EA011604B1 - Способ извлечения диоксида углерода из газа - Google Patents

Способ извлечения диоксида углерода из газа Download PDF

Info

Publication number
EA011604B1
EA011604B1 EA200700815A EA200700815A EA011604B1 EA 011604 B1 EA011604 B1 EA 011604B1 EA 200700815 A EA200700815 A EA 200700815A EA 200700815 A EA200700815 A EA 200700815A EA 011604 B1 EA011604 B1 EA 011604B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
liquid
stage
bar
distillation
Prior art date
Application number
EA200700815A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200700815A1 (ru
Inventor
Расмус Финд
Original Assignee
Юнион Инджиниринг А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34960052&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA011604(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Юнион Инджиниринг А/С filed Critical Юнион Инджиниринг А/С
Publication of EA200700815A1 publication Critical patent/EA200700815A1/ru
Publication of EA011604B1 publication Critical patent/EA011604B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/32—Compression of the product stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу извлечения диоксида углерода из потока газа. Настоящий способ является двухстадийным способом, в соответствии с которым диоксид углерода подвергают сжатию на первой стадии, а оставшийся диоксид углерода извлекают путем абсорбции на одной из последующих стадий. Настоящее изобретение также относится к применению данного способа извлечения диоксида углерода и к установке для извлечения диоксида углерода.

Description

Настоящее изобретение относится к способу извлечения диоксида углерода из газа и его применению. В частности, настоящее изобретение относится к двухстадийному способу извлечения диоксида углерода путем конденсации при температуре, которая близка к температуре тройной точки, но выше нее, и последующей абсорбции газообразного диоксида углерода, который не перешел в жидкое состояние в ходе конденсации. Настоящее изобретение также относится к установке для извлечения диоксида углерода из газа.
Уровень техники
Диоксид углерода - хорошо известный газ, который присутствует в атмосфере. Он в больших количествах выделяется и поступает в атмосферу в результате процессов брожения, кальцинирования известняка и всех видов горения углерода и его соединений. В последние годы на указанные выбросы обращается все больше внимания из-за экологических проблем, связанных с возможным изменением климата, вызванного парниковым эффектом. Поэтому в эти годы была проведена большая работа по созданию процессов извлечения диоксида углерода из газообразных продуктов сгорания. Введение, по возможности, стадии извлечения диоксида углерода может сделать указанные процессы экономически оправданными.
Известны различные способы удаления газообразных компонентов из газового потока. Как особенно подходящий для удаления компонентов из потоков газообразных отходов способ упоминается абсорбция. В патенте США 3266220 предлагается удалять диоксид углерода из газообразных смесей при помощи растворителей, характеризующихся избирательной растворимостью диоксида углерода. В качестве примеров избирательных растворителей приводятся вода, метиловый спирт, ацетон и пропиленкарбонат.
Хорошо известно, что температура тройной точки чистого диоксида углерода при 5,2 бар равна -56,6°С. Это означает, что при атмосферном давлении, независимо от температуры, диоксид углерода не может находиться в жидком состоянии. Для получения жидкости необходимо создать температуру выше -56,6°С и давление по меньшей мере 5,2 бар.
Способ сжижения диоксида углерода, образующегося при брожении спирта или получаемого из других источников, путем конденсации с последующим сжатием, описан в европейский заявке на патент ЕР 1308502. Согласно этому способу конденсация происходит, предпочтительно, при температуре от -20 до -55°С при давлении 19-20 бар. Однако никаких мер по дальнейшему извлечению несконденсировавшегося диоксида углерода в указанном документе не упоминается.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа извлечения диоксида углерода из содержащего СО2 газа.
Автором настоящего изобретения неожиданно было обнаружено, что существует усовершенствованный способ извлечения диоксида углерода из газа, который может быть двухстадийным. Путем сочетания первичной конденсации обрабатываемого газа с последующей абсорбцией газообразного диоксида углерода, который не сконденсировался на первой стадии, возможно осуществить извлечение диоксида углерода с большим выходом, чем было известно ранее, более экономичным путем.
Описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу извлечения диоксида углерода из газа, применению указанного способа и установке для извлечения диоксида углерода из газа.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, включает стадии:
а) подачи сжатого содержащего СО2 газа и/или сжатия содержащего СО2 газа при подаче,
б) охлаждения сжатого газа, полученного на стадии а),
в) разделения газа, полученного на стадии б), при помощи процесса конденсации, в ходе которого указанный газ разделяется на жидкость, обогащенную СО2 (Ь1), и содержащий СО2 газ (С1),
г) абсорбции газа 01, полученного на стадии в), физическим абсорбентом, в ходе которой газ 01 разделяется на жидкость (Ь2) и газ, обедненный СО2 (02),
д) разделения жидкости Ь2, полученной на стадии г), для получения содержащего СО2 газа (03) и жидкости (Ь3),
е) сжатия газа 03, полученного на стадии д), для получения содержащего СО2 газа (04),
ж) перегонки жидкости Ь1, полученной на стадии в), для извлечения жидкого СО2 (Ь5) и газа (05), по существу, свободного от СО2.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, предусматривает извлечение диоксида углерода, по существу, в две стадии. Сначала диоксид углерода извлекают путем конденсации сжатого и охлажденного подаваемого газа. После этого разделения на газ/жидкость оставшийся в потоке газа диоксид углерода извлекают путем осуществления абсорбции указанного потока газа, в ходе которой диоксид углерода, присутствующий в этом газа, поглощают абсорбентом. При последующем отделении диоксида углерода от абсорбента получают вторую порцию диоксида углерода.
На первой стадии (стадия а) способа, соответствующего настоящему изобретению, подаваемый газ сжимают, если этот газ перед подачей уже не имеет достаточно высокого давления. В предпочтительном варианте осуществления газ сжимают при подаче таким образом, что давление составляет по меньшей мере 20 бар. В качестве альтернативы, газ, поступающий в установку, уже имеет повышенное давление,
- 1 011604 равное по меньшей мере 20 бар.
Концентрация диоксида углерода в подаваемом газе будет зависеть от происхождения указанного газа. Однако в предпочтительном варианте осуществления концентрация диоксида углерода составляет по меньшей мере 40% об./об., более предпочтительно по меньшей мере 45% об./об. и даже еще более предпочтительно по меньшей мере 50% об./об.
На стадии б) способа, соответствующего настоящему изобретению, сжатый газ охлаждают до достижения им соответствующей температуры. Как указывалось выше, предпочтительно, чтобы поддерживаемая температура была выше температуры тройной точки -56,6°С. В предпочтительном варианте осуществления газ охлаждают до достижения им температуры ниже -20°С. Охлаждение может быть выполнено в одну или более стадию. Для специалистов в данной области расчет количества и размера теплообменников, необходимых для оптимизации данного процесса охлаждения, является стандартной процедурой.
