EA021823B1 - Способ и система регенерации водного растворителя - Google Patents
Способ и система регенерации водного растворителя Download PDFInfo
- Publication number
- EA021823B1 EA021823B1 EA201070976A EA201070976A EA021823B1 EA 021823 B1 EA021823 B1 EA 021823B1 EA 201070976 A EA201070976 A EA 201070976A EA 201070976 A EA201070976 A EA 201070976A EA 021823 B1 EA021823 B1 EA 021823B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- regenerator
- pervaporation device
- solvent
- water vapor
- steam
- Prior art date
Links
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 23
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 17
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 13
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims description 12
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- UAOMVDZJSHZZME-UHFFFAOYSA-N diisopropylamine Chemical compound CC(C)NC(C)C UAOMVDZJSHZZME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-aminoethoxy)ethanol Chemical compound NCCOCCO GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229940043279 diisopropylamine Drugs 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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
- 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
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
- B01D19/001—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid
- B01D19/0015—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid in contact columns containing plates, grids or other filling elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0031—Degasification of liquids by filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/362—Pervaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20426—Secondary amines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20478—Alkanolamines
- B01D2252/20484—Alkanolamines with one hydroxyl group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20478—Alkanolamines
- B01D2252/20489—Alkanolamines with two or more hydroxyl groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/304—Hydrogen sulfide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—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
- B01D53/14—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
- B01D53/1462—Removing mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
В изобретении водяной пар для использования в качестве отпаривающей среды в регенераторе извлекают из части кубового продукта регенератора с использованием первапорационного устройства. В наиболее предпочтительных аспектах часть выбирают так, чтобы поддерживать нейтральный водный баланс в отпарной колонне для желательного уровня регенерации.
Description
Настоящее изобретение относится к конфигурациям и способам регенерации растворителей, в частности паровой регенерации растворителей на основе аминов.
Уровень техники
В технологии известны разнообразные конфигурации и способы удаления кислого газа из технологического газа (например, разнообразные дистилляционные, адсорбционные и абсорбционные способы), среди них часто используют системы регенератор-абсорбер в качестве относительно надежной и экономичной системы очистки газа.
В типичной системе регенератор-абсорбер технологический газ приводят в контакт в абсорбере в противоточном режиме и кислый газ (или другой нежелательный газообразный компонент), по меньшей мере частично, поглощается обедненным химическим растворителем для получения обогащенного растворителя и очищенного технологического газа. Образованный таким образом обогащенный растворитель затем нагревают в теплообменнике с перекрестным током и после этого отпаривают при относительно низком давлении в регенераторе с использованием водяного пара. Отпаренный таким образом растворитель (то есть обедненный растворитель) затем охлаждают в теплообменнике с перекрестным током для снижения температуры обедненного растворителя перед завершением рециркуляции обратно в абсорбер. Поэтому системы регенератор-абсорбер обычно обеспечивают возможность непрерывной работы при относительно невысоких затратах.
Для повышения производительности удаления диоксида углерода в таких системах может быть повышена температура в регенераторе. Однако степень оптимизации этого процесса часто ограничена повышенной коррозионной активностью и разложением растворителя. Кроме того, повышение рабочей температуры часто будет вести к возрастанию эксплуатационных расходов. И сверх того, и в особенности там, где нужно удалять относительно большие количества диоксида углерода, зачастую требуются значительные количества водяного пара в регенераторе для получения достаточно обедненного растворителя. Однако получение больших количеств водяного пара часто является дорогостоящим. И что еще хуже, когда используют острый пар от внешнего источника, водный баланс процесса часто нарушается и требуется удаление избыточной воды.
Таким образом, по-прежнему существует потребность в усовершенствовании конфигураций регенератора растворителя и способов регенерации для сокращения энергопотребления, в то же время при сохранении желательной производительности.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на конфигурации и способы регенерации растворителя и в особенности на извлечение и повторное использование водяного пара из водного растворителя с использованием одного или более первапорационных устройств. Во многих типичных аспектах предмета изобретения растворитель включает воду и по меньшей мере один органический и/или неорганический реагент, который пригоден для улавливания (адсорбции или абсорбции) и извлечения желательного компонента. В таких случаях по меньшей мере некоторая часть желательного компонента высвобождается в регенераторе обычно с помощью некоторой комбинации энергии (такой как теплота) и/или пониженного давления.
