CS211313B1

CS211313B1 - A method for recovering solutions in absorption processes and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS211313B1
Application number: CS240580A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Vek
Original assignee: Vladimir Vek
Priority date: 1980-04-08
Filing date: 1980-04-08
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Vynález se týká regenerace roztoků při absorpčních pochodech a zařízení pro provádění způsobu a má za cíl úsporu energie vyšSím využitím tepla absorpčního roztoku. Tlak regenerovaného roztoku se po průchodu regenerační zonou sníží pod hodnotu tlaku v regenerační zóně v poměru tlaků nejméně 1,0§ a vzniklé páry se vrátí,přes kompresní zónu zpět do regenerační zóny. • Mezi regenerační kolonou (3) a čerpadlem (2) pro dopravu absorpčního roztoku do absorpční kolony (1) je vřazena jednak uvolňovací kolona (5) a jednak kompresor (6). Vynález lze využít pro všechny absorpční pochody.The invention relates to the regeneration of solutions in absorption processes and to a device for carrying out the method and aims to save energy by making better use of the heat of the absorption solution. The pressure of the regenerated solution after passing through the regeneration zone is reduced below the pressure in the regeneration zone at a pressure ratio of at least 1.0§ and the resulting vapors return to the regeneration zone via the compression zone. • Between the regeneration column (3) and the pump (2) for transporting the absorption solution to the absorption column (1) there is a release column (5) and a compressor (6). The invention can be used for all absorption processes.

Description

Vynález ae týká regenerace roztoků pří,absorpčních pochodech a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to the regeneration of solutions at the absorption processes and to the apparatus for carrying out the process.

V průmyslu se často odstraňuje ze směsi plynu Jedna složka absorpcí. Směs plynů obsahující složku, která má být separována — obvykle při zvýšeném tlaku - je přiváděna do spodní části absorpční kolony a je protiproudem vypírána roztokem, který do hlavy absorpční kolony přivádí čerpadlo.In industry, one component is often removed from the gas mixture by absorption. The gas mixture containing the component to be separated - usually at elevated pressure - is fed to the bottom of the absorption column and is countercurrently scrubbed with a solution that feeds the pump to the absorption column.

Z hlavy absorpční kolony pak odchází směs ochuzená o vypíranou složku, Z paty absorpční kolony odchází potrubím vypínací roztok nasycený vypíranou složkou ne hlavu regenerační kolony, ve která se roztok regeneruje a přitom uvolňuje opět v plynná fázi pohlcenou složku.From the head of the absorption column, the mixture depleted from the scrubbing component then exits. From the bottom of the absorption column, a scrubbing solution saturated with the scrubbing component passes through the head of the regeneration column in which the solution regenerates while releasing the absorbed component.

K regeneraci dochází snížením tlaku, zvýšením teploty a atripováním parami vypíracího roztoku.Regeneration occurs by reducing the pressure, increasing the temperature, and attracting the scrubbing solution vapors.

Tlak v regenerační koloně je udržován obvykle blízký atmosférickému tlaku, vždy je věak nižší než tlak v absorpční koloně·The pressure in the regeneration column is usually maintained close to atmospheric pressure, but is always lower than the pressure in the absorption column.

Teplo je do regenerační kolony dodáváno vařákem připojeným k patě této kolony.Heat is supplied to the recovery column by a boiler connected to the foot of the column.

Vařák přivádí regenerovaný roztok do varu, tím se uvolňuje vypíraná složka z roztoku a stoupá spolu s parami roztoku vzhůru regenerační kolonou, kde dochází k částečné kondenzaci par roztoku účinkem nově přicházejícího chladnějšího roztoku. Z hlavy regenerační kolony pak odchází v absorberu pohlcená složka spolu se zbytkem dosud neskondenzované vypírací kapaliny. Regenerovaný roztok odchází při teplotě varu ee spodku regenerační kolony potrubím do čerpadla, která zvyěuje tlak roztoku na tlak v absorpční koloně a dopravuje jej na hlavu táto kolony.The cooker brings the recovered solution to boiling, releasing the scrubbed component from the solution and rising along with the solution vapors upward through the regeneration column where partial vapor condensation of the solution occurs due to the newly coming cooler solution. The absorbed component, along with the remainder of the uncondensed scrubbing liquid, then exits from the head of the regeneration column. The recovered solution is discharged at the boiling point of the bottom of the recovery column via a line to a pump which increases the solution pressure to the pressure in the absorption column and transports it to the top of the column.

Aby se zvýšila účinnost absorpční kolony, zařazuje se do nástřikové kolony chladič roztoku.In order to increase the efficiency of the absorption column, a solution cooler is included in the feed column.

