Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок

Авторы патента:


Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок
Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок
Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок
Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок
Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок
Способ для сжижения топочного газа от сжигательных установок

 


Владельцы патента RU 2557945:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (CH)

Изобретение относится к способу производства жидкого СО2 из газообразных продуктов сгорания. Топочный газ сжимают в первом компрессоре, затем охлаждают в первом охладителе и частично конденсируют на двух ступенях разделения. Две ступени разделения охлаждают расширяющимся отходящим газом и расширяющимся жидким СО2. Вторая ступень разделения включает второй теплообменник и стриппер CO2, в котором поток жидкого CO2 из первой ступени разделения поступает в стриппер CO2 непосредственно и поток CO2 из первой ступени разделения поступает в стриппер СО2 через второй теплообменник. Жидкий СО2 в стриппере кипятят ребойлером и из верхней части стриппера СО2 отходящий газ выделяют, расширяют в регулирующем давление клапане и используют в ступенях разделения для целей охлаждения. Также жидкий СО2 из ребойлера и стриппера CO2 собирают в буферном барабане. Технический результат заключается в повышении чистоты сжиженного СО2 без увеличения потребности в энергии. 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способу и устройству для сжижения CO2, который содержится в топочных газах, образующихся в процессах горения, например сжигающей ископаемое топливо паровой электростанции. Давно уже известно сжижение CO2 из топочного газа с использованием криогенных способов.

В большинстве криогенных способов производства жидкого CO2 из газообразных продуктов сгорания используют традиционные схемы разделения, включающие две или более ступеней разделения. Эти устройства для сжижения CO2 являются относительно простыми и работают без проблем. Один основной недостаток этих устройств представляет собой их высокую потребность в энергии, что производит отрицательное воздействие на эффективность электростанции.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство для сжижения CO2, содержащегося в топочном газе, чтобы работать с пониженной потребностью в энергии и, таким образом, увеличивать чистую эффективность электростанции. Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы повышать чистоту сжиженного CO2 способом, не увеличивающим потребности в энергии.

В то же время способ должен быть простым, насколько это возможно, и обеспечивающим легкость управления устройством, чтобы гарантировать надежную и бесперебойную работу.

Согласно настоящему изобретению, данная задача решается способом по изобретению.

Способ по изобретению уменьшает до минимума потребность в сушке топочного газа с помощью специального сушильного устройства (например, адсорбционной сушилки) перед поступлением в криогенный процесс. Соответственно, сокращается потребление энергии в процессе работы и необходимость обслуживания сушильного устройства.

Следующий преимущественный вариант осуществления заявленного изобретения включает первый теплообменник и первый барабанный сепаратор в первой ступени разделения, где первый теплообменник охлаждают расширяющимся CO2 из первого барабанного сепаратора. Этот способ производит в качестве продукта жидкий CO2 на первом уровне высокого давления, таким образом сводя до минимума требуемое сжатие.

Следующий преимущественный вариант осуществления заявленного изобретения включает второй теплообменник и второй барабанный сепаратор во второй ступени разделения, где второй теплообменник охлаждают расширяющимся CO2 из второго барабанного сепаратора. Этот способ обеспечивает достижение требуемого выхода CO2, сохраняя при этом конечное качество CO2 на высоком уровне чистоты, составляющем более 95% об.

При использовании второго теплообменника и стриппера CO2 во второй ступени разделения поток жидкого CO2 из первой ступени разделения поступает непосредственно в стриппер CO2, и поток CO2 из первой ступени разделения поступает в стриппер CO2 через второй теплообменник. Этот способ позволяет производить высококачественный CO2, чистота которого составляет более чем 99% об. Если жидкий CO2 в стриппере CO2 кипятят ребойлером и из верхней части стриппера CO2 отходящий газ выделяют, расширяют в регулирующем давление клапане и используют в ступенях разделения для целей охлаждения, можно сократить потребность в энергии на дополнительное охлаждение.

Способ по изобретению предлагает в качестве продукта жидкий CO2 на первом уровне повышенного давления, таким образом сводя к минимуму необходимость сжатия.

Способ по изобретению предусматривает открытую систему охлаждения и тем самым исключает устройство отдельного охлаждающего блока. Это повышает энергетическую эффективность и снижает расходы на сооружение установки сжижения CO2.

Путем сбора жидкого CO2 из ребойлера и из стриппера CO2 в буферном барабане сводится до минимума необходимость сжатия впоследствии испаряемого CO2. Эти преимущества может также обеспечивать способ по изобретению.

Если часть жидкого CO2 выводить из буферного барабана или стриппера CO2 и перекачивать вторым продуктовым насосом на нагнетательную сторону второго компрессора или сторону всасывания первого продуктового насоса, можно обеспечить дополнительное сокращение потребности в сжатии.

Способ по изобретению предусматривает, что топочный газ сжимают в первом компрессоре, охлаждают в первом охладителе и/или сушат в сушилке перед поступлением в первую ступень разделения, уменьшая потребление энергии в процессе работы и обслуживания сушильного устройства.

Если отходящий газ с последней ступени разделения расширяется приблизительно до 17 бар (1,7 МПа), в результате чего температура составляет приблизительно -54°C перед поступлением в теплообменник последней ступени разделения, можно сводить до минимума необходимость сжатия топочного газа, избегая при этом образования сухого льда.

Следующие чертежи представляют несколько вариантов осуществления заявленного изобретения.

На чертежах показано:

фиг.1 - первый вариант осуществления заявленного изобретения,

фиг.2 - второй вариант осуществления заявленного изобретения, включающий разделительную колонну и открытую систему охлаждения,

фиг.3 - третий вариант осуществления заявленного изобретения, включающий второй продуктовый насос для сжиженного CO2,

фиг.4 - четвертый вариант осуществления заявленного изобретения с двухступенчатым режимом расширения отходящего газа с использованием двух турбодетандеров, и

фиг.5 - пятый вариант осуществления заявленного изобретения.

Технологическое описание

На чертежах значения температуры и давления в различных точках потока топочного газа, а также потока CO2 обозначены так называемыми указателями. Значения температуры и давления, относящиеся к каждому указателю, приведены далее в таблице. Для специалиста в данной области техники очевидно, что эти значения температуры и давления представляют собой пример. Они могут изменяться в зависимости от состава топочного газа, температуры окружающей среды и требуемой чистоты жидкого CO2.

На фиг.1 первый вариант осуществления заявленного изобретения представлен в виде блок-схемы. Как можно видеть на фиг.1, в первом компрессоре 1 топочный газ сжимают. Первый компрессор 1 может выполнять многоступенчатый процесс сжатия, причем охладители и сепараторы воды установлены между всеми ступенями сжатия (не показаны на чертеже), отделяющими основную массу водяного пара в виде воды от топочного газа 3.

После выхода из первого компрессора 1 топочный газ 3 имеет температуру, значительно превышающего температуру окружающей среды, и его затем охлаждают до приблизительно 13°C первым охладителем 5. Давление составляет приблизительно 35,7 бар (3,57 МПа) (см. указатель 1).

Между первым компрессором 1 и первым охладителем 5 топочный газ необходимо очищать от ртути, которая может конденсироваться и определенно разрушать паянные алюминием теплообменники 11 и 17. Отделение ртути можно осуществлять в ртутном адсорбере с неподвижным слоем (не показан на чертежах).

Влагу, которая все еще содержится в потоке топочного газа 3, отделяют, используя подходящий способ сушки, например адсорбционную сушку в сушилке 7, и затем направляют на первую ступень 9 разделения. Эта первая ступень 9 разделения включает первый теплообменник 11 и первый барабанный сепаратор 13. Первый теплообменник 11 служит для охлаждения потока 3 топочного газа. В результате этого охлаждения происходит частичная конденсация CO2, содержащегося в потоке 3 топочного газа. Соответственно, поток 3 топочного газа поступает в первый барабанный сепаратор 13 в виде двухфазной смеси газа и жидкости. В первом барабанном сепараторе 13 жидкая фаза и газовая фаза потока 3 топочного газа разделяются главным образом под действием силы тяжести. В первом барабанном сепараторе 13 давление составляет приблизительно 34,7 бар (3,47 МПа), и температура составляет -19°C (см. указатель 5).

На дне первого барабанного сепаратора 13 жидкий CO2 (см. номер 3.1) отделяют и с помощью первого уменьшающего давление клапана 15.1 расширяют до давления, составляющего приблизительно 18,4 бар (1,84 МПа). Расширение в первом уменьшающем давление клапане 15.1 приводит к температуре CO2 от -22°C до -29°C (см. указатель 10). Этот поток 3.1 CO2 охлаждает поток 3 топочного газа в первом теплообменнике 11. В результате поток 3.1 CO2 испаряется. На выходе первого теплообменника 11 у потока 3.1 CO2 температура составляет приблизительно +25°C, и давление составляет приблизительно 18 бар (1,8 МПа) (см. указатель 11). Этот поток 3.1 CO2 направляют на вторую ступень второго компрессора 25.

Второй поток 3.2 топочного газа выделяют из верхней части первого барабанного сепаратора 13 в газообразном состоянии и затем охлаждают во втором теплообменнике 17 и частично конденсируют. После прохождения второго теплообменника 17 второй поток 3.2 представляет собой двухфазную смесь и поступает во второй барабанный сепаратор 19. Второй теплообменник 17 и второй барабанный сепаратор 19 представляют собой основные компоненты второй ступени 21 разделения.

Во втором барабанном сепараторе 19 под действием силы тяжести снова происходит разделение жидкой фазы и газовой фазы второго потока 3.2. Во втором барабанном сепараторе 19 давление составляет приблизительно 34,3 бар (3,43 МПа), и температура составляет приблизительно -50°C (см. указатель 6).

Газовую фазу во втором барабанном сепараторе 19, так называемый отходящий газ 23, выделяют из верхней части второго барабанного сепаратора 19, расширяют приблизительно до 17 бар (1,7 МПа) во втором уменьшающем давление клапане 15.2 таким образом, что он охлаждается приблизительно до -54°C. Отходящий газ 23 проходит через второй теплообменник 17, в результате чего охлаждается и частично конденсируется топочный газ 3.2.

В нижней части второго барабанного сепаратора 19 жидкий поток 3.3 CO2 выделяют и расширяют приблизительно до 17 бар (1,7 МПа) в третьем уменьшающем давление клапане 15.3 таким образом, что он достигает температуры -54°C (см. указатель 7a).

Поток 3.3 CO2 также поступает во второй теплообменник 17. Во втором теплообменнике 17 часть жидкого CO2 3.3 испаряется, и поток 3.3 выделяют из второго теплообменника 17, расширяют до приблизительно 5-10 бар (0,5-1 МПа) в четвертом уменьшающем давление клапане 15.4 таким образом, что достигается температура -54°C (см. указатель 7b), и он снова поступает во второй теплообменник 17.

После прохождения потока 3.3 через второй теплообменник 17 он поступает в первый теплообменник 11. На входе первого теплообменника 11 поток 3.3 имеет давление, составляющее приблизительно от 5 до 10 бар (0,5-1 МПа), и температуру от -22°C до -29°C (см. указатель 14).

Частичный поток 3.3 принимает тепло в первом теплообменнике 11 таким образом, что на выходе из него температура потока составляет приблизительно -7°C при давлении, составляющем приблизительно от 5 до 10 бар (0,5-1 МПа). Третий частичный поток 3.3 направляют на первую ступень сжатия второго компрессора 25 и сжимают приблизительно до 18 бар (1,8 МПа).

Затем поток 3.1 сжатого CO2 поступает на вторую ступень многоступенчатого компрессора 25, представленного на фиг.1.

Промежуточный охладитель между различными ступенями второго компрессора 25 и заключительный охладитель для сжатого CO2 не представлены на фиг.1-5.

На выходе второго компрессора 25 сжатый CO2 имеет давление от 60 бар (6 МПа) до 110 бар (11 МПа) и температуру от 80°C до 130°C (см. указатель 19). Затем в заключительном охладителе, который не представлен на чертежах, CO2 охлаждают до температуры окружающей среды.

Если это необходимо, CO2 можно направлять непосредственно в трубопровод или сжижать и направлять из первого продуктового насоса 27, например, в трубопровод CO2 (не показан на чертежах). Первый продуктовый насос 27 повышает давление жидкого CO2 до давления внутри трубопровода CO2, которое может составлять приблизительно 120 бар (12 МПа).

Возвращаясь к отходящему газу 23, который выделяют из верхней части второго барабанного сепаратора 19, можно видеть, что отходящий газ 23 проходит через второй регулирующий давление клапан 15.2, второй теплообменник 17 и первый теплообменник 11, в результате чего он принимает тепло от потока 3 топочного газа. На выходе первого теплообменника 11 отходящий газ 23 имеет температуру, составляющую приблизительно от 26°C до 30°C, при давлении, составляющем приблизительно 26 бар (2,6 МПа) (см. указатель 16).

Для максимального повышения возврата энергии отходящий газ 23 перегревают в перегревателе 29 отходящего газа и затем направляют в турбодетандер 31 или любой другой детандер. В детандере механическая энергия восстанавливается, и после этого отходящий газ 23 выходит в окружающую среду при давлении, приблизительно соответствующем давлению окружающей среды.

Для целей охлаждения первый охладитель 5 соединен через трубы 33 и насос 35 охлажденной воды с первым теплообменником 11. Внутри труб 33 течет смесь воды и гликоля, питая первый охладитель 5 охлажденной водой (см. указатели 3 и 4).

Вода, которая замораживается в установленном ниже по потоку охлаждающем оборудовании, отделяется от исходного газа, например, путем адсорбции в сушилке 7. Чтобы сократить до минимума требуемую в таком случае массу влагопоглотителя в сушилке 7, топочный газ охлаждают в первом охладителе 5 приблизительно до 13°C, используя смесь гликоля и воды, охлажденную в первом теплообменнике 11 охладителя 1. Контур смеси гликоля и воды включает насос 35 охлажденной воды.