В одном особенно предпочтительном аспекте предмета изобретения способ регенерации растворителя (типично на основе аминов) включает стадию отпаривания растворителя в регенераторе с использованием водяного пара в качестве отпаривающей среды для получения верхнего погона регенератора и кубового продукта регенератора. В последующей стадии по меньшей мере часть кубового продукта регенератора пропускают через первапорационное устройство для получения паровой фазы, которая обогащена водяным паром, и в еще одной стадии паровую фазу подают в регенератор для подведения тем самым по меньшей мере части отпаривающей среды.
Если взглянуть с другой позиции, то обсуждается способ подведения водяного пара в паровой регенератор, в котором регенератор скомпонован для получения кубового продукта регенератора из водного растворителя. В таких способах часть кубового продукта регенератора пропускают через первапорационное устройство, чтобы таким образом образовать паровой пермеат, и полученный тем самым паровой пермеат затем подают в паровой регенератор.
В основном является предпочтительным, чтобы давление части кубового продукта регенератора было повышено выше по потоку относительно первапорационного устройства и/или чтобы ниже по потоку относительно первапорационного устройства действовал вакуумный блок для создания градиента давления в пределах первапорационного устройства. Там, где это желательно, паровая фаза может быть подвергнута сжатию перед подачей паровой фазы в регенератор (например, с использованием компрессора или эжектора). Альтернативно, от компрессора можно также отказаться там, где пермеат уже находится под давлением, равным или превышающим давление в регенераторе. Далее предполагается, что количество кубового продукта регенератора может варьировать в зависимости от эксплуатационных ус- 1 021823 ловий, желательной степени регенерации, однако в особенности предпочтительно, что часть кубового продукта регенератора выбирают так, что количество водяного пара в паровой фазе равно количеству водяного пара, необходимому для регенерации растворителя в регенераторе до желательной степени. В некоторых аспектах часть кубового продукта регенератора будет составлять между 10 и 40 об.%, более типично между 40 и 70 об.% и наиболее типично между 70 и 100 об.% от общего количества кубового продукта регенератора. Поэтому в регенераторе может поддерживаться нейтральный водный баланс. Без намерения ограничивать предмет изобретения, в общем, предпочтительно, что еще одну часть кубового продукта регенератора объединяют с ретентатом из первапорационного устройства с образованием объединенного обедненного растворителя, который обычно подают в абсорбер для получения обогащенного растворителя, который затем возвращают обратно в регенератор.
Следовательно, в еще одном дополнительном аспекте предмета изобретения рассматривается система регенерации растворителя, которая включает паровой регенератор, который скомпонован для возможности использования водяного пара в качестве отпаривающей среды, чтобы получать таким образом верхний погон регенератора и кубовой продукт регенератора. Затем обеспечивают сообщение по текучей среде первапорационного устройства с паровым регенератором для возможности подачи по меньшей мере части кубового продукта регенератора в первапорационное устройство, чтобы получать тем самым паровую фазу, которая обогащена водяным паром, причем первапорационное устройство дополнительно скомпоновано так, чтобы обеспечивать подведение паровой фазы в регенератор для подачи тем самым по меньшей мере части и предпочтительно всей отпаривающей среды.
В основном предпочтительно, что такие системы дополнительно включают насос, который находится выше по потоку относительно первапорационного устройства и сообщается с ним по текучей среде, и вакуумный насос, который расположен ниже по потоку относительно первапорационного устройства и сообщается с ним по текучей среде, чтобы создавать градиент давления в пределах первапорационного устройства. Дополнительно или альтернативно, компрессор может сообщаться по текучей среде с первапорационным устройством, чтобы создавать паровую фазу как сжатый поток к паровому регенератору. Альтернативно, может быть преимущественным организовывать работу на стороне пермеата в первапорационной системе при давлении регенератора так, что компрессор не понадобится. Наиболее типично рассматриваемые системы также будут включать трубопровод для объединения ретентата из первапорационного устройства с еще одной частью кубового продукта регенератора, которую затем подают в абсорбер для получения обогащенного растворителя для регенерации в регенераторе.
Разнообразные предметы, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежа
Чертеж представляет примерную схему одной рассматриваемой регенерационной системы.
Подробное описание
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что водяной пар для использования в качестве отпаривающей среды в регенераторе для растворителя и в особенности водного химического растворителя может быть извлечен из части обедненного растворителя с использованием первапорационного устройства. Извлеченный таким образом водяной пар затем вновь вводят в регенератор, обычно после сжатия до надлежащего давления. В особенности следует иметь в виду, что часть обедненного растворителя может быть выбрана так, что регенератор имеет нейтральный водный баланс для любой желательной степени регенерации растворителя. Такие конфигурации и способы будут преимущественно сокращать энергозатраты, связанные с необходимыми в противном случае производством и конденсацией водяного пара для регулирования водного баланса регенератора. Наиболее типично растворитель представляет собой водный растворитель, включающий воду и по меньшей мере один органический и/или неорганический реагент, который пригоден для улавливания (адсорбции или абсорбции) и извлечения желательного компонента (типично кислого газа, такого как СО2 и/или Н2§), и желательный компонент, по меньшей мере частично, высвобождается в регенераторе с помощью некоторой комбинации энергии (например, теплоты) и/или снижения давления. Как используемый здесь, термин первапорационное устройство относится к системе, в которой жидкий сырьевой материал подают на мембрану, в которой мембрана предназначена для отделения парового пермеата (компонента, проходящего через мембрану) от жидкого ретентата.
В одном особенно предпочтительном аспекте водяной пар для отпаривания растворителя в регенераторе выводят по меньшей мере из части регенерируемого растворителя с использованием системы разделения, которая преимущественно (то есть с селективностью выше 50%) и более предпочтительно селективно (то есть с селективностью выше 90%) отделяет воду от органического компонента растворителя. В особенно предпочтительных аспектах система разделения представляет собой первапорационную систему, в которой мембрана обеспечивает селективную проницаемость для воды и растворитель представляет собой водный раствор амина. Например, пригодные амины включают разнообразные алканоламины, такие как моноэтаноламин (МЕА), диэтаноламин (ΌΕΑ), метилдиэтаноламин ΜΌΕΑ и т.д., или другие амины, такие как диизопропиламин (ΌΙΡΑ) или дигликольамин (ΌΟΑ).
- 2 021823
Например, чертеж схематически изображает предпочтительную конфигурацию 100, в которой регенератор 110 скомпонован для приема из абсорбера (не показан) потока 111 обогащенного растворителя и для создания потока 112 верхнего погона регенератора, типично содержащего СО2 и/или Н23. Абсорбер также производит поток 114 кубового продукта регенератора (то есть регенерированного водного растворителя). Десорбцию СО2 и/или Н23 в регенераторе производят по большей части с помощью отпаривающей среды 144, обычно водяного пара, которую вводят вблизи дна регенератора 110. Поток 112 верхнего погона регенератора охлаждают в конденсаторе 172 верхнего погона общепринятым способом и сконденсированную воду отделяют в барабанном сепараторе 150 верхнего погона и возвращают в регенератор 110 через трубопровод 154 и насос 132 для орошения колонны. Поток 152 кислого газа направляют в надлежащее место (например, Н23 на установку Клауса или СО2 для БОК (ЕпсЬапсеД Ой Кесоуету, повышение нефтеотдачи закачиванием газа в пласт) или на депонирование).
Кубовый продукт 114 регенератора затем разделяют на первую часть 114А, которую подают в первапорационное устройство 120, тогда как вторую часть 114В направляют в абсорбер в качестве регенерированного (обедненного) растворителя. Если требуется, первую часть 114А охлаждают в охладителе 170 до требуемой температуры (например, между 40-90°С) и закачивают в насос 130 до надлежащего давления (например, между 1-5 бар (0,1-0,5 МПа), более типично между 5-30 бар (0,5-3,0 МПа) и наиболее типично между 1 и 50 бар (0,1-5,0 МПа)). Однако следует отметить, что охладитель может не потребоваться, так как охлаждение преимущественно используют для защиты мембраны первапорационного устройства. При необходимости может быть использован вакуумный насос 140 на стороне пермеата первапорационного устройства 120, чтобы способствовать созданию надлежащего градиента давления на первапорационной мембране. Следует отметить, что в отличие от общепринятого применения пермеат не конденсируют. Таким образом, в основном является предпочтительным, чтобы паровой пермеат из первапорационного устройства затем доводили до давления регенератора с помощью компрессора (или эжектора) 142, если требуется, и вводили в регенератор 110 в качестве отпаривающей среды. Пусковой и/или дополнительный водяной пар может быть подан в регенератор 110 через трубопровод 146, хотя этот поток, в общем, сводят к нулю во время нормального эксплуатационного режима. Ретентат из первапорационного устройства подают в абсорбер в виде потока 122, который наиболее предпочтительно объединяют со второй частью 114В для образования объединенного потока 114С обедненного растворителя.
В особо обсуждаемом аспекте предмета изобретения расход потока первой части растворителя, который подают на первапорационную мембрану, зависит от паровой нагрузки регенератора и производительности мембраны. Более предпочтительно паровую нагрузку ограничивают так, чтобы в регенераторе достигалась желательная степень удаления кислого газа из растворителя, так как введение повышенного количества водяного пара приводит к избыточному отпариванию растворителя с возрастанием эксплуатационных расходов. Как только определена паровая нагрузка, величину расхода потока регенерированного растворителя, который подают на мембрану, регулируют таким образом, что скорость удаления воды равна необходимому удельному расходу пара, который типично будет зависеть от типа мембраны, градиента давления на мембране и концентрации растворителя. Следует понимать, что в этой ситуации водный баланс всей установки в целом не нарушается действием устройства с первапорационной мембраной. Таким образом, когда две части (то есть ретентат и вторая часть) обедненного растворителя вновь смешивают выше по потоку относительно абсорбера, будет достигаться правильный состав растворителя. Например, при мембране с относительно высокой скоростью удаления воды потребовалась бы меньшая часть потока регенерированного растворителя, чем для мембраны с меньшей скоростью удаления воды. Чтобы свести к минимуму эксплуатационные затраты и капиталовложения, в общем, предпочтительно минимизировать величину расхода потока регенерированного растворителя через мембрану для данного желательного удельного расхода пара.
Конечно, следует отдавать себе отчет в том, что соотношение величин расхода потока первой и второй части регенерированного растворителя будет зависеть от многочисленных факторов, и специалист с обычной квалификацией в этой области технологии без труда способен выяснить надлежащее соотношение величин расхода потоков. Без намерения ограничивать предмет изобретения, типично является предпочтительным, чтобы вся паровая нагрузка регенератора в целом обеспечивалась первапорационным устройством. Однако в менее предпочтительных аспектах первапорационное устройство может быть использовано в дополнение к потоку водяного пара или другой регенерационной среды, которую генерируют в источнике, ином, нежели обедненный растворитель (например, типичном кипятильнике, нагреваемом паром). Также следует иметь в виду, что могут существовать определенные эксплуатационные условия, где может быть заимствован извне дополнительный водяной пар (например, во время пускового режима).
Следует понимать, что среди прочих преимуществ вышеописанных системы и способов прямое введение водяного пара в колонну регенератора представляет собой эффективный метод введения в систему энергии, необходимой для высвобождения захваченного компонента из растворителя. Однако любое введение водяного пара приводит к добавлению воды в систему растворителя, которая должна быть впоследствии удалена для сохранения состава растворителя. Представленные здесь конфигурации и спо- 3 021823 собы предлагают уникальное решение этой проблемы. Воду удаляют из водного растворителя, выходящего из нижней части регенератора, с использованием первапорационного разделения, где пермеат более насыщен водой, которая уже находится в паровой фазе. Этот паровой поток пермеата затем подвергают сжатию до давления регенератора и вновь вводят в нижнюю часть регенератора. Такой водяной пар, полученный внутри установки, затем используют для регенерации растворителя, конденсируют в колонне или в конденсаторе верхнего погона и возвращают в колонну в виде флегмы. Сконденсированную воду опять отделяют от растворителя на первапорационной мембране. Следовательно, следует понимать, что в то время как в регенератор добавляют свежий водяной пар, внешние источники воды или водяного пара не требуются, тем самым поддерживается нейтральный водный баланс для регенератора.
В зависимости от эксплуатационных условий регенератора разнообразные модификации могут быть реализованы для упрощения процесса диффузионного испарения и для сохранения преимуществ данной системы. Например, там, где растворитель имеет относительно высокую температуру, один или более охладителей, теплообменников (например, с использованием охлаждающей жидкости или обогащенного растворителя) могут быть использованы для снижения температуры обедненного растворителя до температуры, которая уменьшает опасность повреждения мембраны первапорационного устройства. С другой стороны, там, где температура обедненного растворителя относительно низка, один или более источников тепла могут подводить теплоту к части обедненного растворителя. Подобным образом, там, где рабочее давление регенератора является относительно низким (то есть ниже давления, пригодного для работы первапорационной мембраны), может быть применен насос для повышения разности давлений на мембране. Альтернативно или дополнительно, вакуумный насос может быть соединен с паровой стороной первапорационного устройства для облегчения или усиления отделения водяного пара от обедненного растворителя. Наиболее типично, конфигурации регенератора для регенерации растворителя, поглотившего кислый газ, будут включать по меньшей мере один вакуумный блок (установку) ниже по потоку относительно первапорационного устройства для обеспечения надлежащего градиента давления и выделения водяного пара.
В отношении подходящих первапорационных устройств следует иметь в виду, что существуют разнообразные первапорационные устройства, известные в технологии, и все из них представляются пригодными для применения в связи с приведенными здесь инструкциями. Однако является в особенности предпочтительным, чтобы первапорационное устройство включало мембранную систему, которая проницаема для воды/водяного пара и почти не проницаема для органических растворителей. Например, одна пригодная первапорационная система описана в патенте США № 5051188, который включен здесь ссылкой. Дополнительные известные применимые мембранные системы включают такие, которые описаны в патентах США №№ 5248427, 5707522, 7166224, 6755975 и в патентной заявке США № 2008/0099400, все из которых включены здесь ссылкой.
В дополнительных обсуждаемых аспектах предмета изобретения следует отметить, что представленные здесь конфигурации и способы могут быть также применены в системах, иных, нежели регенерация растворителей на основе аминов, и считаются пригодными все системы, в которых водяной пар может быть извлечен из технологического потока с использованием первапорационных систем. Такой водяной пар мог бы быть использован в качестве отпаривающей среды в качестве реактанта или растворителя в реакции или в качестве движущей текучей среды в схеме генерирования электроэнергии. Поэтому пригодные текучие среды, которые подаются в первапорационное устройство, не должны быть ограничены поглощающими кислый газ растворителями, но могут включать все водные растворы, используемые в отмеченных выше процессах. Следовательно, первапорационное устройство может быть скомпоновано разнообразными вариантами, в том числе в виде последовательных или параллельных блоков, имеющих одинаковую или разную проницаемость.
Более того, предполагается, что первапорационное устройство может быть также использовано в системах, где воду нужно удалять из водной технологической текучей среды (например, химической реакции, в которой образуется избыточная вода), в которой текучая среда предпочтительно находится при относительно высоком давлении (например, по меньшей мере 5 бар (0,5 МПа)). Вода затем может быть удалена в форме водяного пара, который может быть затем использован как водяной пар низкого давления.
Таким образом, были представлены конкретные варианты осуществления и применения регенерации растворителя при сниженной паровой нагрузке. Однако квалифицированным специалистам в этой области технологии должно быть ясно, что многообразные модификации, кроме уже описанных, возможны без выхода за пределы приведенных здесь концепций изобретения. Поэтому предмет изобретения не ограничен ничем, кроме как смыслом прилагаемых пунктов формулы изобретения. Более того, при интерпретации как описания, так и пунктов формулы изобретения все термины должны пониматься в самом широком возможном смысле, соответствующем контексту. В частности, термины включает и включающий следует понимать как имеющие отношение к элементам, компонентам или стадиям в неисключительном плане, показывая, что указанные элементы, компоненты или стадии могут присутствовать, или быть применены, или объединены с прочими элементами, компонентами или стадиями, которые не названы явным образом. Более того, там, где определение или использование термина в литера- 4 021823 турном источнике, который включен здесь ссылкой, не согласуется с приведенным здесь определением этого термина или противоречит таковому, применяется указанное здесь определение этого термина и определение этого термина в литературном источнике неприменимо.
Claims (13)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ регенерации водного растворителя, включающий этапы, на которых отпаривают водный растворитель в регенераторе с использованием водяного пара в качестве отпаривающей среды для получения верхнего погона регенератора и регенерированного водного растворителя в качестве кубового продукта регенератора;повышают давление части кубового продукта регенератора выше по потоку от первапорационного устройства;пропускают по меньшей мере часть кубового продукта регенератора через первапорационное устройство для получения паровой фазы, которая обогащена водяным паром;сжимают паровую фазу и подают сжатую паровую фазу в качестве отпаривающего водяного пара в нижнюю часть регенератора для подачи тем самым по меньшей мере части отпаривающей среды.
- 2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию, на которой приводят в действие вакуумный блок ниже по потоку от первапорационного устройства для создания градиента давления в первапорационном устройстве.
- 3. Способ по п.1, в котором стадия сжатия паровой фазы включает применение компрессора или эжектора.
- 4. Способ по п.1, в котором часть кубового продукта регенератора выбирают так, что количество водяного пара в паровой фазе равно количеству водяного пара, необходимому для регенерации растворителя в регенераторе до желательной степени.
- 5. Способ по п.1, в котором часть кубового продукта регенератора составляет между 70 и 100 об.% от общего количества кубового продукта регенератора.
- 6. Способ по п.1, в котором растворитель представляет собой растворитель на основе аминов.
- 7. Система регенерации водного растворителя для реализации способа по п.1 регенерации водного растворителя, включающая паровой регенератор, который выполнен с возможностью использования водяного пара в качестве отпаривающей среды для получения верхнего погона регенератора и кубового продукта регенератора, содержащего водный растворитель;насос, который расположен выше по потоку от первапорационного устройства и сообщается с ним по текучей среде для получения кубового продукта регенератора под давлением;первапорационное устройство, находящееся в сообщении по текучей среде с паровым регенератором для подачи по меньшей мере части кубового продукта регенератора под давлением в первапорационное устройство для производства паровой фазы, которая обогащена водяным паром, причем первапорационное устройство выполнено с возможностью селективного отделения воды от органического компонента;компрессор, сообщающийся по текучей среде с первапорационным устройством и выполненный с возможностью подачи паровой фазы в виде сжатого потока через трубопровод в паровой регенератор, причем трубопровод находится в сообщении по текучей среде с первапорационным устройством и выполнен с возможностью подачи сжатой паровой фазы в нижнюю часть регенератора, чтобы тем самым подавать по меньшей мере часть отпаривающего водяного пара.
- 8. Система регенерации по п.7, дополнительно включающая вакуумный насос, находящийся ниже по потоку от первапорационного устройства и который сообщается с ним по текучей среде, для создания градиента давления в первапорационном устройстве.
- 9. Система регенерации по п.7, дополнительно содержащая трубопровод, который обеспечивает объединение ретентата из первапорационного устройства и еще одной части кубового продукта регенератора.
- 10. Способ подведения водяного пара в паровой регенератор, который выполнен с возможностью производства кубового продукта из водного растворителя, включающий стадию, на которой пропускают часть кубового продукта регенератора через первапорационное устройство для формирования парового пермеата, причем первапорационное устройство выполнено с возможностью селективного отделения воды от органического компонента, и подают паровой пермеат из первапорационного устройства к компрессору и из компрессора в паровой регенератор в качестве отпаривающей среды.
- 11. Способ по п.10, в котором часть выбирают так, чтобы обеспечить возможность работы без необходимости во внешнем источнике воды или пара.
- 12. Способ по п.10, дополнительно включающий стадию, на которой объединяют еще одну часть кубового продукта регенератора с ретентатом из первапорационного устройства для образования объединенного обедненного растворителя.
- 13. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию, на которой подают объединенный обед- 5 021823 ненный растворитель в абсорбер.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2953608P | 2008-02-18 | 2008-02-18 | |
| PCT/US2009/034405 WO2009105472A1 (en) | 2008-02-18 | 2009-02-18 | Regenerator configurations and methods with reduced steam demand |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201070976A1 EA201070976A1 (ru) | 2011-04-29 |
| EA021823B1 true EA021823B1 (ru) | 2015-09-30 |
Family
ID=40985885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201070976A EA021823B1 (ru) | 2008-02-18 | 2009-02-18 | Способ и система регенерации водного растворителя |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110127218A1 (ru) |
| EP (1) | EP2244807B1 (ru) |
| JP (1) | JP5586481B2 (ru) |
| CN (1) | CN101970079B (ru) |
| BR (1) | BRPI0907784A8 (ru) |
| CA (1) | CA2715893C (ru) |
| EA (1) | EA021823B1 (ru) |
| MX (1) | MX2010009016A (ru) |
| WO (1) | WO2009105472A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693782C1 (ru) * | 2018-06-27 | 2019-07-04 | Публичное акционерное общество "Акционерная нефтяная Компания "Башнефть" | Установка очистки газа низкого давления от сероводорода |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007570B2 (en) | 2009-03-11 | 2011-08-30 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for capturing CO2 using a solvent |
| AU2011357692A1 (en) | 2011-02-02 | 2013-08-22 | Alstom Technology Ltd. | Method for reducing regeneration energy |
| US9901860B2 (en) | 2011-02-02 | 2018-02-27 | General Electric Technology Gmbh | Apparatus for removing an acid gas from a gas stream |
| US8821731B1 (en) * | 2012-06-22 | 2014-09-02 | Subramanian Iyer | Systems and methods for regenerating liquid solvents used in the removal of organic contaminants from gaseous mixtures |
| CN104797326B (zh) * | 2012-11-22 | 2017-03-22 | 联邦科学和工业研究组织 | 用于通过气体解吸进行热整合液体吸收剂再生的工艺和设备 |
| IT201900009207A1 (it) * | 2019-06-17 | 2020-12-17 | Eni Spa | Procedimento per la concentrazione di acqua amminica |
| CN116099333B (zh) * | 2023-04-13 | 2023-06-23 | 清华四川能源互联网研究院 | 一种采出气化学法碳捕集系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6174348B1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-01-16 | Praxair Technology, Inc. | Nitrogen system for regenerating chemical solvent |
| US6551380B1 (en) * | 1998-11-10 | 2003-04-22 | Fluor Corporation | Recovery of CO2 and H2 from PSA offgas in an H2 plant |
| US20050211624A1 (en) * | 2004-03-23 | 2005-09-29 | Vane Leland M | Hydrophilic cross-linked polymeric membranes and sorbents |
| US6986802B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-01-17 | Bp Corporation North America Inc. | Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process |
| US20060032377A1 (en) * | 2002-07-03 | 2006-02-16 | Satish Reddy | Split flow process and apparatus |
| US7175820B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-02-13 | Institut Francais Du Petrole | Natural gas deacidizing and dehydration method |
| US20070212286A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Shah Minish M | Method of recovering carbon dioxide from a synthesis gas stream |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4265642A (en) * | 1979-03-01 | 1981-05-05 | Abcor, Inc. | Process of removal of solvent vapors |
| US4444571A (en) * | 1983-03-07 | 1984-04-24 | Bend Research, Inc. | Energy-efficient process for the stripping of gases from liquids |
| JPS63151329A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-23 | Osaka Gas Co Ltd | 再生塔塔底液の抜き出し装置 |
| DE3937796A1 (de) * | 1989-11-14 | 1991-05-16 | Basf Ag | Verfahren zur abtrennung von wasser aus einem wasser, co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und amine enthaltenden gemisch |
| US5248427A (en) * | 1990-09-15 | 1993-09-28 | Basf Aktiengesellschaft | Removal of water from mixtures with alcohols and/or carboxylic acids and/or carboxylic esters |
| US5707522A (en) * | 1992-08-10 | 1998-01-13 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Permselective membrane of polyacrylonitrile copolymer and process for producing the same |
| JP2882950B2 (ja) * | 1992-09-16 | 1999-04-19 | 関西電力株式会社 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素を除去する方法 |
| CN1035103C (zh) * | 1992-12-24 | 1997-06-11 | 四川化工总厂 | 从混合气体中脱除二氧化碳的方法 |
| JPH06254354A (ja) * | 1993-03-04 | 1994-09-13 | Mitsubishi Kasei Corp | 浸透気化法による液体分離装置及び分離方法 |
| US5350519A (en) * | 1993-07-19 | 1994-09-27 | Membrane Technology And Research, Inc. | Pervaporation process and use in treating waste stream from glycol dehydrator |
| EP0661372A1 (en) * | 1993-12-30 | 1995-07-05 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Removing contaminants from synthesis gas |
| NO302454B1 (no) * | 1996-07-31 | 1998-03-09 | Kvaerner Asa | Fremgangsmåte til fjerning av karbondioksid fra gasser |
| US6793824B2 (en) * | 1998-02-05 | 2004-09-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Water purification apparatus |
| US6899743B2 (en) * | 2002-06-12 | 2005-05-31 | Membrane Technology And Research, Inc. | Separation of organic mixtures using gas separation or pervaporation and dephlegmation |
| US6789288B2 (en) * | 2002-10-25 | 2004-09-14 | Membrane Technology And Research, Inc. | Natural gas dehydration process and apparatus |
| CA2503404C (en) * | 2002-12-12 | 2009-06-02 | Fluor Corporation | Configurations and methods of acid gas removal |
| ES2339451T3 (es) * | 2003-02-21 | 2010-05-20 | Mitsubishi Chemical Corporation | Metodo para concentrar material organico soluble en agua. |
| US7235172B2 (en) * | 2004-02-25 | 2007-06-26 | Conocophillips Company | Olefin production from steam cracking using process water as steam |
| CA2632425A1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Fluor Technologies Corporation | Integrated compressor/stripper configurations and methods |
| DE102006014302A1 (de) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung des beladenen Waschmittels in einer physikalischen Gaswäsche |
| CA2669279C (en) * | 2006-10-27 | 2017-01-03 | Cms Technologies Holdings, Inc. | Removal of water and methanol from fluids |
| US8425734B2 (en) * | 2007-07-02 | 2013-04-23 | I3 Nanotec Llc | Membrane-based hybrid process for separation of mixtures of organics, solids, and water |
| US20090057128A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Leland Vane | Liquid separation by membrane assisted vapor stripping process |
-
2009
- 2009-02-18 BR BRPI0907784A patent/BRPI0907784A8/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-02-18 CA CA2715893A patent/CA2715893C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-18 US US12/867,921 patent/US20110127218A1/en not_active Abandoned
- 2009-02-18 EA EA201070976A patent/EA021823B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-02-18 MX MX2010009016A patent/MX2010009016A/es active IP Right Grant
- 2009-02-18 JP JP2010546959A patent/JP5586481B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-18 WO PCT/US2009/034405 patent/WO2009105472A1/en active Application Filing
- 2009-02-18 CN CN2009801056209A patent/CN101970079B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-18 EP EP09711681.8A patent/EP2244807B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6551380B1 (en) * | 1998-11-10 | 2003-04-22 | Fluor Corporation | Recovery of CO2 and H2 from PSA offgas in an H2 plant |
| US6174348B1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-01-16 | Praxair Technology, Inc. | Nitrogen system for regenerating chemical solvent |
| US20060032377A1 (en) * | 2002-07-03 | 2006-02-16 | Satish Reddy | Split flow process and apparatus |
| US7175820B2 (en) * | 2002-12-10 | 2007-02-13 | Institut Francais Du Petrole | Natural gas deacidizing and dehydration method |
| US6986802B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-01-17 | Bp Corporation North America Inc. | Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process |
| US20050211624A1 (en) * | 2004-03-23 | 2005-09-29 | Vane Leland M | Hydrophilic cross-linked polymeric membranes and sorbents |
| US20070212286A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Shah Minish M | Method of recovering carbon dioxide from a synthesis gas stream |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693782C1 (ru) * | 2018-06-27 | 2019-07-04 | Публичное акционерное общество "Акционерная нефтяная Компания "Башнефть" | Установка очистки газа низкого давления от сероводорода |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2715893A1 (en) | 2009-08-27 |
| WO2009105472A1 (en) | 2009-08-27 |
| MX2010009016A (es) | 2010-09-24 |
| EA201070976A1 (ru) | 2011-04-29 |
| BRPI0907784A8 (pt) | 2015-09-29 |
| BRPI0907784A2 (pt) | 2015-07-14 |
| CA2715893C (en) | 2018-06-12 |
| JP2011512250A (ja) | 2011-04-21 |
| EP2244807B1 (en) | 2018-04-11 |
| EP2244807A1 (en) | 2010-11-03 |
| US20110127218A1 (en) | 2011-06-02 |
| CN101970079B (zh) | 2013-09-04 |
| CN101970079A (zh) | 2011-02-09 |
| JP5586481B2 (ja) | 2014-09-10 |
| EP2244807A4 (en) | 2012-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5658243B2 (ja) | Ｃｏ２吸収剤の再生利用のための方法および再生利用器 | |
| EA021823B1 (ru) | Способ и система регенерации водного растворителя | |
| JP4673624B2 (ja) | 酸性ガスを除去するための構成および方法 | |
| JP5702716B2 (ja) | 二酸化炭素の浄化 | |
| EP1216744B1 (en) | Carbon dioxide recovery at high pressure | |
| RU2592522C2 (ru) | Способ и устройство для разделения газовой смеси | |
| JP5655245B2 (ja) | ガス精製中に得られるアミン含有スクラビング溶液を再生する方法およびシステム | |
| WO2012157525A1 (ja) | 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法 | |
| JP2005538841A5 (ru) | ||
| JP2011512250A5 (ru) | ||
| US9234698B2 (en) | Process and apparatus for drying and compressing a CO2-rich stream | |
| US20130319231A1 (en) | Integrated system for acid gas removal | |
| JPS647801B2 (ru) | ||
| US20070148070A1 (en) | Production of moderate purity carbon dioxide streams | |
| US20160166977A1 (en) | Gas-assisted stripping of liquid solvents for carbon capture | |
| CN107278167B (zh) | 一种以减少的汽提蒸汽供给从吸收剂中回收二氧化碳的方法 | |
| JP6940206B2 (ja) | 酸性ガス分離装置 | |
| CN116768159A (zh) | 用于从合成气中去除二氧化碳的方法和设备 |
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 AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |