[0011] 根据本文中示出的其它方面，提供了一种减少由再生器消耗的能量的量的方法，该方法包括：将用过的洗涤溶液分成多个部分；将用过的洗涤溶液的第一部分提供至再生器，用过的洗涤溶液具有第一温度(T1)；加热用过的洗涤溶液的第二部分，以形成具有第二温度(T2)的第一加热的用过的洗涤溶液；加热用过的洗涤溶液的第三部分，以形成具有第三温度(T3)的第二加热的用过的洗涤溶液；以及将第一加热的用过的洗涤溶液和第二加热的用过的洗涤溶液提供至再生器，其中，保持T1
[0012] 通过下列附图和详细描述举例说明以上描述的特征和其它特征。
附图说明
[0013] 现在参考附图，该附图为示例性实施例，并且其中，同样的元件被同样地标记：
[0014] 图1为用于从气体流除去气态污染物的系统的示意图；以及
[0015] 图2为再生器的示意图；以及
[0016] 图3为呈现与本文中描述的系统的模拟测试有关的数据的曲线图。
具体实施方式
[0017] 图1示出了用于从气体流120除去气态污染物的系统100。气体流120可为包括气态污染物的任何气体流，并且包括但不受限于来自燃烧源的烟道气流、天然气流、合成气等。存在于气体流120中的气态污染物包括但不受限于酸性气体杂质，诸如CO2、H2S等。
[0018] 气体流120引导至吸收器130，其布置成允许气体流与洗涤溶液之间的接触。在一个实施例中，吸收器130为填充床塔。填充床塔可具有相同或不同填充材料的多个区段。如图1所示，吸收器130包括两个(2)吸收区段，上部吸收区段132和底部吸收区段134。
吸收器130在该方面不被限制，这是因为更多或更少的吸收区段可存在于吸收器中。
[0019] 包含气态污染物的气体流120在入口点131处进入吸收器130，并且向上行进吸收器的长度L。如图1所示，入口点131位于吸收器130的底部部分133处。当气体流120向上行进吸收器130的长度L时，其与吸收区段132,134中的洗涤溶液接触。洗涤溶液典型地向下行进吸收器130的长度L，使得其与气体流120逆流接触。
[0020] 在一个实施例中，洗涤溶液为胺基洗涤溶液。胺基洗涤溶液的实例包括但不受限于胺化合物，诸如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙胺(DIPA)和胺基乙氧基乙醇(二甘醇胺)。工厂中最常用的胺化合物为链烷醇胺MEA,DEA,MDEA和具有助催化剂、抑制剂等的常规胺的一些混合物。胺基洗涤溶液还可包括助催化剂，以增强涉及由含胺溶液捕获CO2的化学反应动力。例如，助催化剂可包括胺(例如，哌嗪)或酶(例如，碳酸酐酶或其类似物)，其可呈溶液或固定在固体或半固体表面上的形式。然而，理解，如本文中公开的系统和过程可应用于涉及具有吸收/再生方案的过程的任何溶液。
[0021] 洗涤溶液的至少一部分经由管线136在吸收器的顶部部分135处引导至吸收器130，并且向下行进吸收器的长度L，在该吸收器中，其接触吸收区段132,134中的气体流
120。
[0022] 在吸收器130中，存在于气体流120中的气态污染物(诸如二氧化碳(CO2))由洗涤溶液吸收，由此形成用过的洗涤溶液138和污染物减少的气体流140。用过的洗涤溶液138富含从气体流120吸收的污染物。
[0023] 如图1所示，污染物减少的气体流140从吸收器130的顶部部分135释放。污染物减少的气体流140在发送至烟道用于释放至环境之前可经历进一步处理(未示出)。污染物减少的气体流140的进一步处理可包括例如颗粒除去。
[0024] 用过的洗涤溶液138的至少一部分在第一退出水平139处退出和离开吸收器130。图1示出了吸收器130的底部部分133中(即，关于洗涤溶液流的底部吸收区段134的下游)的第一退出水平139。然而，设想，第一退出水平可位于吸收器130上的任何位置处。
[0025] 在第一退出水平139处退出的用过的洗涤溶液138可在再生器中再生，在该再生器中，污染物与用过的洗涤溶液分离，以便产生用于在吸收器130中再使用的再生的洗涤溶液。
[0026] 仍参考图1，在第一退出水平139处离开吸收器130之后，用过的洗涤溶液138分成两个部分，第一部分138a和第二部分138b。在一个实施例中，用过的洗涤溶液138分成两个相等的部分，例如，50%的用过的洗涤溶液138形成第一部分138a，而50%的用过的洗涤溶液138形成第二部分138b。然而，设想，在其它实施例中，用过的洗涤溶液138分成两个不相等的部分，例如，10%的用过的洗涤溶液138形成第一部分138a，而90%的用过的洗涤溶液形成第二部分138b。在特定实施例中，30%至60%的用过的洗涤溶液138形成第一部分138a，其中，用过的洗涤溶液的其余部分形成第二部分138b。
