Система для выделения co2 и способ выделения co2
Владельцы патента RU 2453357:
МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)
ТЕ КАНСАЙ ЭЛЕКТРИК ПАУЭР КО., ИНК. (JP)
Изобретение относится к системе для выделения CO2 и к способу выделения CO2. Система для выделения CO2 включает абсорбер и регенератор. Абсорбер включает в себя секцию абсорбции CO2 и водопромывочную секцию. Секция абсорбции CO2 позволяет дымовому газу вступать в контакт с абсорбентом на основе основного аминосоединения, благодаря чему абсорбент на основе основного аминосоединения абсорбирует CO2 в дымовом газе. Водопромывочная секция позволяет декарбонизированному дымовому газу, в котором количество CO2 было снижено в секции абсорбции CO2, вступать в контакт с циркулирующей промывочной водой и промываться промывочной водой, в результате чего количество захваченных декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений уменьшается. Регенератор высвобождает из абсорбента на основе основного аминосоединения абсорбированный в нем CO2. Система для выделения CO2 включает, кроме того, концентрирующее устройство для концентрирования промывочной воды из водопромывочной секции. Образующаяся при концентрировании конденсированная вода возвращается в водопромывочную секцию. Изобретение позволяет дополнительно снизить концентрацию основных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе для выделения СО2 и к способу выделения СО2 с целью снижения концентраций остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО2 было уменьшено в процессе контактирования с абсорбентом.
Уровень техники
Одной из причин глобального потепления принято считать обусловленный СО2 парниковый эффект, в связи с которым существует острая потребность принятия глобальных мер для защиты окружающей среды. Источники СО2 можно встретить в различных областях человеческой деятельности, в которых производится сжигание ископаемых топлив и в связи с чем существует тенденция ужесточения законодательства, касающегося выбросов СО2. Соответственно, проводятся обширные исследования способов выделения СО2, приемлемых для энергогенерирующих устройств, таких как теплоэлектростанции, на которых используется большой объем ископаемых топлив. В этих способах с целью улавливания и выделения СО2 из дымового газа дымовой газ из котельных вводится в контакт с абсорбентом на основе амина, таким как водный раствор какого-либо аминосоединения.
Когда такой абсорбент используется для выделения СО2 из дымового газа, захватывает аминосоединение дымовой газ с уменьшенным количеством СО2. По этой причине, чтобы предотвратить загрязнение воздуха аминосоединением, необходимо снизить количество этого аминосоединения, выбрасываемого вместе с декарбонизированным дымовым газом.
В JP 2002-126439А раскрыта традиционная система для выделения амина. Эта система включает в себя множество ступеней промывки водой с целью улавливания захваченного декарбонизированным дымовым газом аминосоединения. На каждой ступени промывки водой промывочная вода вводится в газожидкостный контакт с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО2 было уменьшено с помощью газожидкостного контакта с абсорбирующим СО2 абсорбентом. Захваченный декарбонизированным дымовым газом амин последовательно улавливается на ряде ступеней водопромывочных устройств. В качестве промывочной воды в JP 2002-126439А используется конденсированная вода, получаемая конденсацией и отделением содержащейся в СО2 воды в процессе регенерации абсорбента на основе амина путем удаления СО2 из абсорбировавшего СО2 абсорбента на основе амина.
В JP Н08-80421А раскрыта стандартная система декарбонизации, включающая: охлаждающее устройство для охлаждения декарбонизированного дымового газа, в котором количество СО2 было уменьшено с помощью газожидкостного контакта с абсорбентом; и контактное устройство, в котором конденсированная вода, сконденсированная в охлаждающем устройстве, вводится в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом. В JP Н08-80421 А раскрыта и другая система декарбонизации, которая включает в себя водопромывочное устройство для улавливания захваченного декарбонизированным дымовым газом аминосоединения путем введения промывочной воды в газожидкостный контакт с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО2 было уменьшено с помощью газожидкостного контакта с каким-либо абсорбентом. Использованная промывочная вода является конденсированной водой, конденсируемой в охлаждающей башне для охлаждения дымового газа, из которого не был выделен СО2.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема, решаемая изобретением
В целях зашиты окружающей среды в последние годы существует потребность в дополнительном снижении концентраций остаточных компонентов абсорбента, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом. Предполагается, что в будущем система для выделения СО2 будет использоваться для дымового газа, например, с тепловых электростанций, на которых скорость потока переработанного газа является высокой. В этом случае количество остаточных компонентов абсорбента, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом, имеет тенденцию к повышению из-за большого объема выбросов дымового газа. Следовательно, концентрации выбрасываемых компонентов абсорбента должны быть дополнительно снижены.
Настоящее изобретение способно решить указанные выше проблемы и целью изобретения является создание системы для выделения СО2 и способа выделения СО2, которые могут обеспечить дополнительное снижение концентрации выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом остаточных основных аминосоединений.
