CS240780B1 - Způsob výměny tepla mezi absorpcí a desorpci a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

fiešení se týká způsobu výměny tepla mezi absopci a desorpci při hrubé absorpci organickým absorbentem, například velkého množství CO2 metanolem za nízkých teplot, kdy pro regeneraci absorbentu postačí expanze a popřípadě jen mírný ohřev. Izoentalpicky expandovaný absorbent se ohřívá na teplotu nižší, než je teplota absorpce, přičemž prostředkem výměny tepla je chladivo, které po odpařeni pri absorpci kondenzuje při desorpci, přičemž zkondenzované chladivo se vrací do absorpce samospádem nebo čerpadlem. Zařízeni sestává z chladicích hadů na patrech absorpční kolony a z desorbsru navzájem propojených potrubím pro absorbent nabitý i regenerovaný a pro chladivo plynné i kapalné.

Description

Vynález se týká způsobu a zařízeni na výměnu tepla mezi absorpci a desorpcí při hrubé absorpci organickým absorbentem například velkého množství COg metanolem za nízkých teplot, kdy pro regeneraci absorbentu postačí expanze a připadně jen mírný ohřev.

Při absorpci nežádoucích složek plynu, například oxidu uhličitého, organickým absorbentem, například metanolem, je třeba při absorpci odvádět značné množství tepla a naopak při desorpcí je třeba teplo přivést. Vzhledem k tomu, že absorpce organickými absorbenty probíhá při nízkých teplotách, je účelné pro omezeni spotřeby chladu pro absorpci dosáhnout co nej lepší výměny tepla mezi absorpci a desorpcí.

U známých zařízeni se postupuje tak, že se absorbent regeneruje postupným škrcením až do vakua. Desorpcí plynů při škrceni se absorbent ochladí. Takto regenerovaný absorbent se dopravuje zpět do absorpce, v niž se využívá ohřevu expanzi podchlazeného absorbentu k částečnému odvodu absorpčního tepla. Toto provedeni výměny tepla mezi absorpcí a desorpci má tu nevýhodu, že k regeneraci absorbentu použité vakuum je energeticky náročné.

Podle jiného známého zařízeni se postupuje tak, že se absorbent regeneruje postupným škrcením a desorpci dusíkem při nízkém přetlaku. Podchlazený absorbent v tomto případě odvádí též část absorpčního tepla. Účinnost přenosu tepla mezi absorpci a desorpci však zhoršuje dusik použitý na konečnou desorpci absorbentu.

Je též znám způsob desorpce absorbentu, kde se expandovaný absorbent ohřívá v protiproudu s uvolňovanými plyny nejprve regenerovaným absorbentem a dále kondenzaci části chla- 2 240 780 divá z chladicího okruhu absorpce. Toto provedeni je výhodné například pro případ hlubšího odstranění C0₂ /na 2 %/ metanolem. V případě, že není nutno odstraňovat nežádoucí složku na tak nizký obsah, je pro realizaci výměny tepla zapotřebí přiliš složité zařizení se značnou spotřebou energie na přečerpáváni tepla mezi teplotou absorpce a konečnou teplotou desorpce.

Nevýhody známých způsobů výměny tepla mezi absorpci a desorpci odstraňuje řešení podle vynálezu. Podstata způsobu výměny tepla mezi absorpcí a desorpci spočívá v tom, že izoentalpicky expandovaný absorbent se ohřívá na teplotu nižší než je teplota absorpce, přičemž prostředkem výměny tepla je chladivo, které po odpařeni při absorpci kondenzuje při desorpci, přičemž zkondenzované chladivo se vrací do absorpce s výhodou samospádem.

Zařízeni k prováděni uvedeného způsobu sestává z chladicích hadů na patrech absorpční kolony spojených sběrnici pro kapalné chladivo a sběrnici pro páry chladivá, dále z desbrberu ve spodní části vybaveného vařákem s hrdlem pro vstup par chladivá a s hrdlem pro výstup kondenzátu chladivá, přičemž sběrnice pro páry chladivá je spojena odbočkous hrdlem pro vstup par chladivá a sběrnice pro kapalné chladivo je spojena s hrdlem pro výstup kondenzátu chladivá, přičemž desorber je umístěn nad chladicími hady nebo propojka hrdla pro výstup kondenzátu chladivá a sběrnice pro kapalné chladivo je vybavena cirkulačním čerpadlem.

Výhoda způsobu na výměnu tepla mezi absorpcí a desorpci podle vynálezu je v tom, že značnou část absorpčního tepla lze odvádět teplem desorpce bez jakékoliv nebo jen s nepatrnou spotřebou energie. Přitom zařízení na výměnu tepla je velmi jednoduché.

Na výkrese je znázorněn přiklad provedeni zařízeni podle vynálezu.