[0027] 用过的洗涤溶液的第一部分138a提供至与吸收器130流体连通的冷却单元142。在冷却单元142中，用过的洗涤溶液138a的温度降低，并且用过的洗涤溶液138a作为冷却的用过的洗涤溶液144返回至吸收器130。冷却的用过的洗涤溶液144在第一再引导水平
146处返回至吸收器130。关于吸收器130中的洗涤溶液流，冷却的用过的洗涤溶液144的第一再引导水平146位于第一退出水平139上游。
[0028] 如图1所示，吸收器130具有第二退出水平148，关于吸收器130中的洗涤溶液流，第二退出水平148位于上部吸收区段132的下游和第一再引导水平146的上游的位置处。部分地充满从气体流120吸收的污染物的用过的洗涤溶液150在第二退出水平148处从吸收器130退出，并且提供至冷却单元142。用过的洗涤溶液150与用过的洗涤溶液138a组合，在冷却单元142中被冷却，并且作为冷却的用过的洗涤溶液144的部分返回至吸收器。
[0029] 用过的洗涤溶液138a,150取决于若干因素冷却至温度，该若干因素包括但不受限于冷却介质的可用性、洗涤溶液和存在于气体流120中的污染物的反应动力，以及吸收区段132,134中使用的填充材料的特性。在一个实施例中，冷却单元142将用过的洗涤溶液138a,150的温度降低至大约40摄氏度(40℃)的温度。
[0030] 冷却的用过的洗涤溶液144经由第一引导水平146引导至吸收器130，并且向下游流动并穿过底部吸收区段134，在底部吸收区段134中，其接触气体流120。当冷却的用过的洗涤溶液144接触气体流120时，在洗涤溶液在第一退出水平139处作为用过的洗涤溶液138退出之前，从气体流吸收污染物。该过程可重复。
[0031] 从吸收器130退出的用过的洗涤溶液138b的第二部分提供至再生系统160。再生系统160包括布置成接收用过的洗涤溶液用于其再生的再生器162。用过的洗涤溶液以至少三部分提供至再生器162：用过的洗涤溶液141、第一加热的用过的洗涤溶液164b和第二加热的洗涤溶液166。再生器162可为例如塔，诸如填充床塔或包含塔盘的塔。如果为填充床塔，则再生器162可包括具有相同或不同的填充材料的多个区段。
[0032] 再生器162除去或吸收来自用过的洗涤溶液的气态污染物("再生")，以形成再生的洗涤溶液168和污染物流170。设想，用过的洗涤溶液141,164b,166通过断开污染物与洗涤溶液之间的化学键来去除气态污染物而再生。
[0033] 污染物流170可经受进一步处理，诸如冷凝，或者可直接提供至储存设施。在一个实施例中，用过的洗涤溶液141,164b,166包含CO2，其作为CO2气体流170从再生器162中的洗涤溶液除去，随后被冷凝和储存用于稍后使用。
[0034] 如图1所示，来自吸收器130的用过的洗涤溶液138b分成两个部分，其中，在没有加热或冷却洗涤溶液的情况下，第一部分141直接提供至再生器162，而第二部分143提供至热交换器172。热交换器的实例包括但不受限于壳管式热交换器以及板和框架式热交换器。
[0035] 在一个实施例中，用过的洗涤溶液138b分成两个相等的部分，例如，50%的用过的洗涤溶液138b形成提供至再生器162的第一部分141，而50%的用过的洗涤溶液138b形成提供至热交换器172的第二部分143。然而，设想，在其它实施例中，用过的洗涤溶液138b分成两个不相等的部分，例如，10%的用过的洗涤溶液138b形成提供至再生器162的第一部分141，而90%的用过的洗涤溶液形成提供至热交换器172的第二部分143。在特定实施例中，1%至10%的用过的洗涤溶液138b形成提供至再生器162的第一部分141，其中，用过的洗涤溶液138b的其余部分形成提供至热交换器172的第二部分143。
[0036] 提供至再生器162的用过的洗涤溶液的第一部分141具有温度(T1)，其与在用过的洗涤溶液138从吸收器130退出时的用过的洗涤溶液138的温度相同或小于该温度。典型地，提供至再生器162的用过的洗涤溶液141的温度在40摄氏度到60摄氏度之间。
[0037] 提供至热交换器172的用过的洗涤溶液的第二部分143获得热能，并且增大温度，以形成第一加热的用过的洗涤溶液164。在一个实施例中，如图1所示，第一加热的用过的洗涤溶液164分成两个部分164a和164b，其中，关于再生器中的用过的洗涤溶液流，第一部分164a在下游的入口点处提供至再生器162，其中，用过的洗涤溶液进入再生器162。用过的洗涤溶液的第二部分164b提供至分离器174。