Решение проблемы
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, система для выделения СО2 включает: абсорбер, включающий секцию абсорбции СО2 и водопромывочную секцию, причем секция абсорбции СО2 позволяет дымовому газу вступать в контакт с абсорбентом на основе основного аминосоединения, благодаря чему абсорбент на основе основного аминосоединения абсорбирует СО2 в дымовом газе, а водопромывочная секция позволяет декарбонизированному дымовому газу, в котором количество СО2 было снижено в секции абсорбции СО2, вступать в контакт с циркулирующей промывочной водой и промываться промывочной водой, в результате чего количество захваченных декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений уменьшается; регенератор для высвобождения СО2 из абсорбента на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный СO2; и концентрирующее устройство для концентрирования промывочной воды из водопромывочной секции для возврата образующейся при концентрировании конденсированной воды в водопромывочную секцию.
В этой системе для выделения СО2 конденсированная вода, образующаяся при концентрации промывочной воды из водопромывочной секции, возвращается в водопромывочную секцию, концентрации основных аминосоединений в промывочной воде, циркулирующей в водопромывочной секции, снижаются и вследствие этого улучшается эффективность промывки промывочной водой. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе могут быть снижены и, следовательно, могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом.
Преимущественно водопромывочная секция системы для выделения СО2, включает в себя множество водопромывочных секций, расположенных на маршруте, по которому декарбонизированный дымовой газ поднимается вверх, а концентрирующее устройство концентрирует часть промывочной воды, выводимой из самой верхней из множества водопромывочных секций, в результате чего образуется концентрированный раствор, который подается в более низкую из множества водопромывочных секций, в то время как конденсированная вода возвращается в самую верхнюю водопромывочную секцию.
В системе для выделения СО2 конденсированная вода, образующаяся при концентрировании промывочной воды из самой верхней водопромывочной секции, возвращается в самую верхнюю водопромывочную секцию, концентрации основных аминосоединений в промывочной воде, циркулирующей в самой верхней водопромывочной секции, снижаются и вследствие этого эффективность промывки промывочной водой в самой верхней водопромывочной секции улучшается. Благодаря этому могут быть дополнительно снижены концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе и, следовательно, могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, способ выделения СО2 включает следующие стадии: введение дымового газа в контакт с абсорбентом на основе основного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе основного аминосоединения абсорбирует СО2, содержащийся в дымовом газе; промывка декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством СО2 циркулирующей промывочной водой путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой, в результате чего количества захватываемого декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений уменьшаются; высвобождение СО2 из абсорбента на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный СО2; и концентрирование промывочной воды с последующей подачей образующейся при концентрировании конденсированной воды на стадию промывки промывочной водой.
В этом способе выделения СО2 декарбонизированный дымовой газ промывается промывочной водой путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой, в результате чего количества захваченных декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений уменьшаются. Используемая на стадии промывки промывочная вода концентрируется и образующаяся при концентрировании конденсированная вода возвращается на стадию промывки промывочной водой. Этим путем снижаются концентрации основных аминосоединений в циркулирующей промывочной воде и в результате этого эффективность промывки промывочной водой повышается. Благодаря этому можно снизить концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе и вследствие этого дополнительно снизить концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом.
Предпочтительно в способе выделения СО2 стадия промывки декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством СО2 циркулирующей промывочной водой путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой, в результате чего уменьшаются количества захваченных декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений, проводится многоступенчатым образом на маршруте потока, по которому декарбонизированный дымовой газ поднимается вверх, причем на стадии концентрирования промывочной воды промывочная вода после промывки, проводимой на самой верхней ступени, концентрируется с образованием концентрированного раствора, после чего концентрированный раствор подается на промывку, проводимую на более низкой ступени на маршруте потока, в то время как конденсированная вода возвращается на стадию промывки, проводимую на самой верхней ступени.
В этом способе выделения СО2, конденсированная вода, образующая при концентрировании промывочной воды, подается на ступень промывки, проводимой в самой верхней позиции, концентрации основных аминосоединений в промывочной воде, проводимой на ступени промывки, проводимой в самой верхней позиции, снижаются и вследствие этого эффективность промывки промывочной водой на ступени промывки, проводимой в самой верхней позиции, повышается. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе могут быть дополнительно снижены и, следовательно, могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом.
Результат изобретения
Согласно настоящему изобретению, концентрации остаточных основных аминосоединений, отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом, могут быть дополнительно снижены.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическая диаграмма системы для выделения СО2 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - схематическая диаграмма системы для выделения СО2 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Далее варианты осуществления изобретения будут описаны детально со ссылками на чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. В число компонентов в следующих вариантах осуществления входят компоненты, которые могут быть заменены специалистами, и включают в себя также по существу эквивалентные компоненты.