Газ, который теперь имеет повышенное давление и пониженную температуру, на стадии в) разделяют при помощи процесса конденсации на жидкость, обогащенную СО2 (Ь1), и содержащий СО2 газ (01). В предпочтительном варианте осуществления указанный процесс конденсации представляет собой однократную равновесную перегонку. Под термином «жидкость, обогащенная СО2» в данном документе понимается жидкая фаза, в которой содержание жидкого СО2 составляет по меньшей мере 95 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 97 мас.%, даже еще более предпочтительно по меньшей мере 98,5 мас.%.
При осуществлении однократной равновесной перегонки необходимо регулировать давление и температуру с тем, чтобы обеспечить конденсацию диоксида углерода и предотвратить выпадение твердого диоксида углерода. Предпочтительно, чтобы однократная равновесная перегонка осуществлялась при давлении, при котором в результате конденсации из газа извлекается от 50 до 65% диоксида углерода.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения температура содержащего СО2 газа 01, покидающего колонну однократной равновесной перегонки, составляет от -30 до -70°С, более предпочтительно от -44,1 до -56°С, даже еще более предпочтительно от -46,1 до -50,1°С, наиболее предпочтительно от -47,6 до -48,6°С, а давление указанного газа составляет от 10 до 200 бар, более предпочтительно от 12 до 50 бар, даже еще более предпочтительно от 20 до 40 бар, наиболее предпочтительно от 28 до 32 бар. Температура жидкости Ь1, покидающей колонну однократной равновесной перегонки, составляет от -30 до -55°С, более предпочтительно от -45 до -53°С, даже еще более предпочтительно от -47 до -51°С, наиболее предпочтительно от -48,5 до -49,5°С, а давление указанной жидкости составляет от 10 до 200 бар, более предпочтительно от 14 до 27 бар, более предпочтительно от 16 до 22 бар, наиболее предпочтительно от 17,5 до 18,5 бар.
В качестве альтернативы, поток жидкости Ь1 может быть охлажден до температуры ниже -55°С, что вызывает затвердевание диоксида углерода, и, следовательно, диоксид углерода отводят из установки в виде твердого сухого льда.
На указанной стадии однократной равновесной перегонки в жидкость, обогащенную СО2, переходит более половины имеющегося диоксида углерода. Однако значительное количество диоксида углерода покидает колонну однократной равновесной перегонки в потоке холодного газа 01. Для извлечения указанного значительного количества диоксида углерода на стадии г) поток холодного газа 01 пропускают через абсорбционную колонну.
В абсорбционной колонне газ 01 разделяется на жидкость (Ь2), содержащую большую часть (что составляет более 90%) диоксида углерода, поступающего в абсорбционную колонну, и газ, обедненный СО2 (02). Под термином «газ, обедненный СО2» в настоящем документе понимается газ, парциальное давление паров диоксида углерода в котором составляет менее 3 бар, предпочтительно менее 1,5 бар, более предпочтительно менее 1 бар.
Абсорбент, используемый для поглощения газообразного диоксида углерода, может представлять собой любой известный растворитель, способный абсорбировать диоксид углерода. Однако предпочтительно использовать абсорбент, поглощение диоксида углерода которым имеет физический, а не химический характер, так как тогда для последующего отделения диоксида углерода от абсорбента потребуется меньше энергии. Примеры предпочтительных абсорбентов включают ЖЬЕХОЬ, метанол и пропиленкарбонат. В настоящее время наиболее предпочтительным абсорбентом является метанол, поскольку абсорбционные свойства метанола повышаются с уменьшением температуры. Следовательно, нагревания холодного газа 01 перед стадией абсорбции не требуется. Кроме того, минимизируется потребление энергии при последующей однократной равновесной перегонке.
Температура жидкости Ь2, покидающей абсорбционную колонну, зависит от того, какой абсорбент используется. Если в качестве абсорбента используется метанол, температура метанола, поступающего в абсорбционную колонну, составляет от -44 до -52°С, более предпочтительно от -46 до -50°С, даже еще более предпочтительно около -48°С. Однако, если в качестве абсорбента используется 8ЕБЕХОБ. его температура на входе в абсорбционную колонну составляет от 0 до 10°С, более предпочтительно от 2 до 8°С, даже еще более предпочтительно от 4 до 6°С.
- 2 011604
Это различие обусловлено тем фактом, что вязкость ЖЬЕХОЬа при понижении температуры возрастает. При температуре ниже приблизительно 0°С вязкость 8ЕЬЕХОЬа достигает уровня, при котором обращение с ним становится затруднительным. Следовательно, если в качестве абсорбента используется 8ЕЬЕХОЬ, температуру необходимо поддерживать равной 0°С или выше. Кроме того, потребуется подогревание газового потока 01 перед его подачей в абсорбционную колонну. Специалистам в данной области известны способы определения соответствующей температуры, которую должен иметь любой используемый абсорбент при подаче в абсорбционную колонну, если известны физические свойства этого абсорбента.
В том случае, когда абсорбентом является метанол, температура жидкости Ь2 составляет от -23,7 до -31,7°С, более предпочтительно от -25,7 до -29,7°С, наиболее предпочтительно от -27,2 до -28,2°С, а давление указанной жидкости составляет от 26 до 50 бар, более предпочтительно от 28 до 45 бар, наиболее предпочтительно от 29,5 до 30,5 бар.
В том случае, когда абсорбентом является ЖЬЕХОЬ, температура жидкости Ь2 составляет от 5 до 20°С, более предпочтительно от 10 до 17°С, даже еще более предпочтительно лежит в диапазоне от 12 до 15°С.
Для отделения диоксида углерода от абсорбента жидкость (Ь2), предпочтительно, подвергают однократной равновесной перегонке на следующей стадии д) способа, соответствующего настоящему изобретению. Это разделение может быть осуществлено в одной или нескольких последовательных колоннах однократной равновесной перегонки. Кроме того, однократная равновесная перегонка может быть осуществлена в режиме низкого давления или в режиме высокого давления или при их сочетании. Специалисты в данной области способны подобрать наиболее подходящую комбинацию количества, размеров и типа колонн однократной равновесной перегонки.
В случае, если абсорбентом на стадии г) является метанол, температура содержащего СО2 газа (03) на выходе из колонны однократной равновесной перегонки составляет от -23,5 до -33,5°С, более предпочтительно от -25,5 до -31,5°С, наиболее предпочтительно от -27,5 до -29,5°С. Давление указанного газа лежит в диапазоне от 5 до 20 бар, если газ выходит из колонны высокого давления, и в диапазоне от давления ниже атмосферного, 0,5 бар, до 3 бар, если газ выходит из колонны низкого давления.
