本公开涉及用于增强地从二氧化碳流中去除氧的方法和系统。
背景技术：
1、二氧化碳由若干人类工业活动产生，诸如尤其是通过燃烧化石燃料发电。二氧化碳是导致与全球变暖相关的气候变化的温室气体之一。
2、在为了减少温室气体的不利环境影响的尝试中，已经开发了用于碳捕获和储存(ccs)的系统和方法，以便减少co2排放。捕获的二氧化碳通常在管道或罐中运输。二氧化碳必须被处理以满足运输法规，并且必须在其可用于管道运输或液化以及在罐中运输之前被压缩。水和其他杂质诸如氧必须从二氧化碳中去除，以避免在运输过程中的腐蚀。为此目的使用除氧包装。在已知系统中，含氧二氧化碳流在加热条件下在除氧包装中进行处理。加热需要大量的能量并且使得整个过程耗能且效率低。
3、因此，旨在减少从二氧化碳流中去除氧所需的能量的量并使该过程更有效和更高效的方法和系统将受到本领域的欢迎。
技术实现思路
1、根据一个方面，本文公开了一种用于从二氧化碳气态流中去除氧的方法。
2、在本文公开的实施方案中，该方法包括压缩气态含氧二氧化碳流并通过压缩将所述流加热至反应温度的步骤。所需的反应温度通过在二氧化碳压缩机中将机械力转化为热量的作用来实现，而不需要供应额外的能量，例如来自电加热器的能量。这导致显著的能量节省。
3、该方法还包括提供由高压电解槽生成的高压氢流的步骤。如本文所理解的，“高压电解槽”是适于在等于或高于20barg，在一些实施方案中等于或高于30barg的压力下生成氢的电解槽。如本文所理解的，通过电解生成的“高压氢”是压力等于或高于20barg，在一些实施方案中等于或高于30barg的氢。高压电解槽的使用导致额外的能量节省。例如，高压电解槽可包括碱性电解槽或聚合物电解质膜(pem)电解槽。
4、将由高压电解槽生成的高压氢与所压缩和加热的含氧二氧化碳流进料至除氧包装，例如催化氧化反应器(catox反应器)，在其中使氢和含氧二氧化碳流中所含的氧反应以从含氧二氧化碳流中去除氧。所得到的基本上不含氧的二氧化碳流可以在进一步处理(例如冷却和液化)之前冷却，用于储存或运输目的。
5、在实践中，已经通过压缩实现的含氧二氧化碳流的温度用于促进除氧包装中的除氧反应。
6、在一些实施方案中，除氧包装适于在等于或低于150℃、或等于或低于120℃的温度下操作。例如，除氧包装可在80℃与150℃之间、或在80℃与120℃之间，例如100℃与120℃之间进行操作。除氧包装还可在20barg与60barg之间，例如20barg与55barg之间、或20barg与45barg之间的压力下操作。
7、通常用于压缩含氧二氧化碳流的有中间冷却的压缩机实现例如约120℃的输出温度。因此，本文所公开的方法可与常规的有中间冷却的压缩机一起操作，而无需向压缩的含氧二氧化碳流输送另外的热能并且不需要移除中间冷却器，因此维持了高压缩效率。
8、含氧二氧化碳流可从压缩机或压缩机组的出料侧输送至催化氧化反应器，即一旦已达到二氧化碳流的最终压力。然而，不排除在达到最终压力之前处理含氧二氧化碳流的选项。即，含氧二氧化碳流可被部分压缩，在催化氧化反应器中处理以从中去除氧，并随后进一步压缩至运输、储存和/或液化所需的最终压力。
9、例如，含氧二氧化碳流可以在一个或多个压缩机级或压缩机中部分压缩之后通过催化氧化反应器进行处理，任选地中间冷却并按顺序排列。在这种情况下，来自催化氧化反应器的无氧二氧化碳流可被进一步压缩至所需的最终压力。
10、在一些实施方案中，通过高压电解槽生成的氢可进一步压缩直至合适的压力，高于高压电解槽的氢输送压力。在进料至催化氧化反应器之前，可以在合适的温度下进一步加热氢。
11、在一些实施方案中，氢压缩可在静态压缩单元(即，不具有移动机械零件的装置)中进行。
12、在一些实施方案中，由高压电解槽生成的氢可通过金属氢化物吸收和解吸过程压缩。通过金属氢化物吸收和解吸过程输送压缩氢的最终温度和压力可以适于直接进料到催化氧化反应器中。
13、如果通过金属氢化物吸收和解吸过程对氢的加热不足够，特别是在瞬时条件下，并且催化氧化反应器需要另外的热能，则后者可以由加热器(例如电加热器)提供。可以具体地在启动时使用外部加热器。