Первый вариант осуществления описывается со ссылками на чертежи. Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму системы для выделения СО2 согласно первому варианту осуществления.
Как следует из фиг.1, данная система для выделения СО2 включает в себя охлаждающее устройство 1, абсорбер 2 и регенератор 3. Охлаждающее устройство 1 охлаждает дымовой газ 101, отводимый с какой-либо промышленной установки (не показана), такой как бойлер, охлаждающий водой 102. Абсорбер 2 обеспечивает обедненному раствору 103а абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, представляющего собой водный раствор основного аминосоединения, которое абсорбирует СО2, возможность вступать в противоточный контакт с дымовым газом 101, в результате чего абсорбент 103 на основе основного аминосоединения абсорбирует СО2 в дымовом газе 101. Дымовой газ 101, в котором было уменьшено количество СО2, выводится из абсорбера 2. Регенератор 3 высвобождает СО2 из богатого раствора 103b абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, который содержит абсорбированный в нем СО2, в результате чего обедненный раствор 103а оказывается регенерированным.
В содержащем СО2 дымовом газе 101 с помощью нагнетателя дымового газа (не показан) повышается давление, после чего дымовой газ подается в охлаждающее устройство 1. В охлаждающем устройстве 1 дымовой газ 101 вступает в противоточный контакт с охлаждающей водой 102, в результате чего он охлаждается.
Охлаждающая вода 102 накапливается в нижней части охлаждающего устройства 1 и подается с помощью насоса 1а для циркуляции охлаждающей воды в верхнюю часть. охлаждающего устройства 1 по трубе 1b для охлаждающей воды, расположенной снаружи охлаждающего устройства 1. После этого охлаждающая вода 102 стекает вниз через сопла 1с, расположенные в верхней части охлаждающего устройства 1, и при этом охлаждающая вода 102 вступает в противоточный контакт с восходящим дымовым газом 101 в месте расположения насадочного слоя 1d, расположенного между соплами 1с и нижней частью охлаждающего устройства 1. Труба 1b для охлаждающей воды оборудована охлаждающим модулем 1е. Охлаждающая вода 102 охлаждается при этом до температуры ниже температуры дымового газа 101, вследствие чего часть воды в дымовом газе 101 конденсируется в охлаждающем устройстве 1 с образованием конденсированной воды. Дымовой газ 101, охлажденный в охлаждающем устройстве 1, выводится из охлаждающего устройства 1 через трубу 1f для дымового газа и затем подается в абсорбер 2.
Абсорбер 2 включает в себя секцию 21 абсорбции СО2, расположенную в его нижней половине, водопромывочную секцию 22, расположенную в верхней половине, и концентрирующее устройство 24, расположенное снаружи абсорбера 2. В секции 21 абсорбции СО2 дымовой газ 101, поступающий из охлаждающего устройства 1, вступает в.противоточный контакт с обедненным раствором 103а абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, в результате чего абсорбент 103 на основе основного аминосоединения абсорбирует СО2 в дымовом газе 101.
Обедненный раствор 103а абсорбента 103 на основе основного аминосоединения поступает из регенератора 3 и стекает вниз через сопла 21а. После вступления в противоточный контакт с восходящим дымовым газом 101 в месте расположения насадочного слоя 21b, расположенного между соплами 21а и нижней частью абсорбера 2, обедненный раствор 103а превращается в богатый раствор 103b, содержащий абсорбированный в нем СО2, после чего богатый раствор 103b собирается в донной части абсорбера 2. Богатый раствор 103b абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, собирающийся в донной части абсорбера 2, прокачивается с помощью нагнетательного насоса 21d для богатого раствора, расположенного на трубе 21с для богатого раствора, находящейся снаружи абсорбера 2, и подается в регенератор 3. Декарбонизированный дымовой газ 101А с уменьшенным количеством СО2 поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 21е, где абсорбент 103 на основе основного аминосоединения улавливается в форме тумана, который захватывается декарбонизированным дымовым газом 101А.
Водопромывочная секция 22 позволяет декарбовизированному дымовому газу 101А, в котором количество СО2 было уменьшено в секции 21 абсорбции СО2, вступать в противоточный контакт с промывочной водой 104, в результате чего промывочная вода 104 уменьшает количество захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А основных аминосоединений. Декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ 101В, в котором были уменьшены количества основных аминосоединений, отводится из системы для выделения СО2 (из абсорбера 2)
Промывочная вода 104А стекает вниз через сопла 22а, в процессе чего промывочная вода 104А вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в месте расположения насадочного слоя 22b, расположенного между соплами 22а и водоприемником 22с водопромывочной секции. Далее промывочная вода 104 собирается в водоприемнике 22с водопромывочной секции. Собираемая в водоприемнике 22с водопромывочной секции промывочная вода 104 перекачивается и циркулирует с помощью насоса 22е для циркуляции промывочной воды, расположенного на трубе 22d для промывочной воды, находящейся снаружи абсорбера 2, и при этом промывочная вода 104 охлаждается с помощью охлаждающего модуля 22f и вновь стекает вниз через сопла 22а. Более детально, промывочная вода 104 циркулирует и вступает в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А, в результате чего происходит уменьшение количества содержащихся в декарбонизированном дымовом газе 101А основных аминосоединений. После уменьшения в результате действия промывочной воды 104 количества основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе 101А образующийся декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ 101В поднимается далее вверх и проходит через туманоуловитель 22g, где собирается захваченная в форме тумана декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В промывочная вода 104. Кроме основного аминосоединения, используемого в качестве абсорбента, основные аминосоединения включают в себя также образующиеся в результате разложения низкомолекулярные основные аминосоединения.