Газ, выходящий из колонны (колонн) однократной равновесной перегонки, впоследствии сжимают (стадия е). Для специалистов в данной области определение количества и размера компрессоров, необходимых для осуществления такой стадии сжатия наиболее соответствующим образом, является стандартной процедурой. Если используется более одной колонны однократной равновесной перегонки, газ, выходящий из каждой колонны, может быть подвергнут сжатию отдельно перед смешиванием. В качестве альтернативы, газы, выходящие из всех колонн, могут быть смешаны перед сжатием.
В случае, если в качестве абсорбента используется метанол, температура газа 04, на входе в колонну однократной равновесной перегонки составляет от -44 до -52°С, более предпочтительно от -46 до -50°С, наиболее предпочтительно от -47,5 до -48,5°С, а давление указанной жидкости лежит в диапазоне от 14 до 22 бар, более предпочтительно от 16 до 20 бар, наиболее предпочтительно от 17,5 до 18,5 бар.
Практически любой газ, образующийся в процессе горения, содержит некоторое количество воды. Если в газе, обрабатываемом способом, соответствующим настоящему изобретению, присутствует вода, то для предотвращения образования отложений твердофазной воды в установке ее следует удалить. Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения воду перед охлаждением газа на стадии б) удаляют. Предпочтительно, воду удаляют до такой степени, когда давление ее точки росы составляет менее -55°С.
Специалистам в данной области известны различные способы удаления воды из газов, поэтому, в зависимости от химического состава конкретного обрабатываемого газа, нетрудно выявить наиболее подходящий способ. Примеры таких способов включают адсорбцию на молекулярных ситах, силикагелем, активированным оксидом алюминия и другими поглотителями, пригодными для обезвоживания до низкой температуры точки росы.
Жидкость Ь3, выходящая из колонны (колонн) однократной равновесной перегонки, состоит, по большей части, из абсорбента, в котором в небольшой концентрации присутствует диоксид углерода. Если не предусматривается повторного использования абсорбента, то большое его количество подлежит утилизации. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления указанную жидкость рециркулируют в абсорбционную колонну. В результате значительно снижается непроизводительное использование абсорбента и повышается степень извлечения диоксида углерода.
Газ 04 на входе в перегонную колонну содержит небольшое количество абсорбента, если не предпринято специальных мер по извлечению этой примеси. Следовательно, в предпочтительном варианте настоящего изобретения следовые количества абсорбента извлекают из жидкости, полученной на стадии е), при помощи фильтрации.
Специалистам в данной области известно, как осуществить фильтрацию наиболее соответствующим химическому составу, температуре и давлению газа 04, выходящего из компрессорного оборудования на стадии е), образом. Примеры подходящих способов включают адсорбцию на молекулярных ситах, силикагелем, активированным оксидом алюминия, активированным углем и другими абсорбентами, при
- 3 011604 годными для извлечения органических соединений из газов, содержащих диоксид углерода.
Жидкость Ь1 и газ С4. полученные на стадии в) и стадии е), соответственно, могут быть подвергнуты перегонке с целью очистки жидкого диоксида углерода. Указанные два потока могут быть смешаны в перегонной колонне или подвергнуты перегонки раздельно и затем смешаны перед подачей на хранение. Если, как описано выше, в данный способ включена фильтрация газа 04, стадия фильтрации осуществляют перед перегонкой.
В способе, соответствующем настоящему изобретению, газы 02 и 05, выходящие из абсорбционной колонны на стадии г) и упоминаемой выше перегонной колонны (колонн), соответственно, рециркулируют в процесс или утилизируют путем сжигания. В предпочтительном варианте осуществления указанные газы перед сжиганием подвергают расширению для извлечения энергии.
Чистота жидкого диоксида углерода Ь5, выходящего из перегонной колонны (колонн), будет зависеть от параметров осуществления каждой стадии данного способа. Требуются различные степени чистоты, обусловленные последующим использованием получаемого продукта. Если, например, диоксид углерода используют в качестве компонента продуктов питания, жидкий диоксид углерода должен быть практически абсолютно чистым. Напротив, если его используют в огнетушителях, требования в отношении чистоты менее строгие. Однако в предпочтительном варианте осуществления чистота продукта составляет по меньшей мере 99,5%.
Примеры предпочтительных вариантов использования получаемого жидкого диоксида углерода включают введение в качестве пищевого компонента в безалкогольные напитки и другие пищевые продукты.
Диоксид углерода может быть извлечен из всех видов газов. В целом, все газы, характеризующиеся парциальным давлением диоксида углерода выше определенной величины, позволяющим его сконденсировать, и составом компонентов, которые после конденсации могут быть разделены путем перегонки, могут быть подвергнуты обработке способом, соответствующим настоящему изобретению. Однако объектом настоящего изобретения является использование данного способа для извлечения диоксида углерода из газа, поступающего с установки для производства водорода или синтез-газа.
В наиболее предпочтительном варианте подаваемый содержащий С02 газ представляет собой отходящий газ установки для производства водорода, а газы 02 и 05 рециркулируют в указанную установку для производства водорода.
Настоящее изобретение также относится к установке для извлечения диоксида углерода из потока газа. Такая установка (показанная в виде технологической схемы на фиг. 1) включает, если нужно, компрессор (А), соединенный с охлаждающим устройством (В), причем охлаждающее устройство соединено с конденсатором (С), имеющим отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстие для выхода газа указанного конденсатора (С) соединено с абсорбционной колонной (Ό), имеющей отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстие для выхода жидкости соединено с одним или более последовательных разделителей (Е), каждое из которых имеет отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстия для выхода газа разделителей (Е) соединены с одним или более компрессором (Е), а выходное отверстие указанного компрессора (компрессоров) (Е), если необходимо, соединено с одной или более перегонной колонной (О), и отверстие для выхода жидкости конденсатора (С) соединено с одной или более перегонной колонной (О').
Компрессоры А и Е, соответственно, могут представлять собой любой тип компрессоров, подходящий для обработки соответствующего газа. В качестве примеров подходящих компрессоров можно упомянуть турбокомпрессор, винтовой компрессор и поршневой компрессор. Особенно предпочтительными являются те компрессоры, которые имеют высокую политропную эффективность и, следовательно, низкое энергопотребление.
Охлаждающее устройство В может представлять собой холодильник любого типа, пригодный для охлаждения сжатого газа. Специалист в данной области легко может подобрать охлаждающее устройство в зависимости от температуры, которую нужно получить, и химического состава обрабатываемого газа.
