烟道气的处理方法和装置与流程

技术特征：
1.一种用于在ccus之前处理由烟道气生成单元(b-100)产生的含有co2和h2o的烟道气(100)的方法，此方法包括以下步骤：a.在温度t1下从单元(b-100)排出烟道气(100)，b.使在步骤a中得到的排出的烟道气(100)进行受控冷却到<t1的温度t2，所述温度t2是在100-600℃的范围内，优选200-400℃，和c.使在步骤b中得到的经冷却的烟道气(200)在一个或多个颗粒去除和/或气体清洁和/或干燥阶段中进行预处理，其中使所述经冷却的烟道气(100)的温度进一步降低到<t2的温度t3，d.使在步骤c中得到的经预处理的烟道气(230,240)的第一部分(400)进行ccus操作，此方法的特征在于：
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使在步骤c中得到的经预处理的烟道气(230,240)的第二部分(300,301)作为冷却剂在温度t3下循环，并在步骤b中与烟道气(100)混合，和/或
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ccus包括提纯第一部分(400)的子步骤，其中去除以至少1体积％存在的非co2的气态组分以得到纯化的co2，其中所述子步骤任选地包括接连的多个提纯阶段，并在最终提纯阶段中结束，其中在最终提纯之前的一个或多个阶段得到部分纯化的co2，其中使在步骤d中在<t2的温度t4下得到的部分或完全纯化的co2的一部分作为冷却剂循环、并在步骤b中与烟道气(100)混合。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤d中进行ccus操作的经预处理的烟道气(230,240)的第一部分(400)含有在步骤a中所排出的烟道气中存在的至少50％、优选至少60％、更优选至少75％的co2。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预处理步骤c包括一个或多个气体清洁阶段以去除颗粒和/或气态杂质，所述颗粒和/或气态杂质是以低于1体积％的量存在于在步骤a中从单元(b-100)排出的烟道气(100)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预处理步骤c包括干燥阶段，优选在干燥阶段期间通过在低于100℃、优选低于环境温度的温度下冷凝以从烟道气(220)去除水。5.根据权利要求4所述的方法，其中在干燥阶段期间，通过在温度t3下冷凝以从烟道气去除水，并且其中由此在温度t3下得到的一部分的经干燥的烟道气(230)作为经预处理的烟道气(230,240)的第二部分(300,301)循环到步骤b。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中还包括在步骤b之前、期间和/或之后检测所排出的烟道气(100)的温度的步骤，并且根据所测得的一个或多个温度来调节作为所述经预处理的烟道气(230,240)的第二部分(300,301)循环且在步骤b中与排出烟道气(100)混合的所述经预处理的烟道气(230,240)的量和/或所述部分或完全纯化的co2的作为冷却剂循环且在步骤b中与烟道气(100)混合的那部分的量，从而在步骤b结束时得到处于温度t2的经冷却的烟道气。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a中排出的烟道气(100)包含通过燃烧含碳燃料与燃烧氧化剂而产生的燃烧气体或由该燃烧气体组成，所述燃烧氧化剂含有21-100体积％的氧气，优选含有至少30％、更优选至少90体积％的氧气。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中相对于100体积％气态组分的总量而
言，在步骤a中排出的烟道气(100)含有以湿态为基础的浓度的以下组分：
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5-20体积％的co2；
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5-30体积％的h2o；
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0-10体积％的o2，优选0-5％；
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50-80体积％的n2，
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0-3体积％的一种或多种其它气体。9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中相对于100体积％气态组分的总量而言，在步骤a中排出的烟道气(100)含有以湿态为基础的浓度的以下组分：
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15-55体积％的co2；
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40-80体积％的h2o；