В водопромывочной секции 22 часть конденсированной воды (*1), образующейся при охлаждении газообразного СО2, отделенного от абсорбента 103 на основе основного аминосоединения в регенераторе 3, или часть конденсированной воды (*2), образующейся при охлаждении дымового газа 101 в охлаждающем устройстве 1, подается в качестве промывочной воды 104 в трубу 22d для промывочной воды, расположенную до охлаждающего модуля 22f. Промывочная вода 104, сливаемая над водоприемником 22с водопромывочной секции 22, отводится к переливной трубе 22h, расположенной снаружи абсорбера 2, после чего подается в низ секции 21 абсорбции СО2.
Концентрирующее устройство 24 отводит часть промывочной воды 104, циркулирующей в водопромывочной секции 22, из абсорбера 2 с целью концентрирования. Концентрирующее устройство 24 подсоединено через выпускную трубу 24а, между нагнетательным насосом 22е для промывочной воды и охлаждающим модулем 22f, расположенным на трубе 22d для промывочной воды в водопромывочной секции 22, а также соединено с водоприемником 22с водопромывочной секции 22 через возвратную трубу 24b и с секцией 21 абсорбции СО2 (переливной трубой 22h) через возвратную трубу 24с. Возвратная труба 24с может быть непосредственно соединена с нижней частью секции 21 абсорбции СО2.
Концентрирующим устройством 24 преимущественно является многокорпусный испаритель или компрессионный пароконденсатор. Многокорпусный испаритель включает в себя ряд испарителей. Промывочная вода 104 собирается в первом из испарителей, нагревается и испаряется. Сконцентрированная промывочная вода 104 подается в следующий испаритель, а образующийся пар используется в качестве источника тепла для очередного испарителя.
В компрессионном пароконденсаторе образующийся в испарителе пар сжимается с помощью компрессора с целью повышения температуры и используется для нагрева в качестве источника тепла. При использовании компрессионного пароконденсатора потребление энергии в процессе концентрирования может быть снижено.
В таком концентрирующем устройстве 24 происходит концентрирование промывочной воды 104, прокачиваемой через выпускную трубу 24а с помощью нагнетательного насоса 22е для промывочной воды, и сконцентрированная промывочная вода 104 возвращается в секцию 21 абсорбции СО2 через возвратную трубу 24с. Образующаяся в процессе концентрирования конденсированная вода подается в водоприемник 22с водопромывочной секции через возвратную трубу 24b и вследствие этого концентрации основных аминов в промывочной воде 104 могут быть снижены.
Регенератор 3 включает в себя расположенное в его нижней половине регенерирующее абсорбент устройство 31. В регенерирующем абсорбент устройстве 31 из богатого раствора 103b выделяется СО2 с целью регенерирования абсорбента 103 на основе основного аминосоединения в качестве обедненного раствора 103а, высвобождая тем самым СО2 из абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО2.
Богатый раствор 103b абсорбента 103 на основе основного аминосоединения подается через трубу 21с для богатого раствора секции абсорбции СО2 в абсорбере 2 и стекает вниз через сопла 31а. После этого богатый раствор 103b проходит через нижний насадочный слой 31b, расположенный между соплами 31а и нижней частью регенератора 3, в результате чего богатый раствор 103b превращается в обедненный раствор 103а, из которого практически все количество СО2 было высвобождено в результате эндотермической реакции, инициируемой регенерационным нагревателем 31с, соединенным с нижней частью регенератора 3. Образующийся обедненный раствор 103а собирается в донной части регенератора 3. С нижней частью регенератора 3 соединен вспомогательный регенератор 31d. Часть обедненного раствора 103а нагревается во вспомогательном регенераторе 31d. В процессе этого продукты разложения и т.п. концентрируются и скапливаются в виде шлама, а образующийся пар возвращается в нижнюю часть регенератора 3. Собирающийся в нижней части регенератора 3 обедненный раствор 103а перекачивается нагнетательным насосом 31f для обедненного раствора, расположенным на трубе 31е для обедненного раствора, и подается в абсорбер 2. Во время этой операции обедненный раствор 103а подвергается теплообмену с богатым раствором 103b, подаваемым в регенератор 3 по трубе 21с для богатого раствора, в теплообменнике 4 для теплообмена богатого раствора с обедненным раствором, после чего охлаждается в охлаждающем модуле 31g.
