等电点处。对于典型胺 基酸盐的结晶过程来说，最优的PH值是在6到10范围内。
[0017] 使用二氧化碳来降低pH值是特别有利的，因为二氧化碳是存在于整个过程的物 质。此外，整个过程包括解吸过程，并且因此二氧化碳可以再次在解吸过程中从处理过的氨 基酸盐溶液中除去，以便再次达到氨基酸盐溶液的必要碱度。
[0018] 取决于氨基酸盐优选采用的反应途径，在处理二氧化碳气体期间，主要形成氨基 酸的氨基甲酸盐或碳酸氢盐或碳酸盐。在碳酸氢盐形成氨基酸盐的情况下，形成的碳酸 氢盐仍经常比氨基酸本身的可溶性低，因此已经在碱金属碳酸氢盐与二氧化碳气体的处理 中，钾碳酸氢盐通常沉淀析出来。由于温度的同时降低，氨基酸还以纯晶形式沉淀析出。
[0019] 通过根据本发明的方法，可以仅以一个反应步骤以及仅以一个过滤步骤来从被污 染的氨基酸盐溶液中回收氨基酸盐。因为节省了进一步的反应器和进一步的过滤器以及相 应的管道和工艺流程，相比于现有技术，简化的方法降低了投资成本。此外，根据本发明的 方法是在操作中更有利，因为仅一个反应器需