Конденсатор (С) и разделитель (разделители) (Е), предпочтительно, представляют собой колонны однократной равновесной перегонки. Указанные колонны могут относиться к любому типу колонн однократной равновесной перегонки, известному в данной области. Специалисты могут легко определить, что именно необходимо для получения требуемых на каждой стадии результатов: одна или более колонна однократной равновесной перегонки высокого давления, либо одна или более колонна однократной равновесной перегонки низкого давления, либо их сочетание. Специалистам в данной области также известно как определить, можно ли достичь необходимого результата наиболее приемлемым образом, используя только одну колонну, или нужно использовать две или более колонны, соединенные последовательно или параллельно.
Используемая абсорбционная колонна (Ό) может относиться к любому типу колонн, известному в данной области и пригодному для осуществления поглощения газообразного диоксида углерода абсорбентом. Наиболее подходящим для использования типом абсорбционных колонн является нормально упакованная насадочная колонна с низким перепадом давления, однако, также могут быть использованы
- 4 011604 колонны тарельчатого типа.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данная установка включает водоотделитель, предназначенный для удаления воды из газового потока. Процесс обезвоживания газового потока хорошо известен в данной области, и специалистам будет нетрудно подобрать водоотделитель, подходящий для выполнения обезвоживания. Однако предпочтительно использовать установку по обезвоживанию Т8Л адсорбер с молекулярными ситами.
В другом предпочтительном варианте осуществления установка, соответствующая настоящему изобретению, включает, кроме того, фильтр для удаления следовых количеств абсорбента. Специалистам в данной области известны способы подбора наиболее подходящего типа фильтра по известным параметрам, таким как тип абсорбента, а также температура и давление фильтруемой жидкости. Примеры предпочтительных фильтров включают фильтровальную установку Т8Л адсорбер с молекулярными ситами или активированным углем.
Перегонная колонна (колонны) (С) может относиться к любому типу колонн, известному в данной области и пригодному для перегонки жидкого диоксида углерода. Наиболее подходящими для использования перегонными колоннами являются нормально упакованные насадочные колонны с низким перепадом давления, однако, также могут быть использованы колонны тарельчатого типа.
Как указывалось выше, газы С2 и С5 перед утилизацией путем сжигания могут быть подвергнуты расширению с целью извлечения энергии. Действительно, возможен возврат около 8-10% энергии. Следовательно, одним из предпочтительных вариантов осуществления предусматривается установка, включающая с этой целью расширитель. Примером подходящего расширителя, который может быть использован в данной установке, является турбодетандер, осуществляющий выработку электроэнергии или непосредственное сжатие.
Для специалистов расчет количества и размеров каждого из упоминаемых выше устройств, входящих в данную установку, с целью обеспечения наиболее приемлемого режима ее работы, является стандартной процедурой, если известны массовый расход, химический состав, температура и давление каждого потока.
При подборе материалов, из которых должно быть изготовлено каждое из указанных устройств, особое внимание следует уделить температуре, давлению, химическим и физическим свойствам обрабатываемых газов и жидкостей. Однако такой анализ не выходит за рамки компетенции специалистов в данной области.
Кроме того, любой специалист хорошо знает, что подбор параметров процесса и их регулирование будут зависеть от химического состава газа, поступающего в установку, а также от химического состава и физических условий, при которых находятся газы и жидкости на каждой стадии осуществления настоящего способа. Расчеты для определения количества и размеров теплообменников с целью минимизации энергопотребления при охлаждении являются для специалистов в данной области стандартной процедурой.
Альтернативный вариант установки для осуществления извлечения диоксида углерода из потока газа в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 2.
Установка, показанная на фиг. 2, отличается от установки, показанной на фиг. 1, тем, что в ней не осуществляется перегонка потока газа С4, и что указанный поток газа С4 рециркулируют и смешивают с потоком подаваемого сжатого газа перед подачей в необязательно имеющийся водоотделитель. Поток газа С5, выходящий из перегонной колонны С', также рециркулируют и смешивают с потоком подаваемого сжатого газа после необязательно имеющегося водоотделителя. Кроме того, рециркулируют поток газа С2. В предпочтительном варианте осуществления поток газа С2 рециркулируют в установку по производству водорода.
Далее настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления и на фиг. 1. На указанной фигуре изображена технологическая схема способа извлечения СО2 в соответствии с настоящим изобретением.
Данные по давлению и температуре, а также составу основных химических компонентов представлены в приведенной ниже таблице. Все значения давления представляют собой полное (абсолютное) давление.
- 5 011604
Физические и химические свойства отдельных потоков газов и жидкостей
Давление, бар Температура, °С со2, кг/ч Вода, кг/ч Метан, кг/ч Метанол, кг/ч
Подаваемый газ 13 30 26760 163 2568 не обнаруж.
Газ, поступающий в водоотделитель 31 10 26760 10 2568 не обнаруж.
Газ, поступающий в колонну (С) 30 -39 26760 не обнаруж. 2568 не обнаруж.
Газ, выходящий из колонны (С) (61) 30 -48 12382 не обнаруж. 2451 не обнаруж.
Жидкость, выходящая из колонны (С) (Е1) 18 -49 14378 не обнаруж. 118 не обнаруж.
Г аз, выходящий из колонны (ϋ) (02) 18 -50 919 не обнаруж. 2177 1
Жидкость, выходящая из колонны (ϋ) (1.2) 30 -28 14900 не обнаруж. 274 62561
Газ, выходящий из колонны (Е) (63) 7 -30 1332 не обнаруж. 146 1
Жидкость, выходящая из колонны (Е) (ЬЗ) 7 -30 13385 не обнаруж. 81 62560
Газ, выходящий из колонны (Е’) (03’) 1,2 -45 9868 не обнаруж. 81 7
Газ, поступающий на фильтр 23 30 11200 не обнаруж. 226 8
Газ, поступающий в колонну (0) (04) 18 -49 11043 не обнаруж. 170 не обнаруж.
Жидкость, выходящая из колонн (0+0’) (Ь5) 18 -29 24578 не обнаруж. не обнаруж. не обнаруж.
Газ, выходящий из колонн (0+6’) (05) 18 -42 1277 не обнаруж. 294 не обнаруж.
Газ, подаваемый в установку, представляет собой отходящий газ процесса адсорбции с перепадом давления, поступающий с установки для производства водорода. Этот газ поступает на установку при температуре около 30°С и давлении около 1,3 бар. Массовый расход подаваемого потока составляет в целом около 34440 кг/ч, в котором массовый расход диоксида углерода достигает 26760 кг/ч. Другие его химические составляющие - это вода (163 кг/ч), водород (752 кг/ч) и монооксид углерода (4050 кг/ч).