Popsaný způsob využívá Henryho zákona, podle kterého je množství rozpuštěných plynů v kapalině úměrno tlaku absorbovaného média a nepřímo úměrno teplotě. Proto je v absorpčních kolonách udržován tlak vyěěí a teplota nižší než v regeneračních kolonách. Přitom je parciální tlak vypíraná složky v regenerátoru ještě snižován střipováním - tj. parami vypíraeího roztoku.The method described utilizes Henry's law according to which the amount of dissolved gases in the liquid is proportional to the pressure of the absorbed medium and inversely proportional to the temperature. Therefore, higher pressure and temperature are maintained in absorption columns than in recovery columns. In this case, the partial pressure of the scrubbed component in the regenerator is further reduced by crushing - i.e. by the scrubbing solution vapors.

Operace oddělování jedné složky ze směsi absorpcí nemění množství energie plynu (nebereme-li v úvahu snížení tlakové energie vypírané složky ani tlakovou ztrátu plynu); tento proces probíhá na úkor tepelné energie e je provázen tlakovou ztrátou vypírecí kapaliny.The operation of separating one component from the mixture by absorption does not alter the amount of gas energy (taking into account either the reduction in the pressure energy of the scrubbed component or the pressure loss of the gas); this process takes place at the expense of thermal energy and is accompanied by a pressure loss of the scrubbing liquid.

Vysoká energetická náročnost těchto procesů je dáná požadavkem snížit tlak par vypírané složky na minimum atripováním parami roztoku a dále potřebou dodávat cirkulujícímu vyplracímu roztoku teplo pro usnadnění desorpce, které je pro zvýšení účinnosti absorpce na jiném místě procesu (před absorberem) roztoku odebíráno.The high energy intensity of these processes is due to the requirement to minimize the vapor pressure of the scrubbed component by attribute vapors of the solution and the need to supply the circulating discharge solution with heat to facilitate desorption, which is removed to increase absorption efficiency elsewhere.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob regenerace roztoků při absorpčních pochodech a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu.The above mentioned drawbacks are eliminated by the method of regeneration of the solutions during absorption processes and by the device for carrying out the method according to the invention.

Podstatou způsobu podle vynálezu je, že regenerovaný nasycený roztok, přicházející z absorpční zóny, se ohřívá v regenerační kóně alespoň částečně teplem, získaným tím, že se tlak regenerovaného roztoku po průchodu regeneračhí zónou sníží pod hodnotu tlaku v regenerační zóně nejméně v poměru tlaků 1,05 a vzniklé páry aa vrátí přes kompresní zónu zpět do regenerační zóny.The essence of the process of the invention is that the regenerated saturated solution coming from the absorption zone is heated in the regeneration zone at least partially by the heat obtained by reducing the pressure of the regenerated solution after passing through the regeneration zone below the pressure in the regeneration zone at least 05 and the resulting vapors aa are returned to the regeneration zone via the compression zone.

Způsob podle vynálezu se provozuje na zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi patu regenerační kolony a sací potrubí čerpadla je vřazena pomocná kolona tak, ZeThe method according to the invention is operated on a device according to the invention, the principle being that an auxiliary column is inserted between the foot of the regeneration column and the suction line of the pump.

2,1313 potrubí pro odvod absorpčního roztoku. z regenerační kolony je vedeno do nástřiku pomocná kolony a sací potrubí Čerpadla je vyvedeno odspodu pomocná kolony, přičemž mezi potrubí pro odvod par z pomocná kolony a regenerační kolonu je vřazen kompresor.2.1313 absorbent solution drain pipe. from the regeneration column, the auxiliary column and the suction line are fed to the pump. The auxiliary column is led out from below, and a compressor is inserted between the conduit for the removal of the vapor from the auxiliary column and the regeneration column.

Způsob a zařízení podle vynálezu má proti dosavadním řešením tyto výhody.The method and apparatus according to the invention have these advantages over the prior art solutions.

Zařazením pomocná kolony pracující při nižším absolutním tlaku, než jaký. je-v regenerační kolonš, mezi regenerační kolonu a čerpadlo se dosáhne kromě hlubší regenerace roztoku snížení teploty prostou redukcí tlaku regenerovaná kapaliny, která má teplotu varu.Including an auxiliary column operating at a lower absolute pressure than that. In the recovery column, between the recovery column and the pump, in addition to a deeper regeneration of the solution, a reduction in temperature is achieved by simply reducing the pressure of the recovered liquid having a boiling point.

