The present invention provides an adsorptive gas separation method and system for separating at least the first component from a multicomponent fluid mixture or, in particular, for separating carbon dioxide from a combustion gas stream. The adsorption gas separation method includes the adsorption step, the first regeneration step, the optional second regeneration step and the optional adjustment step.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】吸附氣體分離方法和系統(tǒng)
本專利技術(shù)通常涉及用于多組分流體混合物的吸附氣體分離的方法以及用于該方法的系統(tǒng)。更特別是,本專利技術(shù)涉及用于從燃燒氣流中吸附氣體分離二氧化碳的方法以及包括該方法的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在本領(lǐng)域中已知吸附氣體分離方法和系統(tǒng)(例如溫度搖擺吸附,壓力搖擺吸附和分壓搖擺吸附)用于多組分流體混合物的吸附氣體分離。例如可能需要?dú)怏w分離的一種類型的工業(yè)處理包括燃燒處理,其中,氧化劑和含碳燃料燃燒,從而產(chǎn)生至少熱量和燃燒氣流(也稱為燃燒煙道氣流)。可能需要從燃燒氣流中分離至少一種組分,包括例如二氧化碳的燃燒后氣體分離,但是提出了多個(gè)挑戰(zhàn),包括例如但不局限于要用于分離處理的氣體體積可能較大,燃燒氣流可能包括稀釋量的、希望分離的目標(biāo)組分,和/或燃燒氣流可能在低壓下供給。常規(guī)的溫度搖擺吸附氣體分離方法通常可以使用兩個(gè)基本步驟:吸附步驟和再生步驟。在典型的吸附步驟中,供給流例如多組分流體混合物可以進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)和包括吸附材料的接觸器,其中,吸附材料可以吸附供給流的組分,從而使得吸附的組分與供給流的其余組分分離。在典型的隨后再生步驟中,流體流(例如加熱的流體流)可以進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)和接觸器,以便升高吸附材料的溫度,從而導(dǎo)致吸附組分的至少一部分從吸附材料釋放,并能夠循環(huán)地重新利用吸附材料。在一些常規(guī)的系統(tǒng)和方法中,可以使用可選的冷卻或調(diào)節(jié)步驟來在再生步驟后降低吸附材料的溫度,以便有助于在隨后的吸附步驟之前恢復(fù)該吸附材料的吸附能力。冷卻劑或調(diào)節(jié)流(例如接近環(huán)境溫度的空氣流)可以進(jìn)入吸附分離系統(tǒng)和接觸器,以便降低吸附材料的溫度。然后,吸附、再生和調(diào)節(jié)步驟可以順序重復(fù) ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于從多組分流體混合物分離出至少第一組分的吸附氣體分離方法,所述吸附氣體分離方法包括:a.使得所述多組分流體混合物作為供給流進(jìn)入包括至少一種吸附材料的至少一個(gè)接觸器中;使得所述供給流的第一組分的至少一部分吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的至少一種吸附材料上;以及從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第一產(chǎn)物流,其中,所述第一產(chǎn)物流包括至少第二組分,并至少周期性地相對(duì)于所述供給流減少所述第一組分;b.使得包括至少第三組分的第一再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器;使得所述第三組分的至少一部分吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上;解吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上吸附的所述第一組分的至少一部分;從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第二產(chǎn)物流,其中,所述第二產(chǎn)物流相對(duì)于所述供給流富含所述第一組分;c.使得第二再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器;通過溫度搖擺和分壓搖擺解吸附中的至少一種來解吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上吸附的所述第三組分的至少一部分和所述第一組分的至少一部分,并從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第三產(chǎn)物流。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2016.03.31 US 62/316,4261.一種用于從多組分流體混合物分離出至少第一組分的吸附氣體分離方法,所述吸附氣體分離方法包括:a.使得所述多組分流體混合物作為供給流進(jìn)入包括至少一種吸附材料的至少一個(gè)接觸器中;使得所述供給流的第一組分的至少一部分吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的至少一種吸附材料上;以及從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第一產(chǎn)物流,其中,所述第一產(chǎn)物流包括至少第二組分,并至少周期性地相對(duì)于所述供給流減少所述第一組分;b.使得包括至少第三組分的第一再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器;使得所述第三組分的至少一部分吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上;解吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上吸附的所述第一組分的至少一部分;從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第二產(chǎn)物流,其中,所述第二產(chǎn)物流相對(duì)于所述供給流富含所述第一組分;c.