[0038] 在一个实施例中，第一加热的用过的洗涤溶液164分成两个相等的部分，例如，50%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，而50%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至分离器174的第二部分164b。然而，设想，在其它实施例中，第一加热的用过的洗涤溶液164分成两个不相等的部分，例如，10%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，而90%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至分离器174的第二部分164b。
[0039] 在特定实施例中，30%至60%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，其中，其余部分形成提供至分离器174的第二部分164b。
[0040] 提供至再生器162的第一加热的用过的洗涤溶液164a具有温度(T2)，其大于提供至再生器的用过的洗涤溶液141的温度。典型地，提供至再生器162的第一加热的用过的洗涤溶液164a的温度(T2)在80摄氏度到100摄氏度之间。
[0041] 分离器174从用过的洗涤溶液的第二部分164b除去气态成分(蒸气)176，并且将用过的洗涤溶液提供至热交换器178。关于第一加热的用过的洗涤溶液164a提供至再生器的地方，气态成分176在下游的入口点处提供至再生器162。提供至热交换器178的用过的洗涤溶液164b在热交换器178中被加热，以形成第二加热的用过的洗涤溶液166。
[0042] 在另一个实施例中，如图2所示，第一加热的用过的洗涤溶液164在离开热交换器172之后分成两个部分164a和164b。第一部分164a在用过的洗涤溶液141进入再生器的地方的下游的入口点处提供至再生器162，而第二部分164b直接提供至热交换器178，在热交换器178中，其被加热以形成第二加热的用过的洗涤溶液166。图2中的布置不包括用于从第一加热的用过的洗涤溶液164除去气态成分的分离器174。在该实施例中，为了容易操作和为了有效热能利用，热交换器178的出口可被加热至汽化点，例如，非常接近溶液的始沸点。
[0043] 在图2中，第一加热的用过的洗涤溶液164可分成两个相等的部分，例如，50%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，而50%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至热交换器178的第二部分164b。然而，设想，在其它实施例中，第一加热的用过的洗涤溶液164分成两个不相等的部分，例如，10%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，而90%的第一加热的用过的洗涤溶液164形成提供至热交换器178的第二部分164b。在特定实施例中，30%至60%的第一加热的用过的溶液164形成提供至再生器162的第一部分164a，其中，其余部分形成提供至热交换器178的第二部分164b。
[0044] 现在参考图1和图2两者，第一加热的用过的洗涤溶液164b的温度在热交换器178中增大，由此形成第二加热的用过的洗涤溶液166。第二加热的用过的洗涤溶液166提供至再生器162。提供至再生器162的第二加热的洗涤溶液166的温度(T3)大于提供至再生器的第一加热的用过的洗涤溶液164a的温度(T2)。第二加热的用过的洗涤溶液166的温度(T3)还大于提供至再生器162的用过的洗涤溶液141的温度(T1)。在一个实施例中，第二加热的用过的洗涤溶液166的温度(T3)在110摄氏度到150摄氏度之间。提供至再生器162的用过的洗涤溶液141,164a,166的温度分布为T1
[0045] 第二加热的用过的洗涤溶液166在引导第一加热的用过的洗涤溶液164a和用过的洗涤溶液141的地方的下游的入口点处提供至再生器162。
[0046] 如图1和图2所示，提供至再生器162的第二加热的用过的洗涤溶液166的温度(T3)大于提供至再生器的第一加热的用过的洗涤溶液164a的温度(T2)，而提供至再生器的第一加热的用过的洗涤溶液的温度大于提供至再生器的用过的洗涤溶液141的温度(T1)(T1
[0047] 运行常规的基于溶剂的气态污染物捕获过程所需的再生能量以不同的形式分布：(1)加热洗涤溶液以开始再生反应所需的能量("显热")；以及(2)从洗涤溶液(即，溶剂)除去污染物所需的蒸汽能("剥离能")。