Во время подачи этот газ сжимают при помощи турбокомпрессора. После сжатия газ поступает в водоотделитель при давлении 31 бар и температуре 10°С, понижение температуры является результатом предварительного охлаждения сжатого газа. В водоотделителе, который относится к типу Т8Л адсорбера с активированным оксидом алюминия/молекулярными ситами, вода удаляется до такой степени, что ее присутствие в газе, выходящем из водоотделителя, не обнаружимо.
На следующей стадии газ охлаждают до температуры около -39°С. Для этого используют холодильную установку, которая представляет собой каскадное устройство с хладагентами ί.Ό2/ΝΗ3,. В контуре СО2 газ охлаждается до -48°С, а в контуре ΝΗ3 до -29°С.
На входе в колонну однократной равновесной перегонки (С) химический состав сжатого и охлажденного газа тот же, что и подаваемого газа, за исключением удаленной воды. Колонна однократной равновесной перегонки представляет собой простой барабанный сепаратор. В результате процесса однократной равновесной перегонки диоксид углерода разделяется на поток жидкости (Ь1) и поток газа (С1).
Жидкий диоксид углерода (Ь1) выходит из колонны однократной равновесной перегонки под давлением 18 бар, при температуре -49°С с массовым расходом 14378 кг/ч и содержит только следовые количества метана (118 кг/ч), а водород, азот и монооксид углерода даже в меньших количествах. При последующей перегонке указанной жидкости эти следы примесей удаляют до уровня, который в выходящей из колонны жидкости не обнаруживается. Для этого используют насадочную колонну перегонки (С).
Массовый расход диоксида углерода в потоке газа, выходящем из указанной колонны однократной равновесной перегонки (С), составляет до 12382 кг/ч. Этот диоксид углерода извлекают на следующей стадии абсорбции, используя в качестве абсорбента метанол. Более конкретно, абсорбент представляет собой метанол степени чистоты АА с содержанием воды 0,1%. Абсорбционная колонна (Ό) представляет собой насадочную колонну. Диоксид углерода выходит из этой колонны в газовой фазе (С2) или как по
- 6 011604 глощенный жидкой фазой компонент (Ь2).
Газовая фаза (62) выходит из колонны (Ό) под давлением 18 бар и при температуре -50°С. Массовый расход диоксида углерода в газовой фазе составляет всего лишь 919 кг/ч, тогда как массовый расход метана равен 2177 кг/ч. Жидкая фаза (Ь2) выходит из колонны (Ό) под давлением 30 бар и при температуре -28°С. Массовый расход диоксида углерода в жидкой фазе, выходящей из указанной колонны, равен 14900 кг/ч. В указанной жидкой фазе также содержится значительное количество метана (274 кг/ч).
Жидкую фазу Ь2 далее подвергают однократной равновесной перегонке в двух соединенных последовательно колоннах однократной равновесной перегонки. Первая колонна (Е) является колонной высокого давления, а вторая колонна (Е') - колонной низкого давления. В колонне высокого давления диоксид углерода мгновенно испаряется при повышенном давлении, так что извлечение диоксида углерода происходит в диапазоне давлений компрессора, тем самым минимизируется энергопотребление. Эта колонна является насадочной колонной. Оставшийся диоксид углерода извлекают при мгновенном испарении при более низком давлении. Затем растворитель повторно доводят до кипения, чтобы гарантировать высокую степень извлечения диоксида углерода в верхней части абсорбера и, таким образом, низкое остаточное содержание диоксида углерода в жидкости. Для дальнейшего снижения содержания диоксида углерода в жидкости также возможно использовать вакуумное испарение.
Давление и температура газа 63, а также жидкости Ь3, выходящих из колонны однократной равновесной перегонки высокого давления, составляют 7 бар и -30°С, соответственно. Значения массового расхода приведены в таблице. Жидкую фазу Ь3 направляют в колонну однократной равновесной перегонки низкого давления (Е'). Давление и температура газа (63'), выходящего из колонны низкого давления, составляют 1,2 бар и -45°С. Жидкую фазу, выходящую из колонны низкого давления, рециркулируют в абсорбционную колонну для повторного использования метанола. В то же время, диоксид углерода, оставшийся в указанной жидкой фазе, не теряется, а возвращается в абсорбционную колонну.
Поток газа, выходящий из колонны низкого давления, перед смешиванием с потоком газа, выходящим из колонны высокого давления, сжимают. Затем смесь двух указанных газов подвергают дальнейшему сжатию до достижения давления 23 бар при температуре 30°С, после чего указанную смесь подают на фильтр, где извлекаются следовые количества метанола. Фактически, в данном предпочтительном варианте осуществления концентрация метанола снижается до такого уровня, что в потоке, покидающем фильтр, его обнаружить невозможно. В качестве фильтра используют фильтровальную установку Τ8Ά адсорбер с молекулярными ситами, а компрессоры представляют собой винтовые компрессоры с масляной смазкой.
Поток отфильтрованной жидкости поступает в перегонную колонну (6) под давлением 18 бар и при температуре -49°С. Жидкость, выходящую из этой перегонной колонны (6), перед подачей на хранение смешивают с жидкостью, выходящей из перегонной колонны (6'). Массовый расход диоксида углерода в этих потоках (6+6') составляет 24578 кг/ч и равен общему массовому расходу объединенного потока, поскольку в нем не содержится каких-либо поддающихся обнаружению примесей.
Газы, выходящие из двух колонн перегонки, перед подачей в турбодетандер смешивают. В турбодетандер направляют также газ, выходящий из абсорбера 62. Газ, выходящий из турбодетандера, утилизируют путем сжигания. Целью расширения указанных газов является извлечение энергии. В данном предпочтительном варианте осуществления возврат энергии составляет 3%. Используемые для минимизации энергопотребления холодный и горячий потоки здесь не описываются.

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ извлечения СО2 из содержащего СО2 газа, включающий стадии:
    а) подачи в установку сжатого содержащего СО2 газа и/или сжатия содержащего СО2 газа при подаче,
    б) охлаждения сжатого газа, полученного на стадии а),
    в) разделения газа, полученного на стадии б), при помощи процесса конденсации, в ходе которого указанный газ разделяют на жидкость, обогащенную СО2 (Ь1), и содержащий СО2 газ (61),
    г) абсорбции газа 61, полученного на стадии в), физическим абсорбентом, в ходе которой газ 61 разделяется на жидкость (Ь2) и газ, обедненный СО2 (62),
    д) разделения жидкости (Ь2), полученной на стадии г), для получения содержащего СО2 газа (63), и жидкости (Ь3),
    е) сжатия газа (63), полученного на стадии д), для получения содержащего СО2 газа (64),
    ж) перегонки жидкости (Ь1), полученной на стадии в), для излечения жидкого СО2 (Ь5) и газа (65), в значительной степени свободного от СО2.