Высвобожденный СО2 поднимается вверх в регенераторе 3, проходит через верхний насадочный слой 31h и выводится из верхней части регенератора 3. Поскольку СО2 содержит воду, он охлаждается в конденсаторе 32b, расположенном на линии 32а отвода СО2. В результате этого содержащаяся в СО2 вода конденсируется и сконденсированная вода 106 отделяется от СО2 в СО2-сепараторе 32с. Отделенный от конденсированной воды 106 высокочистый СО2 отводится из системы декарбонизации по линии 32d отвода СО2 и используется или ликвидируется в последующем процессе. Конденсированная вода 106 перекачивается с помощью насоса 32е для конденсированной воды и часть конденсированной воды 106 подается в регенератор 3 через сопла 32g, расположенные в верхней части регенератора 3, по линии 32f для оросительной воды регенератора. Конденсированная вода 106 имеет очень низкую концентрацию аминов и, следовательно, может быть использована в качестве пополняющей воды для водопромывочной секции 22.
Как было описано выше, система для выделения СО2 первого варианта осуществления включает в себя абсорбер 2 и регенератор 3. Абсорбер 2 включает в себя секцию 21 абсорбции СO2 и водопромывочную секцию 22. Секция 21 абсорбции СО2 позволяет дымовому газу 101 вступать в контакт с абсорбентом 103 на основе основного аминосоединения, в результате чего абсорбент 103 на основе основного аминосоединения абсорбирует содержащийся в дымовом газе 101 СО2. Водопромывочная секция 22 позволяет декарбонизированному дымовому газу 101А, в котором количество СО2 было уменьшено в секции 21 абсорбции СО2, вступать в контакт с циркулирующей промывочной водой 104 и для того, чтобы быть промытым промывочной водой 104, в результате чего уменьшаются количества захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А основных аминосоединений. Регенератор 3 высвобождает CO2, из абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО2. Система для выделения СO2 включает, кроме того, концентрирующую секцию 24 для концентрирования промывочной воды 104, выводимой из водопромывочной секции 22. Сконцентрированный раствор подается в секцию 21 абсорбции СО2, а образующаяся при концентрировании конденсированная вода возвращается в водопромывочную секцию 22.
В этой системе для выделения СО2, промывочная вода 104 из водопромывочной секции 22 концентрируется и конденсированная вода возвращается в водопромывочную секцию 22, за счет чего концентрации основных аминосоединений в промывочной воде 104, циркулирующей в водопромывочной секции 22, снижаются приблизительно в 10 раз, вследствие чего эффективность промывки с помощью промывочной воды 104 повышается. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе 101А могут быть снижены приблизительно в 10 раз и могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В.
Способ выделения CO2 включает стадии: введения содержащего CO2 дымового газа 101 в контакт с абсорбентом 103 на основе основного аминосоединения с целью уменьшения количества CO2, содержащегося в дымовом газе 101; промывки декарбонизированного дымового газа 101А, в котором количество CO2 было уменьшено с помощью циркулирующей промывочной воды 104 путем введения декарбонизированного дымового газа 101А в контакт с промывочной водой 104, в результате чего количества захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А основных аминосоединений уменьшаются; и высвобождение СО2 из абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, который абсорбировал СО2. Способ выделения СО2, кроме того, включает стадию концентрирования промывочной воды 104, используемой на стадии промывки промывочной водой 104, в результате чего образуется концентрированный раствор, и подачи концентрированного раствора на стадию абсорбции СО2 с последующим возвращением образующейся при концентрировании конденсированной воды на стадию промывки промывочной водой 104.
В этом способе выделения СO2 декарбонизированный дымовой газ 101А с уменьшенным количеством СО2 вводится в контакт с промывочной водой 104 с целью уменьшения количеств основных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А, и промывочная вода 104, используемая на стадии уменьшения количеств основных аминосоединений, концентрируется. Концентрированный раствор подается на стадию абсорбции СО2, а конденсированная вода возвращается на стадию промывки промывочной водой. Этим путем концентрации основных аминосоединений в промывочной воде 104 снижаются приблизительно в 10 раз, вследствие чего эффективность промывки с помощью промывочной воды 104 улучшается. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе 101А могут быть снижены приблизительно в 10 раз и могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В.
Второй вариант осуществления описывается со ссылками на чертеж. Фиг.2 представляет собой схематическую диаграмму системы для выделения СО2 согласно второму варианту осуществления.
