2
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕМБРАН С ПРОДУВКОЙ ПЕРМЕАТА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ CO ИЗ ПРОДУКТОВ СЖИГАНИЯ

1. Способ контроля выбросов диоксида углерода от процессов сжигания, содержащий стадии:
(a) осуществления способа сжигания путем сжигания смеси топлива и воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода, с образованием отходящего потока, содержащего диоксид углерода и азот;
(b) осуществления этапа улавливания диоксида углерода для удаления части диоксида углерода в концентрированной форме из отходящего потока, с образованием потока сбросного газа с этапа улавливания, с меньшей концентрацией диоксида углерода, чем в отходящем потоке;
(c) обеспечения мембраны, имеющей сторону подачи и сторону пермеата, и селективно проницаемой для диоксида углерода по сравнению с азотом, и для диоксида углерода по сравнению с кислородом;
(d) пропускания по меньшей мере части потока сбросного газа через сторону подачи мембраны;
(e) пропускания воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода в качестве продувочного потока через сторону пермеата мембраны;
(f) выведения со стороны подачи мембраны сбросного потока со сниженным содержанием диоксида углерода;
(g) выведения со стороны пермеата мембраны потока пермеата, содержащего кислород и диоксид углерода;
(h) пропускания потока пермеата на этапе (а) в качестве по меньшей мере части воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода, используемых на этапе (а).
2. Способ по п.1, в котором отходящий газ содержит топочный газ от электростанции, работающей на угольном или газовом топливе.
3. Способ по п.1, в котором этап улавливания диоксида углерода включает по меньшей мере один процесс, выбранный из группы, состоящей из абсорбции, адсорбции, сжижения и мембранного разделения.
4. Способ по п.1, в котором этап улавливания диоксида углерода включает мембранное разделение.
5. Способ по п.1, в котором продувочный поток следует по направлению продувочного потока через сторону пермеата, поток сбросного газа следует направлению пока подачи через сторону подачи, а направление продувочного потока по существу противоположно направлению потока подачи.
6. Способ по п.1, в котором мембрана обладает проницаемостью для диоксида углерода по меньшей мере 500 единиц газопроницаемости при рабочих условиях процесса.
7. Способ по п.1, в котором мембрана обладает селективностью к диоксиду углерода по сравнению с азотом по меньшей мере 10 при рабочих условиях процесса.
8. Способ по п.1, в котором отходящий поток содержит менее 5 об.% диоксида углерода.
9. Способ по п.1, в котором поток сбросного газа сжимают до давления примерно 5 бар перед пропусканием через сторону подачи.
10. Способ контроля выбросов диоксида углерода от процессов сжигания, содержащий стадии:
(a) осуществления способа сжигания путем сжигания смеси топлива и воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода, с образованием отходящего потока, содержащего диоксид углерода и азот;
(b) обеспечения первой мембраны, имеющей первую сторону подачи и первую сторону пермеата, и селективную в отношении диоксида углерода по сравнению с азотом;
(c) поддержания движущей силы для трансмембранной проницаемости;
(d) пропускания по меньшей мере части отходящего потока газа через первую сторону подачи мембраны;
(e) вывода с первой стороны подачи первого остаточного потока с содержанием диоксида углерода, сниженным по сравнению с отходящим потоком;
(f) выведения с первой стороны пермеата первого потока пермеата, содержащего диоксид углерода;
(g) обеспечения второй мембраны, имеющей вторую сторону подачи и вторую сторону пермеата, и селективную в отношении диоксида углерода по сравнению с азотом, и в отношении диоксида углерода по сравнению с кислородом;
(h) пропускания по меньшей мере части первого остаточного потока через вторую сторону подачи;
(i) пропускания воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода в качестве продувочного потока через вторую сторону пермеата;
(j) выведения со второй стороны подачи отходящего потока со сниженным содержанием диоксида углерода;
(k) выведения со второй стороны пермеата второго потока пермеата, содержащего кислород и диоксид углерода;
(l) пропускания второго потока пермеата на этапе (а) в качестве по меньшей мере части из воздуха, обогащенного кислородом воздуха или кислорода, используемых на этапе (а).