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0-10体积％的o2，优选0-5％；
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0-3体积％的氩气；
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0-20体积％的n2，优选0-10％；
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0-3体积％的一种或多种其它气体。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中烟道气生成单元(b-100)是或包含选自以下的装置：玻璃熔化炉，玻璃精炼炉，玻璃熔炼炉，钢再热炉，电弧炉，非铁冶炼和熔化炉，水泥炉，石灰炉，搪瓷炉，热窑炉，用于初级金属生产的电解槽，炼焦炉，用于熔化玻璃的电炉，用于熔化特殊金属的电炉，和用于金属热处理的电炉。11.一种用于处理由烟道气生成单元(b-100)产生的含有co2和h2o的料流的装置，此装置界定烟道气流路，所述烟道气流路包括：a.入口，其用于接收来自单元(b-100)的气体料流(100)，b.冷却单元，其用于将从入口接收的气体料流(100)受控冷却到温度t2，c.预处理单元，其用于对来自冷却单元的经冷却的气体料流(200)进行预处理，所述预处理单元包括一个或多个以下气体预处理设备：气体干燥器/除湿器、颗粒去除器和气体清洁器，其中预处理单元的至少一个设备包括用于将所述气体料流进一步冷却到<t2的温度t3的冷却器，和d.位于预处理单元下游的出口，所述出口用于将烟道气流路连接至ccus工艺，其特征在于：
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冷却单元包括位于烟道气流路的入口处或其下游的气体混合器，和
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此装置还包括在位于预处理单元处或其下游的分支点与冷却单元的气体混合器之间的气体循环回路，所述循环回路用于将所述气体料流(240)的部分(300,301)在温度t3下循环到气体混合器，所述气体料流(240)的部分(300,301)在气体混合器中与气体料流(100)混合，以使气体料流(100)被冷却。12.根据权利要求11所述的装置，其还包括：
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控制单元和循环流量控制器，所述控制单元用于通过循环流量控制器调节所述经由气体循环回路循环的气体料流(240)的部分(300,301)，从而在冷却单元中将气体料流(100)冷却到温度t2。13.根据权利要求12所述的装置，其还包括：
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至少一个温度传感器，其用于检测位于气体混合器上游、位于气体混合器中和/或位
于气体混合器下游的气体料流(100,200)的温度，其中控制单元连接到至少一个温度传感器，并且其中控制单元用于通过循环流量控制器根据由至少一个温度传感器测得的至少一个温度来调节所述气体料流(240)的被循环的部分(300,301)和/或所述部分或完全纯化的co2的被循环的那部分。14.根据权利要求11-13中任一项所述的装置，其中预处理单元包括至少一个水冷凝器形式的气体干燥器，所述水冷凝器配备冷却器，所述冷却器用于将气体料流冷却到低于100℃的温度；并且其中分支点位于水冷凝器的下游。15.根据权利要求11-14中任一项所述的装置，其中烟道气生成单元(b-100)是或包含燃烧单元和/或其它工业生产工艺，例如用于初级金属生产的电解槽，其中燃烧单元优选选自玻璃熔化炉，玻璃精炼炉，玻璃熔化精炼炉，钢再热炉，电弧炉，非铁冶炼和熔化炉，水泥炉，石灰炉，搪瓷炉，热窑炉，用于初级金属生产的电解槽，炼焦炉，用于熔化玻璃的电炉，用于熔化特殊金属的电炉，和用于金属热处理的电炉。

技术总结
本发明涉及用于在CCUS之前处理由工业生产单元、优选燃烧单元(B-100)产生的含CO2和H2O的烟道气(100)的方法和装置，其中从单元(B-100)排出的烟道气(100)受控冷却到100-600℃的温度T2，使经冷却的烟道气(200)在颗粒去除和/或气体清洁和/或干燥阶段中预处理，并使经冷却的烟道气(100)的温度进一步降低到<T2的温度T3，然后使经预处理的烟道气(230,240)的第一部分(400)进行CCUS，使该烟道气(230,240)的第二部分(300,301)作为冷却剂于温度T3循环并与烟道气(100)在其受控冷却期间混合；其中作为替代或组合，来自CCUS的部分或完全纯化的CO2可作为冷却剂在<T2的温度T4下循环并与烟道气(100)在其受控冷却期间混合。与烟道气(100)在其受控冷却期间混合。与烟道气(100)在其受控冷却期间混合。


技术研发人员：F
受保护的技术使用者：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2022/7/19