Как следует из фиг.2, второй вариант осуществления системы для выделения СO2, в дополнение к компонентам в описанном выше первом варианте осуществления системы для выделения СO2, включает водопромывочную секцию 22, включающую в себя ряд водопромывочных секций, расположенных на маршруте, по которому дымовой газ (декарбонизированный дымовой газ) 101 поднимается вверх. Концентрирующее устройство 24 сконфигурировано таким образом, чтобы концентрировалась промывочная вода 104В из самой верхней второй водопромывочной секции 22В. Концентрированный раствор подается в нижнюю первую водопромывочную секцию 22А, а образующаяся при концентрировании конденсированная вода возвращается в самую верхнюю вторую водопромывочную секцию 22В. Остальные компоненты системы для выделения СО2 второго варианта осуществления являются теми же, что и компоненты системы для выделения CO2 первого варианта осуществления. По этой причине одни и те же компоненты обозначены одними и теми же ссылочными номерами, а их описание опущено.
В данном варианте осуществления водопромывочная секция 22 включает в себя первую водопромывочную секцию 22А и вторую водопромывочную секцию 22В, которые расположены на маршруте потока, по которому декарбонизированный дымовой газ 101А поднимается вверх. Нижняя первая водопромывочная секция 22А позволяет декарбонизированному дымовому газу 101А, в котором количество СО2 было уменьшено в секции 21 абсорбции СО2, вступать в противоточный контакт с промывочной водой 104А, благодаря чему количество основных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А, уменьшается в результате действия промывочной воды 104А.
Промывочная вода 104А стекает вниз через сопла 22Аа, в процессе чего промывочная вода 104А вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в месте расположения насадочного слоя 22Ab, находящегося между соплами 22Аа и водоприемником 22Ас водопромывочной секции. Далее промывочная вода 104А собирается в водоприемнике 22Ас водопромывочной секции. Собираемая в водоприемнике 22Ас водопромывочной секции промывочная вода 104А перекачивается и циркулирует с помощью нагнетательного насоса 22Ае, расположенного на трубе 22Ad для промывочной воды снаружи абсорбера 2, и при этом промывочная вода 104А охлаждается в охлаждающем модуле 22Af и вновь стекает вниз через сопла 22Аа. Более конкретно, промывочная вода 104А циркулирует и вступает в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А, в результате чего происходит уменьшение количества содержащихся в декарбонизированном дымовом газе 101А основных аминосоединений. После уменьшения под действием промывочной воды 104А количества основных аминосоединений образующийся при этом декарбонизированный дымовой газ 101А еще раз поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 22Ag, где собирается захваченная в форме тумана декарбонизированным дымовым газом 101А промывочная вода 104А.
Верхняя вторая водопромывочная секция 22 В обеспечивает возможность прошедшему через первую водопромывочную секцию 22А восходящему декарбонизированному дымовому газу 101А вступить в противоточный контакт с промывочной водой 104В, в результате чего при действии промывочной воды 104В количество захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А основных аминосоединений дополнительно уменьшается. Образующийся декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ 101В с уменьшенными количествами основных аминосоединений отводится из системы для выделения СО2 (из абсорбера 2).
Промывочная вода 104В стекает вниз через сопла 22Ва, в процессе чего промывочная вода 104В вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в месте расположения насадочного слоя 22Bb, находящегося между соплами 22Ва и водоприемником 22Вс водопромывочной секции. Далее промывочная вода 104В собирается в водоприемнике 22Вс водопромывочной секции. Собираемая в водоприемнике 22Вс водопромывочной секции промывочная вода 104В перекачивается и циркулирует с помощью насоса 22Bc для циркуляции промывочной воды, расположенного на трубе 22Bd для промывочной воды снаружи абсорбера 2, в процессе чего промывочная вода 104В охлаждается с помощью охлаждающего модуля 22Bf и вновь стекает вниз через сопла 22Ва. Более конкретно, промывочная вода 104В циркулирует и вступает в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А, в результате чего происходит уменьшение количества содержащихся в декарбонизированном дымовом газе 101А основных аминосоединений. После уменьшения под действием промывочной воды 104В количества основных аминосоединений образующийся при этом декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ 101В еще раз поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 22Bg, где собирается захваченная в форме тумана декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В промывочная вода 104В.
Во второй водопромывочной секции 22В часть конденсированной воды (*1), образующейся при охлаждении газообразного СО2, отделенного в регенераторе 3 от абсорбента 103 на основе основного аминосоединения, или часть конденсированной воды (*2), образующейся при охлаждении дымового газа 101 в охлаждающем устройстве 1, подается в качестве промывочной воды 104В в трубу 22Bd для промывочной воды на участке, расположенном перед охлаждающим модулем 22Bf. Промывочная вода 104В, сливаемая над водоприемником 22Вс второй водопромывочной секции 22В, выводится в переливную трубу 22Bh, расположенную снаружи абсорбера 2, и затем подается в водоприемник 22Ас первой водопромывочной секции 22А. Промывочная вода 104А, сливаемая над водоприемником 22Ас первой водопромывочной секции 22А, выводится в переливную трубу 22Ah, расположенную снаружи абсорбера 2, и затем подается в низ секции 21 абсорбции СО2. Водопромывочная секция 22 может включать в себя либо только одну секцию, либо может включать две или более секций.