Смесь гликоля и воды из первого охладителя 5, имеющую температуру, которая составляет приблизительно 40-50°C (см. указатель 3), перекачивают в воздушный или водяной теплообменник (не показан на чертежах) и охлаждают до температуры окружающей среды. Охлажденную смесь гликоля и воды затем направляют в первый теплообменник 11 для охлаждения, используя потоки продукта и отходящего газа 3.1, 3.2 и 23.

Выходя из первого теплообменника 11, охлажденная смесь гликоля и воды, температура которой составляет приблизительно 10°C (см. указатель 4), возвращается в первый охладитель 1. Регулирование температуры выпуска охлажденной смеси гликоля и воды можно каскадно включать на регулятор потока в контуре. Нагрузку первого охладителя 5 регулируют посредством температуры поступающей смеси гликоля и воды.

Питание первого охладителя 5 от первого теплообменника 11 имеет некоторые преимущества; прежде всего, топочный газ можно охлаждать приблизительно до 10°C, что обеспечивает эффективный процесс сушки в сушилке 7.

Возникновение трещины трубы первого охладителя 5 или протечки топочного газа в контур смеси гликоля и воды можно легко обнаружить, и это не наносит немедленного вреда первому теплообменнику 11. Наконец, эта конфигурация является весьма энергоэкономичной, уменьшая потребление энергии всего процесса.

После отделения сконденсированной воды в сепараторе топочного газа (не показан на чертежах) между первым охладителем 5 и сушилкой 7, который отделяет основную массу воды, что позволяет оставаться достаточно далеко от условий образования гидратов, топочный газ сушат в сушилке 7 топочного газа.

Чтобы предотвратить закупоривание теплообменников 11, 17 и отложение твердых веществ в охлаждающей секции, а именно в первом охладителе 5, можно предусмотреть фильтр (не показан на чертежах) для ограничения размера частиц в топочном газе до приблизительно 1 мкм.

На фиг.2 идентичные компоненты обозначены одинаковыми условными номерами. Описание в отношении фиг.1 применяется соответствующим образом.

Сухой газ из сушилки 7 частично конденсируют в первом теплообменнике 11, используя поток 3.3 продукта и поток 23 отходящего газа, до температуры, составляющей приблизительно -19°C. Полученный жидкий CO2 отделяют в первом барабанном сепараторе 13. Назначение жидкости зависит от требуемого качества продукта. Для процесса типа добычи нефти с искусственным поддержанием энергии пласта или с искусственным изменением физико-химических свойств нефти (EOR) жидкость из первого барабанного сепаратора 13 направляют в колонну стриппера 37 CO2 на промежуточном уровне подачи, в то время как в режиме засоленного водоносного горизонта (SA) жидкость направляют непосредственно в поток нижней фракции стриппера 37 CO2. Вторая альтернатива не представлена на чертежах.

Пар 3.2, отводимый из верхней части первого барабанного сепаратора 13, затем конденсируют во втором теплообменнике 17, используя поток 3.3 продукта и поток 23 отходящего газа, перед направлением в качестве орошающей фракции в верхнюю часть стриппера 37 CO2.

Давление в системе выбирают таким образом, что возможна конденсация пара при одновременном сохранении достаточно большого промежутка до температур сублимации и плавления CO2.

Стриппер 37 CO2 состоит из колонны с ребойлером 32 и может включать дополнительный ребойлер (не показан на чертежах). Для такой конфигурации не требуется никакая система конденсации верхней фракции.

Поток, поступающий в стриппер 37 CO2, предварительно охлаждают. Это исключает необходимость отдельной системы конденсации верхней фракции и орошения. Предварительное охлаждение исходного материала обеспечивает достаточную конденсацию CO2 в стриппере 37 CO2 для создания требуемого извлечения CO2. Если это необходимо, поток CO2 можно получать из возвратной линии бойлера 32, чтобы увеличивать суммарное орошение (не показано на чертежах). Качество/чистоту CO2 поддерживают в заданных пределах путем регулирования нагрузок ребойлера 32 и необязательного дополнительного ребойлера.

Давление в стриппере 37 CO2 регулируют скоростью потока пара, отводимого из верхней части. Поскольку резкое снижение давления отходящего газа 23 от приблизительно 32 бар (3,2 МПа) в верхней части стриппера 37 CO2 до условий вытяжной трубы приводит к охлаждению до температуры -90°C, установлена каскадная система (см. фиг.4 и 5). Это позволяет сохранять температуру отходящего газа 23 на достаточно высоком уровне. На фиг.2 представлен только один уменьшающий давление клапан 15.2. После прохождения второго и первого теплообменников 17 и 11 отходящий газ 23 можно перегревать в нагревателе отходящего газа (отсутствует условный номер на фиг.2) и детандере для возврата энергии.