Nízký tlak v pomocná kolonš udržuje kompresor, který takto uvolněná páry spolu se zbytkem pohlceného plynu odsává a dopravuje při zvýšeném potenciálu zpět do regenerační kolony buň bezprostředně nad hladinu kapaliny, nebo výše do desorpčního prostoru regenerační kolony obvykle nad patro regenerační kolony, která odpovídá složení komprimovaná směsi par a vypíraná složky.The low pressure in the auxiliary column is maintained by a compressor which evacuates the vapors thus released along with the remainder of the absorbed gas and transports them at an increased potential back to the cell recovery cell immediately above the liquid level or higher into the desorption space of the regeneration column. mixtures of vapors and scrubbed components.

Z termodynamického hlediska ee snížením tlaku roztoku mezi úrovně v regenerační koloně a v pomocná koloně (která probíhá při konstantní entalpii) Škrcením uvolní část par. Zbylý roztok zůstane na bodu varu, ale při nižší teplotě. Teplota, o kterou se ochladí roztok, je úměrná 'snížení tlaku. Odpaření probíhá při sníženém tlakovém i teplotním potenciálu. Stlačením uvolněných par se za cenu relativně malé kompresní práce převede výpamé teplo těchto par na vyěěí teplotní potenciál a uplatní se při regeneraci roztoku v regenerační koloně.From a thermodynamic point of view, ee decreases the solution pressure between levels in the regeneration column and the auxiliary column (which takes place under constant enthalpy) by throttling to release a portion of the vapor. The remaining solution remains at the boiling point, but at a lower temperature. The temperature at which the solution cools is proportional to the pressure drop. Evaporation takes place at reduced pressure and temperature potential. By compressing the released vapors, at the cost of relatively little compression work, the heat of vaporization of these vapors is converted to a higher temperature potential and is used in the regeneration of the solution in the recovery column.

.Důsledkem tohoto procesu je, že se regenerovaný roztok ochladí bez potřeby’chladu, tj. chladicí vody, nebo chladicího vzduchu a i bez potřeby chladiče. Teplo úměrná ochlazení roztoku se na úkor kompresní práce přivede do regenerátoru, kde sníží potřebu tepla pro regeneraci. Snížením tlaku roztoku a jeho částečným odpařením se ještě dále sníží obsah pohlcené složky v roztoku, a tím se zlepší jeho absorpční schopnost.The result of this process is that the recovered solution cools without the need for cooling, i.e. cooling water or cooling air, and without the need for a cooler. Heat proportional to the cooling of the solution is brought to the regenerator at the expense of compression work, where it reduces the heat demand for regeneration. By reducing the pressure of the solution and partially evaporating it, the content of the absorbed component in the solution is further reduced, thereby improving its absorbency.

Nový způsob nabývá významu, je-li poměr tlaku v regenerační koloně a v pomocné koloně větší než cca 1,05. až 1,1.The new method becomes meaningful if the pressure ratio in the recovery column and the auxiliary column is greater than about 1.05. to 1.1.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn příklad provedeni zařízení podle vynálezu. , 'The attached drawing shows schematically an embodiment of the device according to the invention. , '

Absorpční kolona £ je opatřena přívodem plynná směsi ££, odvodem plynná směsi zbavené vypírané složky JJ, odvodem absorpčního roztoku s pohlcenou vypíranou složkou 13, čerpadlem £ se sacím potrubím 21 vyvedeným ze spodku pomocné'uvolňovací kolony g a výtlačným potrubím 22 vedeným k hlavě absorpční kolony £.The absorption column 6 is provided with a gaseous mixture inlet 80, a gaseous-free gaseous component 10, a gaseous-absorbed gaseous component 13, a gaseous discharge pump 21 drawn from the bottom of the auxiliary release column g and a discharge line 22 leading to the absorption column head. £.

Potrubí 11 pro odvod absorpčního roztoku s pohlcenou vypíranou složkou z. paty absorpční kolony 1 je vyvedeno pod hlavu regenerační kolony 1 opatřené na hlavě potrubím 31 pro odvod uvolněné plynné složky, vařákem £ a potrubím 32 pro odvod absorpčního roztoku ž paty regenerační kolony g do nástřiku pomocné kolony g. Z hlavy uvolňovací kolony g je vyvedeno potrubí SJ, jež je současně sacím potrubím kompresoru 6, jehož výtlačné potrubí 61 je vyvedeno do spodní části regenerační kolony 1· ,The absorbent solution piping 11 with absorbed scrubbed component from the bottom of the absorbing column 1 is led under the head of the regeneration column 1 provided on the top with a line 31 for evacuating the gaseous component, a digester 8 and Auxiliary column g. From the head of the release column g, a piping S1, which is at the same time the suction piping of the compressor 6, is discharged, the discharge line 61 of which is discharged to the bottom of the regeneration column.