[0048] 从溶剂除去污染物所需的、理论上的最小量的能量设定为溶剂的结合能。然而，剥离污染物所消耗的能量可通过有效热能利用而最小化。
[0049] 沿再生器162的温度分布使得温度在再生增强的底部处最高。具有如下温度分布便于剥离能的最小化：满足下列公式：用过的洗涤溶液(T1)<第一加热的用过的洗涤溶液(T2)<第二加热的用过的洗涤溶液(T3)。
[0050] 如以上讨论的，用过的洗涤溶液141、第一加热的用过的洗涤溶液164a和第二加热的用过的洗涤溶液166在再生器中再生，以形成再生的洗涤溶液168。再生的洗涤溶液168从再生器162的底部部分169退出，并且提供至再沸器180，再沸器180定位在再生器的下游(关于洗涤溶液流)并且布置成接收再生的洗涤溶液。
[0051] 再沸器180使再生的洗涤溶液168沸腾，以形成蒸汽182和热的再生洗涤溶液184。蒸汽182提供至再生器162，以便于从存在于再生器中的用过的洗涤溶液141,164a,166除去污染物。热的再生洗涤溶液184(也被称为"热贫溶液")提供至吸收器
130，用于从气体流120除去气态污染物。
[0052] 热的再生洗涤溶液184可直接提供至吸收器130用于再使用。然而，如图1和图2所示，为了利用存在于热的再生洗涤溶液184中的热能，热的再生洗涤溶液提供至热交换器178，在热交换器178中，其与用过的洗涤溶液164b交换热。因此，在穿过热交换器178之后，与离开再沸器180之后的温度相比，热的再生洗涤溶液184具有减小的温度。
[0053] 在一个实施例中，在穿过热交换器178之后，热的再生洗涤溶液184具有在大约100摄氏度到140摄氏度之间的温度。以热的再生洗涤溶液184加热用过的洗涤溶液164b消除对提供至热交换器178的单独的加热介质的需要，由此减少成本和系统100的能量消耗。
[0054] 在穿过热交换器178之后，热的再生洗涤溶液184提供至热交换器172，在热交换器172中，其与用过的洗涤溶液143交换热，以形成第一加热的用过的洗涤溶液164。因此，在穿过热交换器172之后，与离开热交换器178之后的温度相比，热的再生洗涤溶液184具有减小的温度。在一个实施例中，在穿过热交换器172之后，热的再生洗涤溶液184具有在大约80摄氏度到120摄氏度之间的温度。
[0055] 通过与热的再生洗涤溶液184交换热而加热用过的洗涤溶液143消除用于热交换器172的单独的加热介质，由此减少成本和系统100的能量消耗。这使得能够利用来自热的再生洗涤溶液184的热能作为再生过程中的显热。
[0056] 在穿过热交换器172之后，热的再生洗涤溶液184提供至冷却单元186。冷却单元186配置在热交换器172与吸收器130之间，并且布置成接收热的再生洗涤溶液184并且冷却该洗涤溶液的温度，以形成冷却的再生的洗涤溶液188。冷却的再生的洗涤溶液188具有在大约25摄氏度到50摄氏度之间的温度。
[0057] 冷却的再生的洗涤溶液188经由管线136在入口点处提供至吸收器130。冷却的再生的洗涤溶液188的入口点位于吸收器130的顶部部分135处。冷却的再生的洗涤溶液188与气体流120接触，以从其除去气态污染物，由此重复吸收和再生循环。
[0058] 通过利用热的再生洗涤溶液184中的热能和保持再生器中的以上提到的温度分布，与常规系统相比，系统100的总能量消耗可减少。
[0059] 实例
[0060] 实例1
[0061] 为了确定根据本文中的描述的系统的能量消耗，采用图1中示意性地示出的系统模拟。模拟从烟道气除去90%的CO2，以大约13摩尔%至14摩尔%的入口CO2操作。与常规系统相比，本文中描述的系统利用少30%至40%的能量。在图3中示出模拟的结果。
[0062] 除非另有说明，本文中公开的所有范围包括并能够结合其中的端点和所有中间点。本文中的用语"第一"、"第二"等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开。本文中的用语"一"和"一个"不表示数量的限制，而是表示存在提到的物品中的至少一个。除非另有说明，由"大约"修饰的所有数字包括精确的数值。
[0063] 虽然已参考各种示例性实施例描述本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可作出各种变化，并且等同物可代替其元件。另外，可作出许多修改以使具体情形或材料适合于本发明的教导而不背离本发明的实质范围。因此，意图是，本发明不受限于公开为设想用于执行本发明的最佳模式的具体实施例，而是本发明将包括落入在所附权利要求的范围内的所有实施例。