Absorpční kolona 2 s patry £ nad nimiž jsou umístěny chladicí hady 2 ^a patry £ bez chladicích hadů. Na obrázku je dále desorpčni kolona 5, která je nahoře opatřena odlučovačem 6 a dole vařákem 7. Spodek absorpční kolony 1 je spojen s odlučo- 3

240 780 vačem 6 potrubím £ s vestavěným škrticím ventilem. Odlučovač 6 je spojen se střední části desorpčni kolony £ potrubím £ se zabudovaným škrticím ventilem. Odlučovač 6 je opatřen hrdlem 10 pro odvod uvolněných plynů. Na spodek desorpčni kolony je napojeno potrubi 11_z které je spojeno s čerpadlem 12. Mezi čerpadlem 12 a vrchem absorpční kolony je zabudováno potrubi 13. Desorpčni kolona £ je nahoře opatřena hrdlem 14 pro odvod uvolněných plynů. Výstupy chladicích hadů £ jsou napojeny na sběrnici 15 par chladivá. Sběrnice 15 je spojena odbočkou 16 s hrdlem 17 pro vstup chladivá do vařáku £. Vstupy chladicích hadů £ jsou spojeny sběrnici 18 pro kapalné chladivo. Sběrnice 18 je spojena s hrdlem 19 pro výstup kondenzátu chladivá.

Způsob výměny tepla mezi absorpci a desorpci je popsán na absorpci oxidu uhličitého metanolem. Z plynu procházejícího absorpčni kolonou £ se na patrech 2 a £ absorbuji nežádouci složky. Absorpčni teplo se odvádi pomoci chladicích hadů £_z v nichž vře čpavek při teplotě -45°C. Absorpce probihá za tlaku 2_Z2 MPa a při teplotě -40°C. Metanol nasycený oxidem uhličitým se odvádi potrubim 8 ze spodku absorpčni kolony £ do odlučovače 6. Přitom se škrti na tlak 0_z3 MPa. Škrcenim se uvolni část pohlcených plynů a metanol se ochladí na teplotu asi -64°C. Uvolněné plyny se odvádi hrdlem 10. Metanol se vede potrubim £ do desorpčni kolony £ a přitom se škrti na tlak 0_z16 MPa. V desorpčni koloně se metanol ohřívá ve vařáku £ na teplotu -50°C. Přitom se uvolni dalši pohlcené plyny/ které se odvádí hrdlem £4. Regenerovaný metanol se odvádi z desorpčni kolony £ potrubim 11 čerpadlem 12 a potrubim 13 zpět na vrch absorpčni kolony £. Páry čpavku z chladicích hadů £ se shromažďuji ve sběrnici 15 par chladivá. Část par čpavku se ze sběrnice 15 odvádi odbočkou 16 do hrdla 17 vařáku £. V mezi trubkovém prostoru vařáku £ čpavek kondenzuje/ shromažďuje se dole a odvádí se jako kondenzát hrdlem 19 do sběrnice 18 pro kapalné chladivo a odtud se přivádí do chladicích hadů £.

Absorpcí čpavku při -40°C a desorpci při -50°C lze za použiti tohoto vynálezu dosáhnout sníženi obsahu oxidu uhličitého z 38 % na 15 %. Absorpčni teplo tohoto velkého množ- 4 240 780 štvi C0₂ odvedeného metanolem je kryto desorpčním teplem. Čpavkové chlazeni ovšem musí navic krýt spotřebu chladu nedokonalou výměnou tepla ochlazovaného plynu a ohřívaných plynu a ztrátu chladu do okolí.

Claims (2)

PŘEDMĚT VrUÁLEZU

1. Způsob výměny tepla mezi absorpcí a desorpci, vyznačený tim, že izoenta lpicky expandovaný absorbent se ohřívá na teplotu nižší, než je teplota absorpce, přičemž prostředkem výměny tepla je chladivo, které po odpařeni při absorpci kondenzuje při desorpci, přičemž zkondenzované chladivo se vrací do absorpce samospádem.

2. Zařízení k prováděni způsobu podle bodu 1, vyznačené tim, že sestává z chladicích hadů /3/ na patrech /2/ absorpční kolony /1/, spojených sběrnici /18/ pro kapalné chladivo a sběrnicí /15/ pro páry chladivá, dále z desorberu /5/ ve spodní části vybaveného vařákem /7/ s hrdlem /17/ pro vstup par chladivá a s hrdlem /19/ pro výstup kondenzátu chladivá, přičemž sběrnice /15/ pro páry chladivá je spojena odbočkou /16/ s hrdlem /17/ pro vstup par chladivá a sběrnice /18/ pro kapalné chladivo je spojena s hrdlem /19/ pro výstup kondenzátu chladivá, přičemž desorber /5/ je umístěn nad chladicími hady /3/ nebo propojka hrdla /19/ pro výstup kondenzátu chladivá a sběrnice /18/ pro kapalné chladivo je vybavena cirkulačním čerpadlem.