  2. 2. Способ по п.1, в котором указанный содержащий СО2 газ на стадии а) подают в установку в виде сжатого газа, имеющего давление по меньшей мере 20 бар, либо сжимают в процессе подачи таким образом, чтобы его давление достигло 20 бар.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором сжатый газ на стадии б) охлаждают до достижения им температуры ниже -20°С.
    - 7 011604
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором процесс конденсации на стадии в) представляет собой однократную равновесную перегонку.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором температура содержащего СО2 газа (С1), полученного на стадии в), лежит в диапазоне от -30 до -70°С, более предпочтительно от -44,1 до -56°С, даже еще более предпочтительно от -46,1 до -50,1°С, наиболее предпочтительно от -47,6 до -48,6°С, а давление указанного газа находится в диапазоне от 10 до 200 бар, более предпочтительно от 12 до 50 бар, даже еще более предпочтительно от 20 до 40 бар, наиболее предпочтительно от 28 до 32 бар, а температура жидкости (Ъ1), полученной на стадии в), лежит в диапазоне от -30 до -55°С, более предпочтительно от -45 до -53°С, даже еще более предпочтительно от -47 до -51°С, наиболее предпочтительно от -48,5 до -49,5°С, а давление указанной жидкости находится в диапазоне от 10 до 200 бар, более предпочтительно от 14 до 27 бар, даже еще более предпочтительно от 16 до 22 бар, наиболее предпочтительно от 17,5 до 18,5 бар.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором абсорбент на стадии г) является жидким, выбранным из группы, состоящей из 8ЕЬЕХОЬ, метанола и пропиленкарбоната.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором отделение жидкости (Ь2) на стадии д) происходит в процессе однократной равновесной перегонки.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором жидкость (Ь2) подвергается однократной равновесной перегонке на одной или нескольких последовательных стадиях однократной равновесной перегонки и в котором газы, полученные на каждой стадии однократной равновесной перегонки, сжимают до или после смешивания.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, дополнительно включающий стадию удаления воды из газа перед охлаждением газа на стадии б).
  10. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором жидкость (Ь3), полученную на стадии д), рециркулируют и смешивают с абсорбентом, используемым для абсорбции газа (01) на стадии г).
  11. 11. Способ по любому из пп.1-10, дополнительно включающий стадию фильтрации газа (С4), полученного на стадии е).
  12. 12. Способ по любому из пп.1-11, дополнительно включающий стадию перегонки жидкости (Ь1), полученной на стадии в), и газа (04), полученного на стадии е), для извлечения жидкого СО2 (Ь5) и газа (05), по существу, свободного от СО2.
  13. 13. Способ по п.12, в котором поток жидкости (Ь1) и поток газа (04) подвергают перегонке отдельно или смешивают в перегонной колонне.
  14. 14. Способ по любому из пп.1-13, в котором газ (02), полученный на стадии г), и газ (05) перерабатывают для повторного использования или утилизируют путем сжигания.
  15. 15. Способ по п.14, в котором газы (02) и (05) перед сжиганием подвергают расширению для извлечения энергии.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-15, в котором получаемый жидкий СО2 (Ь5) предпочтительно имеет чистоту по меньшей мере 99,5%.
  17. 17. Способ по любому из пп.1-16, в котором содержащий СО2 газ является отходящим газом процесса получения водорода, а газы (02) и (05) рециркулируют в установку по производству водорода.
  18. 18. Способ по любому из пп.1-11, в котором газ (04), полученный на стадии е), рециркулируют и смешивают с потоком подаваемого сжатого газа, полученного на стадии а), и в котором газ (05), полученный на стадии ж), рециркулируют и смешивают с потоком подаваемого сжатого газа, полученного на стадии а).
  19. 19. Способ по п.18, в котором поток газа (02) рециркулируют в установку по производству водорода.
  20. 20. Установка для извлечения СО2 из содержащего СО2 газа, включающая охлаждающее устройство (В), причем охлаждающее устройство соединено с конденсатором (С), имеющим отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстие для выхода газа указанного конденсатора (С) соединено с абсорбционной колонной (Ό), имеющей отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстие для выхода жидкости соединено с одной или более последовательными колоннами однократной равновесной перегонки (Е), каждая из которых имеет отверстие для выхода газа и отверстие для выхода жидкости, причем отверстия для выхода газа указанной колонны (колонн) однократной равновесной перегонки (Е) соединены с одним или более компрессором (Е) и отверстие для выхода жидкости конденсатора (С) соединено с одной или более перегонной колонной (0').
  21. 21. Установка по п.20, включающая компрессор (А), соединенный с охлаждающим устройством (В).
  22. 22. Устройство по п.20 или 21, в котором выходное отверстие компрессора (компрессоров) (Е) соединено с одной или более перегонной колонной (0).
  23. 23. Установка по любому из пп.20-22, дополнительно включающая водоотделитель, расположенный перед охлаждающим устройством (В).
    - 8 011604
  24. 24. Установка по любому из пп.20-23, дополнительно включающая фильтр для удаления следовых количеств абсорбента из газа, выходящего из компрессора (компрессоров) (Е), расположенный между указанным компрессором (компрессорами) (Е) и перегонной колонной (колоннами) (С).
  25. 25. Установка по любому из пп.20-24, дополнительно включающая расширитель для расширения газа (С2), выходящего из абсорбционной колонны (О), и газа (С5), выходящего из перегонной колонны (колонн) (С), для извлечения энергии.
  26. 26. Применение способа по любому из пп.1-19 для извлечения СО2 из газа, поступающего с установки для производства водорода или для производства синтез-газа.
EA200700815A 2004-10-08 2005-06-01 Способ извлечения диоксида углерода из газа EA011604B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200401543 2004-10-08
PCT/DK2005/000006 WO2006037320A1 (en) 2004-10-08 2005-01-07 Method for recovery of carbon dioxide from a gas
PCT/DK2005/000362 WO2006037323A1 (en) 2004-10-08 2005-06-01 Method for recovery of carbon dioxide from a gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200700815A1 EA200700815A1 (ru) 2007-10-26
EA011604B1 true EA011604B1 (ru) 2009-04-28

Family

ID=34960052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200700815A EA011604B1 (ru) 2004-10-08 2005-06-01 Способ извлечения диоксида углерода из газа

Country Status (21)

Country Link
US (1) US8475566B2 (ru)
EP (1) EP1804956B1 (ru)
JP (1) JP5349798B2 (ru)
KR (1) KR101196015B1 (ru)
CN (1) CN100579631C (ru)
AU (1) AU2005291723B2 (ru)
BR (1) BRPI0516571B1 (ru)
CA (1) CA2582439C (ru)
DK (1) DK1804956T3 (ru)
EA (1) EA011604B1 (ru)
EG (1) EG24826A (ru)
ES (1) ES2445335T3 (ru)
HK (1) HK1110542A1 (ru)
MX (1) MX2007004002A (ru)
MY (1) MY144376A (ru)
NO (1) NO20072361L (ru)
PL (1) PL1804956T3 (ru)
PT (1) PT1804956E (ru)
SI (1) SI1804956T1 (ru)
WO (2) WO2006037320A1 (ru)
ZA (1) ZA200703404B (ru)

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4687184B2 (ja) * 2005-03-29 2011-05-25 三菱マテリアル株式会社 酸性ガスを含む混合ガスの精製方法及びその装置
MX2008000817A (es) * 2005-07-18 2008-03-14 Union Engineering As Un metodo para la recuperacion de dioxido de carbon de alta pureza a partir de una fuente gaseosa que comprende compuestos de nitrogeno.