Часть промывочной воды 104В, циркулирующей в самой верхней второй секции 22В, выводится из абсорбера 2 и затем концентрируется в концентрирующем устройстве 24. Концентрирующее устройство 24 подсоединено между нагнетательным насосом 22Ве для циркулирующей промывочной воды и охлаждающим модулем 22Bf, расположенным на трубе 22Bd для промывочной воды второй водопромывочной секции 22В через возвратную трубу 24а, а также соединено с водоприемником 22Вс второй водопромывочной секции 22В через возвратную трубу 24 и возвратную трубу 22Ас для промывочной воды первой водопромывочной секции 22А через возвратную трубу 24с.
Концентрирующим устройством 24 преимущественно является многокорпусный испаритель или компрессионный пароконденсатор. Многокорпусный испаритель включает в себя множество испарителей. Промывочная вода 104В собирается в первом из испарителей, нагревается и испаряется. Концентрированная промывочная вода 104В подается в следующий испаритель, а образующийся пар используется в качестве источника тепла для очередного испарителя.
В компрессионном пароконденсаторе образовавшийся в испарителе пар сжимается с помощью компрессора с целью повышения температуры и используется для нагрева в качестве источника тепла. При использовании компрессионного пароконденсатора потребление энергии в процессе выпаривания может быть снижено.
В таком концентрирующем устройстве 24 происходит концентрирование промывочной воды 104В, подаваемой по выпускной трубе 24а с помощью нагнетательного насоса 22Ве для промывочной воды. Сконцентрированный раствор подается в первую водопромывочную секцию 22А по возвратной трубе 24с, а сконденсированная вода возвращается во вторую водопромывочную секцию 22В по возвратной трубе 24b.
Как было указано выше, водопромывочная секция 22 системы для выделения СО2 второго варианта осуществления включает в себя ряд секций, расположенных на маршруте, по которому декарбонизированный дымовой газ 101А поднимается вверх. В концентрирующем устройстве 24 концентрируется часть промывочной воды, выводимой с самой верхней второй водопромывочной секции 22В. Концентрированный раствор отводится по возвратной трубе 24с в первую водопромывочную секцию 22А, расположенную со стороны входа потока декарбонизированного дымового газа 101А, а сконденсированная вода возвращается в самую верхнюю вторую водопромывочную секцию 22В по возвратной трубе 24b.
В этой системе для выделения СО2 промывочная вода 104В, используемая в самой верхней второй водопромывочной секции 22В, концентрируется, а сконденсированная вода возвращается во вторую водопромывочную секцию 22В по возвратной трубе 24b. Этим путем снижаются концентрации основных аминосоединений в промывочной воде 104В, циркулирующей во второй водопромывочной секции 22В, и вследствие этого эффективность промывки во второй водопромывочной секции 22В повышается. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе 101А могут быть дополнительно снижены и могут быть дополнительно снижены концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В. Поскольку концентрированный раствор подается в первую водопромывочную секцию 22А по возвратной трубе 24с, скорость потока воды, выводимой из первой водопромывочной секции 22А, повышается. Таким образом, концентрации основных аминосоединений в циркуляционной воде в первой водопромывочной секции 22А снижаются и снижаются концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе, подаваемом во вторую водопромывочную секцию 22В. Концентрированный раствор может возвращаться в секцию 21 абсорбции СО2. Это также является эффективным для снижения концентраций основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе.
В способе выделения СО2 второго варианта осуществления стадия промывки промывочной водой 104 декарбонизированного дымового газа 101А с уменьшенным количеством СО2 путем введения декарбонизированного дымового газа 101А в контакт с промывочной водой 104, в результате которого количества захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А основных аминосоединений уменьшаются, проводится в нескольких положениях на маршруте, по которому поднимается вверх декарбонизированный дымовой газ 101А. На стадии концентрирования промывочной воды 104 промывочная вода 104В со стадии промывки водой, проводимой в самом верхнем положении (второй водопромывочной секции 22В), подвергается концентрированию. Концентрированный раствор подается на стадию промывки водой, проводимую в нижнем положении (первой водопромывочной секции 22А, расположенной со стороны входа потока декарбонизированного дымового газа 101А), а сконденсированная вода возвращается на стадию промывки водой, проводимую в самом верхнем положении (второй водопромывочной секции 22В). Способ выделения данного варианта осуществления включает эту стадию.