Требуемый подвод тепла в ребойлер 32 обеспечивает конденсация хладагента 3.4 CO2 из выпуска второй ступени второго компрессора 25. Этот хладагент 3.4 CO2 протекает после прохождения ребойлера 32 через уменьшающий давление клапан 15.7 в буферный барабан 39.

Нагрузку ребойлера 32 регулируют затоплением стороны хладагента с помощью регулятора уровня. Заданное значение уровня регулируют с помощью каскада анализатора CO2. Точка отбора проб расположена в нижней секции колонны стриппера 37 CO2. Полученный в результате жидкий хладагент затем направляют в приемник хладагента или в буферный барабан 39.

Продукт из поддона колонны отводят по двум путям, один на регуляторе уровня и другой на регуляторе потока.

Первый путь полученного из поддона CO2 проходит через регулятор уровня из ребойлера 32 в буферный барабан 39. Необязательный дополнительный ребойлер (не показан на чертежах) можно устанавливать, если жидкость далее частично охлаждают. Это обеспечивает сведение до минимума паровой фракции после резкого уменьшения давления. Частично охлажденную жидкость затем направляют в буферный барабан 39.

Буферный барабан 39 предусмотрен для управления жидкостью, что означает сбор и распределение хладагента в первый теплообменник 11 и/или второй теплообменник 17.

Сжиженный хладагент CO2 из буферного барабана 39 расширяется на различных уровнях (см. указатели 7 и 10).

Соответственно хладагент CO2 поступает на два температурных уровня. Нижний температурный уровень составляет приблизительно -54°C, где давление CO2 резко снижается до 5,8 бар (0,58 МПа) (см. указатель 7) от 7,3 бар (0,73 МПа). Этот полученный CO2 и поток 3.3 низкого давления поступают во второй теплообменник 17.

Второй температурный уровень составляет приблизительно от -22°C до -29°C. Поток хладагента 3.1 высокого давления расширяют с помощью расширительного клапана 15.6 приблизительно до 18 бар (1,8 МПа) (см. указатель 10) и используют в первом теплообменнике 11, чтобы обеспечивать охлаждение.

В первом теплообменнике 11 и втором теплообменнике 17 CO2 поток 3.3 продукта испаряется и поступает, выходя из выпуска первого теплообменника 11 при 3°C, на первую ступень второго компрессора 25. Хладагент 3.1 высокого давления перегревают до приблизительно 26°C в первом теплообменнике 11 (см. указатель 11).

После прохождения поток 3.3 продукта сжимают и сжижают, используя многоступенчатый второй компрессор 25. Поток хладагента 3.1 высокого давления поступает во второй компрессор 25 на вторую ступень.

Полученный пар CO2 3.3, выходящий из первого теплообменника 11, повторно сжимают на третьей ступени компрессора CO2 25.

Нагрузку второго компрессора 25 регулируют посредством регулирования давления всасывания. Чтобы свести до минимума требуемое сжатие, температуру впуска используют в качестве средства регулирования потока хладагента низкого давления.

После первой ступени сжатия и охлаждения поток 3.3 полученного CO2 объединяют с потоком 3.1 хладагента высокого давления из первого теплообменника 11.

Отвод CO2, который требуется для работы ребойлера 32, осуществляют после второй ступени сжатия при давлении, составляющем приблизительно 36,5 бар (3,65 МПа) (см. указатель 20). Это обеспечивает, что температура конденсации приблизительно на 5°C превышает температуру ребойлера. Здесь применяется принцип открытой системы охлаждения. Преимущество этой конфигурации заключается в том, что полученный CO2 не загрязняется в случае протечки или трещины в трубе теплообменника.

Давление на выпуске второй ступени компрессора 25 регулируют с помощью направляющих лопаток на впуске третьей ступени. Откат на регуляторе потока предусмотрен для первой и второй ступеней.

Выпуск третьей ступени второго компрессора 25 можно использовать для нагревания отходящего в вытяжную трубу газа, который подогревают по меньшей мере до 40°C.

Откат на регуляторе потока предусмотрен для третьей ступени.

Выпускное давление третьей ступени составляет предпочтительно ниже 72 бар (7,2 МПа), что также ниже критического давления CO2 (73,773 бар или 7,3773 МПа). Таким образом, возможна докритическая конденсация в последнем водно-воздушном (заключительном) охладителе (не показан на чертежах). Выпускное давление регулируют изменением конденсационной нагрузки водно-воздушного охладителя и сбросом в вытяжную трубу.