AR068841A1 (es) * 2007-10-12 2009-12-09 Union Engeneering As Remocion de dioxido de carbono de un gas de alimentacion
GB2457950A (en) * 2008-03-01 2009-09-02 Cyril Timmins Improved process for the capture and disposal of carbon dioxide
WO2009109737A2 (en) * 2008-03-01 2009-09-11 Cyril Timmins Improved method for the capture and disposal of carbon dioxide in an energy conversion process
GB0808385D0 (en) 2008-05-08 2008-06-18 Naneum Ltd A condensation apparatus
EP2328673A1 (en) * 2008-07-16 2011-06-08 Union Engineering A/S Method for purification of carbon dioxide using liquid carbon dioxide
US8535417B2 (en) * 2008-07-29 2013-09-17 Praxair Technology, Inc. Recovery of carbon dioxide from flue gas
ES2476640T3 (es) 2008-07-29 2014-07-15 Union Engineering A/S Método para recuperación de di�xido de carbono de alta pureza
EP2149769A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-03 BP Alternative Energy International Limited Separation of carbon dioxide and hydrogen
WO2010074565A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Twister B.V. Method of removing carbon dioxide from a fluid stream and fluid separation assembly
JP5479949B2 (ja) * 2009-04-08 2014-04-23 株式会社東芝 測定装置、測定方法、及び二酸化炭素回収システム
KR100983677B1 (ko) * 2009-06-30 2010-09-24 한국전력공사 산성 가스 흡수 분리 시스템 및 방법
US9163188B2 (en) * 2009-07-24 2015-10-20 Bp Alternative Energy International Limited Separation of carbon dioxide and hydrogen
US20120118012A1 (en) * 2009-07-24 2012-05-17 Michael Edward Bailey Separation of gases
DE102009035389A1 (de) * 2009-07-30 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Schadstoffentfernung aus Kohlendioxid und Vorrichtung zur dessen Durchführung
AT508250B1 (de) * 2009-09-11 2010-12-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen, wie abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder abgase aus synthesegasanlagen
FR2954179B1 (fr) * 2009-12-22 2014-03-28 Air Liquide Procede et appareil de sechage et de compression d'un flux riche en co2
WO2011095759A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-11 Bp Alternative Energy International Limited Separation of gases
KR101106195B1 (ko) * 2010-06-07 2012-01-20 대성산업가스 주식회사 이산화탄소 정제 및 액화 장치 및 그 방법
CN102946972B (zh) 2010-06-17 2016-01-06 由宁工程有限公司 利用液态二氧化碳来净化二氧化碳的方法和装置
CA2802231A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Union Engineering A/S High pressure recovery of carbon dioxide from a fermentation process
EP2590898B1 (en) * 2010-07-09 2020-12-09 Arnold Keller Carbon dioxide capture and liquefaction
US20120090464A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Allam Rodney J Capturing Carbon Dioxide From High Pressure Streams
WO2012069063A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Union Engineering A/S Continuous production of high purity carbon dioxide
US20120152120A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Uop Llc Production of carbon dioxide from synthesis gas
FR2969746B1 (fr) 2010-12-23 2014-12-05 Air Liquide Condensation d'un premier fluide a l'aide d'un deuxieme fluide
CA2825266C (en) * 2011-03-10 2016-01-26 Uop Llc Processes and systems for removing acid gas from syngas
MX366305B (es) * 2011-06-10 2019-07-04 Steeper Energy Aps Proceso y aparato para producir hidrocarburos liquidos.
CN102517097A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 李德全 一种改进型低温甲醇洗及装置
US20130145773A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 General Electric Company Method and system for separating co2 from n2 and o2 in a turbine engine system
US9593883B2 (en) 2011-12-27 2017-03-14 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Module for treatment of carbon dioxide and treatment method thereof
CN102980374B (zh) * 2012-12-18 2016-06-22 杭州快凯高效节能新技术有限公司 高纯度液体二氧化碳的制备方法及装置
US9073001B2 (en) * 2013-02-14 2015-07-07 The Boeing Company Monolithic contactor and associated system and method for collecting carbon dioxide
JP5739486B2 (ja) * 2013-07-26 2015-06-24 株式会社神戸製鋼所 分離方法及び分離装置
TWI516302B (zh) 2013-12-11 2016-01-11 財團法人工業技術研究院 循環塔二氧化碳捕獲系統、碳酸化爐、煅燒爐及其使用方法
US9352273B2 (en) * 2014-02-25 2016-05-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Dehydration-compression system and CO2 recovery system
US10436518B2 (en) * 2014-04-04 2019-10-08 Climeon Ab Removal of non-condensable gases from a closed loop process
US9453174B2 (en) 2014-06-26 2016-09-27 Uop Llc Apparatuses and methods for removing impurities from a hydrocarbon stream
CN104437004B (zh) * 2014-11-25 2016-04-06 赛鼎工程有限公司 一种适合低温甲醇洗过程中控制硫化氢尾气浓度的方法
ITUB20151924A1 (it) * 2015-07-03 2017-01-03 Aerides S R L Procedimento e impianto per il trattamento di miscele gassose comprendenti metano e anidride carbonica
JP6588265B2 (ja) * 2015-07-30 2019-10-09 住友精化株式会社 二酸化炭素の分離回収方法および分離回収システム
WO2018076055A1 (en) * 2016-10-25 2018-05-03 Intelligas Renewable Fuels Limited Method and apparatus for separating components of a gas stream
US11883778B2 (en) 2017-01-10 2024-01-30 Cameron International Corporation Carbon dioxide and hydrogen sulfide recovery system using a combination of membranes and low temperature cryogenic separation processes
KR102320162B1 (ko) * 2017-11-06 2021-10-29 주식회사 엘지화학 용매의 정제 방법
CN110368781B (zh) * 2018-04-12 2021-10-15 中国石油大学(北京) 一种酸性气体捕集剂及捕集方法
CN110243137B (zh) * 2019-05-22 2021-07-16 陈剑军 一种采用nh3/co2复叠式制冷生产食品级co2的装置及生产方法
WO2022000735A1 (zh) * 2020-06-30 2022-01-06 大连佳纯气体净化技术开发有限公司 一种低温甲醇洗洗涤富液co 2解吸装置及方法
EP4000713A1 (de) 2020-11-11 2022-05-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur entfernung von kohlendioxid aus synthesegas