使得第二再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器;通過溫度搖擺和分壓搖擺解吸附中的至少一種來解吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料上吸附的所述第三組分的至少一部分和所述第一組分的至少一部分,并從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第三產(chǎn)物流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器,以便相對(duì)于所述供給流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的流動(dòng)方向沿同向流的流動(dòng)方向來流動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流還包括以下一種或多種的至少一部分:所述多組分流體流、燃燒氣流、所述第二產(chǎn)物流、提純的第二流產(chǎn)物流、壓縮的第二產(chǎn)物流、富含所述第一組分的流體流、以及空氣流。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流包括所述第三組分,該第三組分的分壓小于吸附在所述至少一種吸附材料上的所述第三組分的均衡分壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流的溫度等于或大于第三溫度閾值。6.根據(jù)權(quán)利要求5的吸附氣體分離方法,其中:所述第三溫度閾值是所述第二再生流的冷凝溫度。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流的分壓與飽和壓力的比率小于1。8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流的分壓與飽和壓力的比率小于0.5。9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第二再生流的分壓與飽和壓力的比率小于0.1。10.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:步驟b在熱波突破所述接觸器的端部之前開始,所述供給流在步驟a中朝向該端部進(jìn)入。11.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:所述第一再生物流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器,以便相對(duì)于所述供給流在步驟a中的流動(dòng)方向沿逆流的流動(dòng)方向來流動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:在步驟b中,使得所述第一再生流進(jìn)入另外包括產(chǎn)生所述第三組分的吸附熱以及使用所述第三組分的所述吸附熱來解吸附在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一個(gè)吸附材料上吸附的所述第一組分。13.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:在步驟b中,使得所述第一再生流進(jìn)入還包括使得一定量的熱能進(jìn)入,該熱能的量小于用于解吸附在所述至少一個(gè)接觸器的所述至少一種吸附材料上吸附的所述第一組分所消耗的熱能的量。14.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:在步驟c中,重獲所述第三產(chǎn)物流另外包括重獲所述第三組分的濃度大于所述第一組分的濃度。15.根據(jù)權(quán)利要求1、3、12、13和14中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第一組分是二氧化碳。16.根據(jù)權(quán)利要求1、4、12和13中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第三組分是水。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣體分離方法,其中:在步驟c結(jié)束時(shí)在所述至少一個(gè)接觸器中的所述至少一種吸附材料的溫度小于在步驟b中的溫度。18.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,還包括:在步驟b之后,使得所述第二產(chǎn)物流進(jìn)入至少一個(gè)冷凝器,從而引起在所述冷凝器和所述至少一個(gè)接觸器的至少一部分中的降低壓力或真空。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的吸附氣體分離方法,其中:在所述冷凝器和所述至少一個(gè)接觸器的至少一部分中的所述降低壓力或所述真空通過泵或閥中的至少一個(gè)來保持。20.根據(jù)權(quán)利要求18和19中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述冷凝器是冷凝換熱器。21.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:所述第三產(chǎn)物流的至少一部分作為所述供給流的一部分而進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣體分離方法,還包括:在步驟c之后,d.使得調(diào)節(jié)流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器,使得所述至少一個(gè)接觸器或所述至少一個(gè)接觸器中的至少一種吸附材料的溫度降低至等于或小于第一溫度閾值,并從所述至少一個(gè)接觸器中重獲第四產(chǎn)物流。23.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,還包括:在步驟a之前,使得所述多組分流體混合物進(jìn)入傳熱裝置,使得所述多組分流體混合物降低溫度至等于或小于第一溫度閾值。24.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:所述供給流等于或小于第一溫度閾值。25.