Způsob podle vynálezu je blíže vysvětlen na dále uvedených příkladech.The process according to the invention is explained in more detail in the examples below.

PřikladlHe did

V tomto příkladu je pro srovnání uveden jeden z dosud používaných způsobů. Pro vypírání kysličníku uhličitého z kontaktního plynu v procesu výroby čpavku se používá nejčastěji 25 až 3096 roztoku potaše. Pro vypírání 100 000 m^/h při standardních podmínkách, což odpovídá jednotce o výkonu cca 600 t NH3/dén, který obsahuje ,8 000 m^ COg/h, opět při standardních podmínkách, se při konvenčním způsobu cirkuluje 700 m^?h 30% roztoku potaše ve vodě, dále se dodává.113 miliónů kJ/h tepla {cca 6 300 kJ/nP COg) a 680 m^ chladicí vody/h.In this example, one of the methods used so far is for comparison. 25 to 3096 potash solution is most commonly used to scrub carbon dioxide from the contact gas in the ammonia production process. For the washing of 100,000 m m / h under standard conditions, which corresponds to a unit of about 600 t NH 3 / day, which contains 8,000 m ^ COg / h, again under standard conditions, 700 m ^ / h are circulated in a conventional manner A 30% potash solution in water is further supplied with 113 million kJ / h of heat (about 6,300 kJ / nP COg) and 680 m chlad of cooling water / h.

Spotřeba elektrické energie pro čerpáni roztoku je cca 960 kW a pro čerpání chladicí vody je 115 kW.The electricity consumption for pumping solution is about 960 kW and for pumping cooling water is 115 kW.

Příklad 2Example 2

V tomto příkladu se postupuje podle vynálézu a na zařízení podle vynálezu podle připojeného výkresu. Zavedením termokomprese, kterou se sníží tlak regenerovaného roztoku z tlaku blízkého atmosférickému na 0,07 MPa se dosáhne těchto energetických úspor:In this example, the invention is followed and the device according to the invention according to the attached drawing. By introducing thermocompression, which reduces the pressure of the regenerated solution from near atmospheric pressure to 0.07 MPa, the following energy savings are achieved:

Množství cirkulačního roztoku se sníží na cca 680 m^/h díky .hlubší regeneraci roztoku (obsah vázaného COg se sníží z 15 m^ COg/m^ _na 14 m^COg/m^). Tím se uspoří 27 kW elektrické energie.The amount of circulating solution is reduced to about 680 m < 2 > / h due to deeper regeneration of the solution (the CO 2 content is reduced from 15 m < 2 > COg / m < 2 > _to 14 m < 2 > This saves 27 kW of electricity.

Není potřeba chladicí voda, protože teplota roztoku se snížením tlaku sníží o 16 °C. Úspora elektrické energie pro čerpání 680 m·’ chladicí vody/h je 115 kW.No cooling water is required as the solution temperature is reduced by 16 ° C by reducing the pressure. The electricity saving for pumping 680 m m cooling water / h is 115 kW.

Termokompresor odsává přibližně 15 700 kg/h par z kolony 5, a tím přečerpává 35,2 miliónů kJ/h teplá, tj.- uspoří přibližně 31,2 % tepelné energie pro regeneraci roztoku.The thermocompressor extracts approximately 15,700 kg / h of vapor from the column 5, thereby pumping 35.2 million kJ / h warm, i.e., it saves approximately 31.2% of thermal energy for solution recovery.

Naproti tomu je pro pohon kompresoru potřeba 110 kV elektrické energie, takže celková úspora elektrické energie se sníží na 32 kW.On the other hand, 110 kV of electric power is needed to drive the compressor, so the total energy savings are reduced to 32 kW.

Claims

THE PERFORMANCE OF THE INVENTION

Method for regenerating solutions in absorption processes, characterized in that the regenerated saturated solution coming from the absorption zone is heated in the regeneration zone at least partly by heat obtained by reducing the pressure of the regenerated solution after passing through the regeneration zone below the pressure in the regeneration zone at least at a pressure ratio of 1.05 and the vapor produced is returned to the recovery zone via the compression zone.

Device for carrying out the method according to claim 1, comprising an absorption column, a pump and a recovery column, characterized in that a release column (5) is inserted between the foot of the recovery column (3) and the suction line (21) of the pump so that the line (32) for withdrawing the absorbing solution from the regeneration column (3), the auxiliary column (5) is fed, and the suction line of the pump (2) is discharged from the bottom of the release column (5), ) and a compressor (6) is inserted in the regeneration column (3).

1 sheet of drawings