EP4000714A1 (de) 2020-11-11 2022-05-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff und zur abtrennung von kohlendioxid aus synthesegas
EP4043423A1 (en) 2021-02-16 2022-08-17 Union Engineering A/S Biomethanol production system and method
DE22787208T1 (de) 2021-04-15 2024-03-21 lOGEN Corporation Verfahren und System zur Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff mit niedriger Kohlenstoffintensität
CA3214954A1 (en) 2021-04-22 2022-10-27 Patrick J. Foody Process and system for producing fuel
US11807530B2 (en) 2022-04-11 2023-11-07 Iogen Corporation Method for making low carbon intensity hydrogen
CN115501632B (zh) * 2022-10-19 2024-06-04 北京石油化工工程有限公司 一种二氧化碳提纯工艺及二氧化碳提纯系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3001373A (en) * 1958-04-11 1961-09-26 Texaco Inc Separation of carbon dioxide from gaseous mixtures
US3266220A (en) * 1962-12-27 1966-08-16 Union Oil Co Process for removing acidic constituents from gaseous mixtures
US4581052A (en) * 1976-12-01 1986-04-08 Cng Research Company Gas separation process
WO2003035221A1 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Cuycha Innovation Oy Process for producing liquid carbon dioxide from combustion gas at normal pressure

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1190965B (de) * 1962-07-04 1965-04-15 Linde Eismasch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Spurenverunreinigungen aus Kohlendioxyd
US4449994A (en) * 1982-01-15 1984-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Low energy process for separating carbon dioxide and acid gases from a carbonaceous off-gas
US4441900A (en) * 1982-05-25 1984-04-10 Union Carbide Corporation Method of treating carbon-dioxide-containing natural gas
NO874821L (no) * 1986-12-02 1988-06-03 Norton Co Fremgangsmaate for aa fjerne karbondioksyd fra en gass.
USH825H (en) * 1988-05-20 1990-10-02 Exxon Production Research Company Process for conditioning a high carbon dioxide content natural gas stream for gas sweetening
US5100635A (en) * 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery
JP3025566B2 (ja) * 1991-11-05 2000-03-27 新日本製鐵株式会社 燃焼排ガスからｃｏ２を分離回収する方法
US5642630A (en) * 1996-01-16 1997-07-01 Abdelmalek; Fawzy T. Process for solids waste landfill gas treatment and separation of methane and carbon dioxide
JP2967166B2 (ja) * 1996-08-14 1999-10-25 工業技術院長 炭酸ガスの分離・回収方法
JP3778674B2 (ja) * 1997-10-17 2006-05-24 オルガノ株式会社 高温，高圧流体に含まれる二酸化炭素の液化分離法及び装置
US5974829A (en) 1998-06-08 1999-11-02 Praxair Technology, Inc. Method for carbon dioxide recovery from a feed stream
US6210467B1 (en) 1999-05-07 2001-04-03 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide cleaning system with improved recovery
JP3670229B2 (ja) * 2001-09-05 2005-07-13 川崎重工業株式会社 液化ｃｏ２回収を伴う水素製造方法及び装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3001373A (en) * 1958-04-11 1961-09-26 Texaco Inc Separation of carbon dioxide from gaseous mixtures
US3266220A (en) * 1962-12-27 1966-08-16 Union Oil Co Process for removing acidic constituents from gaseous mixtures
US4581052A (en) * 1976-12-01 1986-04-08 Cng Research Company Gas separation process
WO2003035221A1 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Cuycha Innovation Oy Process for producing liquid carbon dioxide from combustion gas at normal pressure

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200703404B (en) 2008-04-30
US8475566B2 (en) 2013-07-02
ES2445335T3 (es) 2014-03-03
EA200700815A1 (ru) 2007-10-26
NO20072361L (no) 2007-05-08
WO2006037323A1 (en) 2006-04-13
EG24826A (en) 2010-09-27
CA2582439C (en) 2013-04-16
JP5349798B2 (ja) 2013-11-20
AU2005291723A1 (en) 2006-04-13
CN101039735A (zh) 2007-09-19
EP1804956A1 (en) 2007-07-11
WO2006037320A1 (en) 2006-04-13
PT1804956E (pt) 2014-02-14
SI1804956T1 (sl) 2014-04-30
BRPI0516571B1 (pt) 2016-07-26
HK1110542A1 (en) 2008-07-18
BRPI0516571A (pt) 2008-09-16
CA2582439A1 (en) 2006-04-13
CN100579631C (zh) 2010-01-13
DK1804956T3 (da) 2014-01-13
JP2008515757A (ja) 2008-05-15
AU2005291723B2 (en) 2009-03-19
PL1804956T3 (pl) 2014-04-30
US20090101007A1 (en) 2009-04-23
KR20070083907A (ko) 2007-08-24
MX2007004002A (es) 2008-03-04
EP1804956B1 (en) 2013-11-20
MY144376A (en) 2011-09-15
KR101196015B1 (ko) 2012-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA011604B1 (ru) Способ извлечения диоксида углерода из газа
CA2317539C (en) Autorefrigeration separation of carbon dioxide
KR101518726B1 (ko) 공급가스로부터 이산화탄소의 제거
CA2543510C (en) A membrane/distillation method and system for extracting co2 from hydrocarbon gas
US3213631A (en) Separated from a gas mixture on a refrigeration medium
AU2010230052B2 (en) Improved configurations and methods for high pressure acid gas removal
RU2743086C1 (ru) Извлечение гелия из природного газа
US20210172677A1 (en) Cryogenic process for removing nitrogen from a discharge gas
EA016189B1 (ru) Способ выделения высокочистого диоксида углерода
WO1986001220A1 (en) Hydrocarbon separation with a physical solvent
CN109963810B (zh) 使用酸性气体洗涤和低温分离工艺进行合成气分馏的方法和装置
CN103361138B (zh) 一种用提氢解析气制取液化天然气和合成氨原料气的方法
US11745136B2 (en) System and method for treating a methane system to remove carbon dioxide, hydrogen sulfide, and water in a single process
US20210087123A1 (en) Method for limiting the concentration of oxygen contained in a biomethane stream
SU921606A1 (ru) Способ разделени углеводородных газовых смесей
MXPA00006690A (en) Autorefrigeration separation of carbon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM RU