11. Способ по п.10, дополнительно включающий пропускание первого потока пермеата на этап сжижения диоксида углерода.
12. Способ по п.10, в котором движущая сила для трансмембранного проникновения обеспечивается по меньшей мере частично путем поддержания первой стороны пермеата под частичным вакуумом посредством вакуумного насоса, через который первый поток пермеата выводится на этап (f).
13. Способ по п.12, в котором отходящий поток дополнительно содержит водяной пар.
14. Способ по п.13, в котором первый поток пермеата обогащен водой по сравнению с отходящим потоком, и первый поток пермеата охлаждают для конденсации воды перед этапом (f).
15. Способ по п.13, в котором по меньшей мере часть водяного пара добавляют в отходящий поток для облегчения этапа (с).
16. Способ по п.13, в котором движущая сила для проникновения через мембрану обеспечивается по меньшей мере частично путем продувки первой стороны пермеата паром.
17. Способ по п.13, в котором продувочный поток следует по направлению продувочного потока через вторую сторону пермеата, первый остаточный поток следует по направлению потока подачи через вторую сторону подачи, а направление продувочного потока по существу противоположно направлению потока подачи.
18. Способ удаления диоксида углерода из потока топочного газа электростанции, содержащий стадии:
(a) выполнения первого этапа мембранного разделения путем:
(i) обеспечения первого мембранного модуля, содержащего первую мембрану, имеющую первую сторону подачи и первую сторону пермеата;
(ii) обеспечения первой движущей силы для проникновения через мембрану путем поддержания первой стороны пермеата под частичным вакуумом;
(iii) пропускания потока топочного газа через сторону подачи;
(iv) отведения от первой стороны подачи первого остаточного потока со сниженным содержанием диоксида углерода;
(V) отведения от первой стороны пермеата первого потока пермеата, обогащенного диоксидом углерода;
(b) сжатия первого потока пермеата;
(c) охлаждения первого потока пермеата с конденсацией воды для получения сжатого, охлажденного первого потока пермеата;
(d) выполнения комбинации второго этапа мембранного разделения и этапа сжижения до образования жидкого продукта диоксида углерода;
(e) выполнения третьего этапа мембранного разделения посредством:
(i) обеспечения третьего мембранного модуля, содержащего третью мембрану, имеющую третью сторону подачи и третью сторону пермеата, и селективно проницаемую к диоксиду углерода по сравнению с азотом;
(ii) пропускания по меньшей мере части первого остаточного потока через третью сторону подачи;
(iii) пропускания воздуха в качестве продувочного потока через третью сторону пермеата;
(iv) отвода от третьей стороны подачи обработанного потока топочного газа;
(v) отвода от третьей стороны пермеата третьего потока пермеата, содержащего кислород и диоксид углерода;
(f) применения третьего потока пермеата в качестве потока подачи воздуха для топки на электростанции.
19. Способ по п.18, в котором этап сжижения предшествует этапу второго мембранного разделения, так что верхний поток из этапа сжижения обрабатывается на втором этапе мембранного разделения.
20. Способ по п.18, в котором второй этап мембранного разделения предшествует этапу сжижения, так что второй поток пермеата из второго этапа мембранного разделения направляется на этап сжижения.
21. Способ по п.18, в котором поток обработанного топочного газа содержит менее 5 об.% диоксида углерода.
22. Способ по п.18, в котором продувочный поток следует по направлению продувочного потока через третью сторону пермеата, часть первого остаточного потока следует по направлению потока подачи через третью сторону подачи, а направление продувочного потока по существу противоположно направлению потока подачи.
23. Способ по п.18, в котором поток топочного газа сжимают до давления выше примерно 5 бар перед пропусканием через первую сторону подачи.
24. Способ по п.18, в котором первую сторону пермеата поддерживают под вакуумом примерно 0,1 бар.