根據(jù)權(quán)利要求22、23和24中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第一溫度閾值為50℃。26.根據(jù)權(quán)利要求22、23和24中任意一項(xiàng)的吸附氣體分離方法,其中:所述第一溫度閾值為40℃。27.根據(jù)權(quán)利要求22、23和24中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離方法,其中:所述第一溫度閾值是30℃。28.根據(jù)權(quán)利要求22的吸附氣體分離方法,其中:所述調(diào)節(jié)流是空氣流。29.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,其中:步驟a、b和c同時(shí)發(fā)生。30.根據(jù)權(quán)利要求22的吸附氣體分離方法,其中:步驟a、b、c和d同時(shí)發(fā)生。31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的吸附氣體分離方法,還包括:使得所述第四產(chǎn)物流進(jìn)入燃燒器。32.根據(jù)權(quán)利要求1的吸附氣體分離方法,還包括:至少周期性地使得所述第一產(chǎn)物流的至少一部分作為所述供給流的一部分而進(jìn)入至少一個(gè)接觸器。33.一種用于從多組分流體混合物中分離出至少第一組分的吸附氣體分離系統(tǒng),所述吸附氣體分離系統(tǒng)包括:至少一個(gè)接觸器,該接觸器包括至少一種吸附材料、第一端和第二端,其中,所述第一和第二端軸向相對(duì);其中,所述吸附氣體分離系統(tǒng)流體連接成使得所述多組分流體混合物的至少一部分作為供給流而進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端,以便使得所述第一組分的至少一部分吸附在至少一種吸附材料,并流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端中重獲第一產(chǎn)物流;所述吸附氣體分離系統(tǒng)流體連接成使得第一再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端,以便解吸附在所述至少一種吸附材料上的所述第一組分的至少一部分,從而產(chǎn)生第二產(chǎn)物流,且流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端中重獲第二產(chǎn)物流,以及所述吸附氣體分離系統(tǒng)流體連接成使得所述多組分流體混合物作為第二再生流而進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端,以便解吸附在所述至少一種吸附材料上的所述第一再生流的至少一部分,且流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端中重獲第三產(chǎn)物流。34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸附氣體分離系統(tǒng),其中:所述至少一個(gè)接觸器流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端中重獲第三產(chǎn)物流,并使得所述第三產(chǎn)物流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端。35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸附氣體分離系統(tǒng),其中:所述至少一個(gè)接觸器流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端中重獲第一產(chǎn)物流,并使得所述第一產(chǎn)物流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端。36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任意一項(xiàng)所述的吸附氣體分離系統(tǒng),其中:所述至少一個(gè)接觸器流體連接成在所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端或所述第二端中的至少一個(gè)中接收調(diào)節(jié)流,以便降低所述至少一種吸附材料的溫度。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的吸附氣體分離系統(tǒng),還包括:至少四個(gè)靜止區(qū)域,其中,所述至少一個(gè)接觸器循環(huán)通過所述至少四個(gè)靜止區(qū)域。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的吸附氣體分離系統(tǒng),其中:所述至少一個(gè)接觸器流體連接成使得所述供給流進(jìn)入吸附區(qū)域中,從而使得第一再生流進(jìn)入第一再生區(qū)域,使得第二再生流進(jìn)入第二再生區(qū)域,以及使得調(diào)節(jié)流進(jìn)入調(diào)節(jié)區(qū)域。39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸附氣體分離系統(tǒng),還包括:冷凝器,該冷凝器流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端中重獲所述第二產(chǎn)物流。40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸附氣體分離系統(tǒng),其中:所述吸附氣體分離系統(tǒng)流體連接成使得多個(gè)第一再生流進(jìn)入所述至少一個(gè)接觸器的所述第二端,以便解吸附在所述至少一種吸附材料上的所述第一組分的至少一部分,從而產(chǎn)生第二產(chǎn)物流,且流體連接成從所述至少一個(gè)接觸器的所述第一端中重獲第二產(chǎn)物流。41.一種用于使得多組分流體混合物的至少一部分分離成一種或多種組分的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:安德烈·布雷特,蘇蕾·卡維,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:英萬茨熱科技有限公司,
類型:發(fā)明
國別省市:加拿大,CA
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