14、根据另一个方面，本文公开了一种用于从含氧二氧化碳流中去除氧的系统。该系统包括二氧化碳压缩机和流体联接到二氧化碳压缩机的除氧包装，诸如催化氧化反应器。该系统还包括适于在高压下(即在20barg或以上，例如在30barg或以上)生成氢的高压电解槽。电解槽流体联接到催化氧化反应器，并适于将氢进料到催化氧化反应器。催化氧化反应器适于引起氢与压缩二氧化碳流中包含的氧的氧化反应。二氧化碳压缩机可以是有中间冷却的压缩机。二氧化碳压缩机适于在适于与除氧包装中的氢反应的温度下，例如在80℃与150℃之间、或80℃与120℃之间，例如100℃与120℃之间的温度下，输送压缩的含氧二氧化碳流。
15、在使用中，除氧包装适于在通过二氧化碳压缩机中的压缩实现的反应温度下接收含氧二氧化碳流，并且适于使氧与由高压电解槽生成的氢反应。
16、该系统还可包括催化氧化反应器下游的冷却器，其适于在通过催化氧化反应器去除氧之后冷却二氧化碳流。
17、该系统还可包括适于进一步压缩由高压电解槽生成的氢的金属氢化物压缩和储存单元。金属氢化物压缩单元还提高氢的温度。
18、下面参考附图描述根据本公开的方法和系统的进一步特征和实施方案，并且在所附权利要求中阐述。
1.一种从二氧化碳气体流中去除氧的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述除氧包装包括催化氧化反应器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述除氧包装的上游进一步压缩和加热由所述高压电解槽生成的氢。
4.根据权利要求3所述的方法，其中通过金属氢化物吸收和解吸将所述氢进一步压缩和加热直至氧化温度和氧化压力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过压缩，在80℃与150℃之间、或80℃与120℃之间、或100℃与120℃之间的温度下加热所述含氧二氧化碳流；并且其中使氢和氧在所述除氧包装中反应的所述步骤在80℃与150℃之间、或80℃与120℃之间、或100℃与120℃之间的反应温度下进行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述含氧二氧化碳流在包含在20barg与60bara之间、或20barg与55barg之间的压力下进料至所述除氧包装。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中压缩所述气态含氧二氧化碳流的所述步骤在有中间冷却的压缩机中进行。
8.一种用于从气态含氧二氧化碳流中去除氧的系统，所述系统包括：
9.根据权利要求8所述的系统，还包括所述除氧包装下游的冷却器，所述冷却器适于接收来自所述除氧包装的去除氧之后的所述二氧化碳流。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述除氧包装包括催化氧化反应器。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，还包括金属氢化物压缩和储存单元，所述金属氢化物压缩和储存单元适于接收来自所述高压电解槽的氢并且将压缩和加热的氢进料至所述除氧包装。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括用于加热所述金属氢化物压缩和储存单元的加热器，具体地在启动时进行加热。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其中所述除氧包装适于在20barg与60barg之间，例如20barg与55barg之间、或20barg与45barg之间的氧化压力下进行操作。
14.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其中所述除氧包装适于在80℃与150℃之间、或100℃与120℃之间的氧化温度下进行操作。
15.根据权利要求8至13中任一项所述的系统，还包括用于在启动时加热所述除氧包装的加热器。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的系统，其中所述二氧化碳压缩机是有中间冷却的压缩机，所述有中间冷却的压缩机包括第一压缩机级、第二压缩机级和第一压缩机级与第二压缩机级之间的中间冷却器。