В этом способе выделения СО2, поскольку конденсированная вода возвращается на стадию промывки водой, проводимую в самом верхнем положении, концентрации основных аминосоединений в промывочной воде 104, циркулирующей на стадии промывки водой, проводимой в самом верхнем положении, снижаются и эффективность промывки на стадии промывки водой, проводимой в самом верхнем положении, повышается. Благодаря этому концентрации основных аминосоединений в декарбонизированном дымовом газе 101А могут быть дополнительно снижены, и концентрации остаточных основных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В также могут быть дополнительно снижены.
Применимость в промышленности
Как было описано выше, система для выделения СО2 и способ согласно настоящему изобретению являются приемлемыми для дополнительного снижения концентраций остающихся в декарбонизированном дымовом газе основных аминосоединений.
Список упоминаемых обозначений
| 1 | охлаждающее устройство |
| 2 | абсорбер |
| 21 | секция абсорбции СО2 |
| 22 | водопромывочная секция |
| 22а | сопло |
| 22b | насадочный слой |
| 22с | водоприемник водопромывочной секции |
| 22d | труба для промывочной воды |
| 22е | нагнетательный насос для промывочной воды |
| 22f | охлаждающий модуль |
| 22g | туманоуловитель |
| 22h | переливная труба |
| 22А | первая водопромывочная секция |
| 22Aa | сопло |
| 22Ab | насадочный слой |
| 22Ac | водоприемник водопромывочной секции |
| 22Ad | труба для промывочной воды |
| 22Ае | нагнетательный насос для промывочной воды |
| 22Af | охлаждающий модуль |
| 22Ag | туманоуловитель |
| 22Ah | переливная труба |
| 22В | вторая водопромывочная секция |
| 22Ва | сопло |
| 22Bb | насадочный слой |
| 22Вс | водоприемник водопромывочной секции |
| 22Bd | труба для промывочной воды |
| 22Be | нагнетательный насос для промывочной воды |
| 22Bf | охлаждающий модуль |
| 22Bg | туманоуловитель |
| 22Bh | переливная труба |
| 24 | концентрирующее устройство |
| 24а | выпускная труба |
| 24b | возвратная труба |
| 24с | возвратная труба |
| 3 | регенератор |
| 4 | теплообменник для обмена богатого раствора с обедненным раствором |
| 101 | дымовой газ |
| 101А | декарбонизированный дымовой газ |
| 101В | декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ |
| 102 | охлаждающая вода |
| 103 | абсорбент на основе основного аминосоединения |
| 103а | обедненный раствор |
| 103b | богатый раствор |
| 104 (104А, 104В) | промывочная вода |
1. Система для выделения CO2, содержащая абсорбер, включающий секцию абсорбции CO2 и водопромывочную секцию, причем секция абсорбции CO2 позволяет дымовому газу вступать в контакт с абсорбентом на основе основного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе основного аминосоединения абсорбирует CO2 в дымовом газе, а водопромывочная секция позволяет декарбонизированному дымовому газу, у которого количество CO2 было уменьшено в секции абсорбции CO2, вступать в контакт с циркулирующей промывочной водой и промываться промывочной водой, благодаря чему количества захваченных декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений оказываются уменьшенными; регенератор для высвобождения CO2 из абсорбента на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем CO2; и концентрирующее устройство для концентрирования промывочной воды из водопромывочной секции, причем концентрирующее устройство возвращает образующуюся при концентрировании конденсированную воду в водопромывочную секцию.
2. Система для выделения CO2 по п.1, в которой водопромывочная секция включает в себя множество секций, расположенных на маршруте, по которому декарбонизированный дымовой газ поднимается вверх, и концентрирующее устройство концентрирует часть промывочной воды, выводимой с самой верхней из водопромывочных секций с образованием концентрированного раствора, который подается в нижнюю из множества водопромывочных секций, а сконденсированная вода возвращается в самую верхнюю вторую водопромывочную секцию.
3. Способ выделения CO2, включающий в себя стадии: введения дымового газа в контакт с абсорбентом на основе основного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе основного аминосоединения абсорбирует содержащийся в дымовом газе CO2; промывки декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством CO2 циркулирующей промывочной водой путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой, в результате чего количества захватываемого декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений уменьшаются; высвобождения CO2 из абсорбента на основе основного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем CO2; и концентрирования промывочной воды с последующей подачей образующейся при концентрировании конденсированной воды на стадию промывки промывочной водой.
4. Способ выделения CO2 по п.3, в котором стадию промывки декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством CO2 циркулирующей промывочной водой путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой, в результате чего уменьшаются количества захватываемого декарбонизированным дымовым газом основных аминосоединений, проводят многоступенчатым образом на маршруте потока, по которому декарбонизированный дымовой газ поднимается вверх, и в котором стадию концентрирования промывочной воды, полученной после промывки, проводимой на самой верхней ступени, проводят с образованием концентрированного раствора, который подают на промывку, проводимую на более низкой ступени на маршруте потока, в то время как конденсированную воду возвращают на стадию промывки, проводимую на самой верхней ступени.