Полученный сжиженный CO2 можно направлять в приемник продукта (не показан на чертежах), откуда его можно перекачивать в продуктопровод.

В случае высокой температуры окружающей среды может применяться только сжатие до докритического состояния и охлаждение CO2.

Использование контура смеси воды и гликоля, включающего первый охладитель 5, насос 135 охлажденной воды, первый теплообменник 11 и необходимую систему трубопроводов 33, обеспечивает эффективное охлаждение топочного газа от температур, составляющих приблизительно 60°C, до приблизительно 13°C (см. указатель. 1).

Использование первого теплообменника 11 в качестве теплоотвода для контура смеси воды и гликоля имеет несколько преимуществ. Одно преимущество этой схемы заключается в том, что она обеспечивает очень эффективное охлаждение в отношении достигаемых температур и потребления энергии. Кроме того, можно сводить до минимума размер сушилки.

Второе преимущество, которое могут обеспечивать все варианты осуществления заявленного изобретения, заключается в том, что во всей установке, за исключением контура смеси воды и гликоля, только топочный газ или CO2 используют для осуществления процесса. Это означает, что не требуется использовать никакие опасные или взрывчатые среды, служащие в качестве хладагента, что уменьшает расходы на сооружение и эксплуатацию установки.

Следующее преимущество заключается в том, что в случае неисправности компонентов системы охлаждения CO2 не пострадает качество получаемого CO2. Следующая фиг.3 представляет третий вариант осуществления заявленного изобретения. При сопоставлении фиг.2 и 3 можно видеть, что большинство компонентов и соответствующих трубопроводов являются идентичными. По этой причине описаны только отличия.

Как можно видеть на фиг.3, установлен второй продуктовый насос 41. Этот второй продуктовый насос 41 извлекает из буферного барабана 39 хладагент высокого давления, у которого давление составляет приблизительно 31 бар (3,1 МПа), и повышает давление этого хладагента высокого давления до уровня, составляющего зимой 53 бар (5,3 МПа) и летом максимум 72 бар (7,2 МПа), в зависимости от условий окружающей среды. В худшем случае происходит повышение давления непосредственно до условий трубопровода. Этот уровень давления близок к уровню давления на конце второго компрессора 25, и, таким образом, можно непосредственно передавать хладагент высокого давления, который не требуется для охлаждения, непосредственно из буферного барабана 39 на сторону всасывания первого продуктового насоса 27. Это приводит к значительному уменьшению потребления энергии всей установки и обеспечивает более широкий интервал нагрузок для работы всей установки.

Вариант осуществления, представленный на фиг.4, включает двухступенчатое расширение отходящего газа 23 с помощью первого турбодетандера 31.1 и второго турбодетандера 31.2 для отходящего газа 23. Расширяющийся отходящий газ 23 можно использовать для целей охлаждения в теплообменниках 11 и 17. В этой конфигурации потребление энергии установки можно уменьшать путем двухступенчатого расширения потока отходящего газа 23 и использования механической полезной мощности детандеров 31.1 и/или 31.2 для приведения в действие, например, генератора 1 или компрессоров 25.

Фиг.5 представляет пятый вариант осуществления заявленного изобретения, включающий контур 5, 33, 35 и 11 охлажденной воды, стриппер 37 CO2, второй продуктовый насос 41 и турбодетандеры 31.1 и 31.2 двух ступеней. Этот вариант осуществления высокого уровня включает все отличительные особенности и преимущества вариантов осуществления, представленных на фиг.1-4. Здесь становится очевидным, что отличительные особенности различных вариантов осуществления можно объединять в любом сочетании. Например, можно также исключать контур 5, 33, 35 охлажденной воды и объединять только стриппер 37 CO2, второй продуктовый насос 41 и/или турбодетандеры 31.1 и 31.2 двух ступеней.

1. Способ производства жидкого СО2 из газообразных продуктов сгорания, в котором топочный газ (3) сжимают в первом компрессоре (1), затем охлаждают в первом охладителе (5) и частично конденсируют по меньшей мере на двух ступенях (9, 21) разделения, где по меньшей мере две ступени (9, 21) разделения охлаждают расширяющимся отходящим газом (23) и расширяющимся жидким СО2 (3.1, 3.3), и где вторая ступень (21) разделения включает второй теплообменник (17) и стриппер (37) CO2, в котором поток жидкого CO2 (3.5) из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) CO2 непосредственно, и где поток (3.2) CO2 из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) СО2 через второй теплообменник (17), причем жидкий СО2 в стриппере (37) CO2 кипятят ребойлером (32) и из верхней части стриппера (37) СО2 отходящий газ (23) выделяют, расширяют в регулирующем давление клапане (15.2) и используют в ступенях (9, 21) разделения для целей охлаждения, и
жидкий СО2 из ребойлера (32) и стриппера (37) CO2 собирают в буферном барабане (39).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая ступень (9) разделения включает первый теплообменник (11) и первый барабанный сепаратор (13), и в котором первый теплообменник (11) охлаждают расширяющимся СО2 (3.1) из первого барабанного сепаратора (13).

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что вторая ступень (21) разделения включает второй теплообменник (17) и стриппер (37) СО2, причем поток жидкого СО2 (3.5) из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) СО2 непосредственно и поток (3.2) CO2 из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) СО2 через второй теплообменник (17).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вторая ступень (21) разделения включает второй теплообменник (17) и стриппер (37) CO2, причем поток жидкого СО2 (3.5) из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) CO2 непосредственно и поток (3.2) СО2 из первой ступени (9) разделения поступает в стриппер (37) СО2 через второй теплообменник (17).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый охладитель (5) питают охлажденной водой из первой ступени разделения.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкий CO2 расширяется до первого уровня давления (указатель 12) и до второго уровня давления (указатель 11) и поступает в первую или вторую ступень второго компрессора (25) после прохождения по меньшей мере одной из ступеней разделения (9, 21).

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ребойлер (32) питают теплом из второго компрессора (25), предпочтительно из второй ступени второго компрессора (25).

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере две ступени (9, 21) разделения питают жидким CO2 из буферного барабана (39).

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть жидкого CO2 выделяют из буферного барабана (39) или стриппера (37) CO2 и направляют вторым продуктовым насосом (41) на нагнетательную сторону второго компрессора (25) или сторону всасывания первого продуктового насоса (27).

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топочный газ сжимают в первом компрессоре (1), охлаждают в первом охладителе (5) и/или сушат в сушилке (7) перед поступлением в первую ступень (9) разделения.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходящий газ (23) из последней ступени (21) разделения расширяется до приблизительно 17 бар (1,7 МПа) и в результате его температура составляет приблизительно 54°С перед поступлением в теплообменник (17) последней ступени (21) разделения.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходящий газ (23) перегревается в перегревателе (29) после прохождения всех ступеней (21, 9) разделения и расширяется по меньшей мере в одном детандере (31, 31.1, 31.2) и затем поступает обратно в теплообменники (17) последней ступени (21) разделения.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и системе для отделения CO2 из потока топочного газа. Описана охлаждающая система, предназначенная для конденсации двуокиси углерода (CO2), содержащая контур охлаждения, содержащий хладагент.

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к способам промысловой подготовки углеводородного газа к транспорту в условиях многолетнемерзлых грунтов, включающим подачу газа от скважин на сепарацию, введение в газовый поток водорастворимого летучего ингибитора гидратообразования, охлаждение газового потока в рекуперативном теплообменнике и детандере, низкотемпературную сепарацию газа с его последующим охлаждением в рекуперативном теплообменнике.

Изобретение относится к способу обработки осушенного загрузочного природного газа, включающему введение загрузочного потока (54) в первый разделительный резервуар (22), динамическое расширение газового потока (56), выходящего из резервуара (22), в турбине (24), затем его введение в первую колонну (26) очистки.
Изобретение относится к способу получения горючего газа для газовых двигателей из образующегося при добыче нефти попутного газа, который содержит метан, этан, пропан, углеводороды с более чем тремя атомами углерода и по обстоятельствам пропен, причем получаются газообразная фракция и жидкостная фракция путем частичной конденсации попутного газа, причем процесс конденсации проводится при таких соотношениях давления и температуры, что жидкостная фаза по существу не содержит метана, этана, пропана и по обстоятельствам пропена и что газообразная фаза по существу свободна от н-бутана и изобутана.

Группа изобретений относится к переработке нефтяных и природных газов и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для компримирования газа. Устройство для охлаждения и сепарации компрессата включает холодильник-конденсатор, оснащенный линиями подвода/отвода хладагента, а также линии ввода компрессата, вывода сжатого газа и, по меньшей мере, одну линию вывода конденсата.

Изобретение относится к способу и устройству для удаления газообразных загрязнителей из потока сырьевого газа, содержащего метан. Поток сырьевого газа охлаждается с образованием суспензии, которая содержит твердый загрязнитель, жидкофазный загрязнитель и обогащенную метаном газовую фазу.

Изобретение относится к циклонному сепаратору для текучей среды, содержащему горловинную часть (4), которая размещается между секцией впуска сходящейся текучей среды и секцией выпуска расходящейся текучей среды.

Группа изобретений относится к криогенной технике и технологии, а именно к способам и устройствам осушки, очистки и сжижения природного газа, отбираемого из магистрального газопровода, и других низкомолекулярных газов, получаемых на нефтехимическом производстве газоразделения, а также при хранении и выдаче товарных сжиженных и газообразных газов на газораспределительных станциях.

Изобретение относится к области газовой промышленности. Способ промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей включает первичную сепарацию пластовой смеси, охлаждение газа, его низкотемпературную сепарацию, подачу газового конденсата в колонну деэтанизации, после чего деэтанизированный газовый конденсат охлаждают на первой ступени нестабильным газовым конденсатом первичной сепарации, а затем на второй ступени его охлаждают до отрицательной температуры нестабильным газовым конденсатом низкотемпературной сепарации.

Группа изобретений относится к способу обработки природного газа, содержащего диоксид углерода. В способе обработки природный газ разделяют посредством криогенного процесса.

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота. Описан способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию разделяют методом ректификации на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, и при этом фракцию с высоким содержанием метана с целью получения холода выпаривают и перегревают при возможно наибольшем давлении по отношению к подлежащей охлаждению исходной фракции.

Изобретение относится к способу отделения С2+-углеводородов от содержащей, в основном, азот и углеводороды исходной фракции. Согласно заявленному способу: а) исходная фракция частично конденсируется и ректификаторно разделяется на обогащенную и обедненную С2+-углеводородами фракции; b) обедненная С2+-углеводородами фракция частично конденсируется и разделяется на жидкую фракцию, образующую, по меньшей мере, частично обратный поток для ректификаторного разделения, и обедненную С2+-углеводородами газовую фракцию; c) обедненная С2+-углеводородами газовая фракция разделяется в двухколонном процессе на богатую азотом и богатую метаном фракции.

Разработаны способ и устройство сжижения газообразного потока, который содержит углеводороды и кислые соединения и в котором кислые соединения удаляются в сжиженном состоянии, когда очищенный от кислых соединений газообразный поток постепенно охлаждается до температуры сжижения.

Изобретение относится к области газохимии, предназначено для получения инертных газов. Способ выделения инертных газов из газов, содержащих в своем составе аргон, ксенон, криптон, азот и водород, включает охлаждение исходного потока газа, ожижение и разделение посредством двухступенчатой ректификации с получением жидких продуктов разделения: аргона, криптоноксеноновой смеси, и газообразных продуктов разделения: азота и азото-водородной смеси.

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды. Исходная фракция частично конденсируется и ректификационным методом разделяется на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана.

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технологии низкотемпературной ректификации смесей. Способ получения из многокомпонентного раствора криптоноксеноновой смеси и растворителя особой чистоты включает подачу многокомпонентного раствора в линию первичного раствора, предварительную физико-химическую очистку от взрывоопасных и отвердевающих примесей, охлаждение и ректификационное разделение в колоннах.

Предложен способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию методом ректификации разделяют на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, фракцию с высоким содержанием метана выпаривают и перегревают при возможно наибольшем давлении с целью получения холода, и фракцию с высоким содержанием азота, по меньшей мере, временно и/или, по меньшей мере, частично сжимают и подают на ректификацию в виде возвратного потока.

Изобретение относится к циклонному сепаратору для текучей среды, содержащему горловинную часть (4), которая размещается между секцией впуска сходящейся текучей среды и секцией выпуска расходящейся текучей среды.

Изобретение может быть использовано в установках, предназначенных для дегидратации газов, содержащих углекислый газ. Способ дегидратации газа, содержащего CO2, основан на получении двухфазной смеси при ее расширении и выделении из смеси жидкой фазы в сепараторе.

Изобретение относится к способу разложения азотосодержащей исходной фракции с высоким содержанием углеводородов, предпочтительно природного газа, при этом: исходную фракцию частично сжижают и методом ректификации разделяют на обогащенную азотом фракцию и обедненную азотом фракцию с высоким содержанием углеводородов. В верхней зоне ректификации обогащенный азотом поток отводят, охлаждают и частично подают на ректификацию в качестве возвратного продукта и/или обогащенную азотом фракцию охлаждают и частично конденсируют, частично подают на ректификацию в качестве возвратного продукта и остаточный поток обогащенной азотом фракции подвергают процессу в двух колоннах. В средней зоне ректификации поток с низким содержанием двуокиси углерода, который используют для охлаждения обогащенного азотом частичного потока и/или охлаждения обогащенной азотом фракции, отводят. Ректификацию исходной фракции осуществляют в снабженной разделительной перегородкой разделительной колонне, при этом разделительная перегородка расположена в той зоне, где в разделительную колонну подводят исходную фракцию и отводят поток с низким содержанием двуокиси углерода. Изобретение позволяет обойтись без удаления двуокиси углерода из исходной фракции и потока природного газа, которое осуществляется виде промывки амином. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх