EA025463B1 - Способ улавливания coиз co-содержащего газа - Google Patents

Способ улавливания coиз co-содержащего газа Download PDF

Info

Publication number
EA025463B1
EA025463B1 EA201490189A EA201490189A EA025463B1 EA 025463 B1 EA025463 B1 EA 025463B1 EA 201490189 A EA201490189 A EA 201490189A EA 201490189 A EA201490189 A EA 201490189A EA 025463 B1 EA025463 B1 EA 025463B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
temperature
absorber
washing
section
Prior art date
Application number
EA201490189A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201490189A1 (ru
Inventor
Отто Мортен Баде
Саймон Вудхаус
Оддвар Горсет
Вибеке Андерссон
Original Assignee
Акер Инжиниринг & Текнолоджи Ас
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
Application filed by Акер Инжиниринг & Текнолоджи Ас filed Critical Акер Инжиниринг & Текнолоджи Ас
Publication of EA201490189A1 publication Critical patent/EA201490189A1/ru
Publication of EA025463B1 publication Critical patent/EA025463B1/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
    • 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
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

Предложен способ улавливания СОиз СО-содержащего газа (1), в частности из уходящего газа тепловой электростанции, работающей на углеродном топливе, или любого другого промышленного СО-содержащего газа, согласно которому СОулавливают из газа, вызывая течение указанного газа навстречу подаваемому в абсорбционную секцию (3) абсорбера (2) СО-абсорбирующему растворителю таким образом, что содержащийся в газе СОабсорбируют СО-абсорбирующим растворителем для образования СО-обогащенного растворителя (5), причем указанный СО-обогащенный растворитель собирают в нижней части абсорбционной колонны и отводят для регенерации; очищенный отработанный газ (8) выбрасывают в атмосферу после одного или более этапа(ов) (6, 7) промывки, и температура СО-абсорбирующего растворителя (4), подаваемого в СО-абсорбционную секцию (3), имеет температуру, которая менее чем на 5°C ниже максимальной температуры в указанной абсорбционной секции абсорбера.

Description

Настоящее изобретение относится к сокращению выбросов аминов и продуктов разложения аминов из СО2-абсорберов на основе аминов. В частности, настоящее изобретение относится к контролю образования тумана, содержащего амины и продукты разложения аминов, в абсорберах.
Уровень техники
Типичным абсорбером для СО2 является башня, где уходящие газы, из которых необходимо абсорбировать/удалить СО2, приводят во взаимодействие со встречным потоком водного СО2-абсорбента, в частности амина, в контактной зоне. Указанная контактная зона обычно содержит СО2-абсорбционную секцию для увеличения контактной поверхности между абсорбентом и газом.
Абсорбировавший СО2 абсорбент собирают ниже контактной зоны, а отработанный газ с уменьшенным содержанием СО2 выпускают из верхней части абсорбера.
СО2-абсорбер на основе амина обычно оснащен одной или более водной промывочной секцией над контактной зоной абсорбции СО2. Основной целью водной промывки является абсорбция паров амина с целью минимизации выбросов амина в воздух. Другой целью является охлаждение газа и конденсация воды с целью выполнения требований водного баланса по всему абсорберу. Конденсация воды из дымовых газов является источником восполнения промывочной воды. Излишняя вода в системе водной промывки стекает и направляется к аминовой секции снизу, и результатом этого восполнения и стекания потоков является уменьшение содержания амина в жидкости для водной промывки.
Обычно считают, что в верхней части наполненной секции для водной промывки с рециркуляцией жидкости имеет место состояние, близкое к равновесию, т.е. парциальное давление амина в газе равно давлению паров жидкого амина, которое также определяется температурой жидкости, концентрацией амина, содержанием СО2 и рН. Следовательно, операция водной промывки при низкой температуре с высоким коэффициентом замещения жидкости более предпочтительна с точки зрения минимизации утечек амина в атмосферу, поскольку более низкая температура и более низкая концентрация амина уменьшают давление паров амина.
В ЕР 0502596 А (ΜΙΤδυΒΙδΗΙ Л/КОСУО КАВИ8Н1К1) 09.09.1992 раскрыт абсорбер для установки по улавливанию СО2, в которой СО2-обедненный уходящий газ промывается и охлаждается, причем температура газа, покидающего абсорбер, по существу, равна температуре газа, подаваемого в абсорбер. Для сокращения выбросов амина осуществляют промывку. Во избежание потерь и накопления воды в установке контролируют температуру.
В υδ 2003045756 А (ΜΙΜυΚΛ ТОМ1О) 06.03.2003 раскрыт абсорбер в установке по улавливанию СО2, в которой для сокращения выбросов амина между абсорбционной и промывочной секциями, а также между промывочными секциями расположены каплеотбойники. Дополнительно пары амина удаляют из газа путем промывки и охлаждения газа.
Заявителем были проведены обширные измерения выбросов на рабочей экспериментальной установке, очищающей дымовые газы от бойлера с угольным отоплением. Были исследованы различные растворители, абсорбирующие СО2, в том числе 30 мас.% МЕА. Экспериментальная установка содержит две водные промывочные секции, причем верхняя промывочная секция может быть использована для кислотной промывки в специализированных экспериментах. Кислотная промывка, как указано в ЕР 2335802 (ΜΙΤδυΒΙδΗΙ НЕАУУ ΙΝΏυδΤΚΙΕδ, ЬТО) 22.06.2011 и в УО 2010/102877 А (АКЕК СЬЕАИ САКВОЙ Аδ) 16.09.2010, доказала свою эффективность в улавливании щелочных соединений в газообразной фазе. На фиг. 1 (уровень техники) представлена упрощенная схема такой экспериментальной установки. Был проведен как он-лайн анализ (ΡΤΙΚ), так и офф-лайн отбор пробы газа.
Неожиданно, через некоторый период времени, было детектированы значительные выбросы амина, даже с осуществлением кислотной промывки в верхней части абсорбера, которая устраняет выброс аммония и летучих алкиламинов. Выброс амина не может быть объяснен с помощью допущения о пароводном равновесии при водной промывке. Было выявлено, что выброс происходит в форме тумана, а более гидрофильные соединения, такие как МЕА, имеют тенденцию сильнее накапливаться в тумане. ΡΤΙΚ газоанализатор отбирает пробы и испаряет туман в нагреваемом пробоотборном трубопроводе (работающем при 180°С) и, следовательно, измеряет общее содержание амина в паре. Было выявлено, что исходными продуктами для тумана являются ультрадисперсные твердые частицы летучей золы, сажи или солей в дымовых газах, входящих в абсорбер.
Другой тест был проведен на экспериментальной установке меньшего размера, на которой источником дымовых газов являлась пропановая горелка. Во время нормальной работы выбросы из экспериментальной установки невозможно было детектировать посредством ΡΤΙΚ. Затем горелка была переведена в режим горения при повышенном расходе топлива, что привело к формированию большого количества СО и сажи. Был детектирован высокий уровень выбросов амина и видимая струйка тумана, свидетельствующие, что частицы сажи служат центрами образования тумана.
Указанные тонкодисперсные частицы изначально служат центрами конденсации воды в областях внутри абсорбера, в которых быстро охлаждается насыщенный водой газ. После формирования, эти капельки тумана абсорбируют амин из окружающей газообразной фазы. Измерения выбросов во время экспериментов с аминовыми растворителями, в частности с МЕА, доказали, что в системе абсорбера с
- 1 025463 двумя секциями водной промывки выбросы в форме тумана вносят основной вклад в общие выбросы амина. С другой стороны, выбросы аммиака (который является продуктом разложения амина, в частности МЕА) не связаны с выбросами тумана. Это приписывают ограниченной растворимости аммиака и, следовательно, ограниченному его накоплению в капельках тумана.
Туман с капельками маленького размера после формирования очень трудно удалить в мокрых скрубберах и обычных каплеотбойниках. Размер капелек тумана находится в диапазоне 0,1-10 мкм в диаметре, при этом туман формирует видимую белую струйку из верхней части абсорбера экспериментальной установки.
Удаление тумана посредством волокнистых каплеотбойников известно из других отраслей промышленности. Расход газа на единицу сечения потока через такие каплеотбойники должен быть очень низким, а перепад давления - значительным, причем изготовление указанных каплеотбойников более привлекательно для применения на большом объеме газа, в частности для очистки дымовых газов электростанций. Мокрое электростатическое фильтрование (Е8Р) также доказало свою эффективность для удаления тумана и тонкодисперсной пыли, но требует больших капиталовложений и эксплуатационных расходов.
Опытным путем заявителем было показано, что формирование тумана может также быть снижено путем исключения или снижения содержания тонкодисперсных и ультрадисперсных частиц во входящих газах перед направлением уходящих газов в СО2-абсорбер. Обычный процесс удаления тонкодисперсных и ультрадисперсных частиц, такой как ЕЗР или мокрая десульфурация дымовых газов ΡΟΌ имеют ограниченную эффективность в улавливании частиц субмикронного диапазона. Мокрый Е8Р может использоваться как для удаления или уменьшения тумана, так и для удаления или уменьшения количества субмикронных частиц.
Как было указано выше, капиталовложения и эксплуатационные расходы для мокрого ЕЗР высоки.
Решения уровня техники не эффективны в уменьшении тумана, следующего за промываемым газом.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является исключение или значительное сокращение выбросов аминов или продуктов их разложения из установки для улавливания углерода на основе амина. В частности, изобретение направлено на сокращение выбросов аминов, вызванных формированием тумана, который выбрасывается в окружающую среду вместе с СО2-обедненным уходящим газом.
Соответственно, найдены альтернативные решения, позволяющие сократить выброс тумана или капелек, в частности тумана, содержащего высокие концентрации амина или продуктов его разложения, из абсорбера установки для улавливания СО2 на основе амина.
Раскрытие изобретения
Способ улавливания СО2 из СО2-содержащего газа, в частности из уходящего газа тепловой электростанции, работающей на углеродном топливе, или любого другого промышленного СО2-содержащего газа, в котором СО2 улавливают из указанного газа, заставляя течь указанный газ в противотоке к подаваемому в абсорбционную секцию абсорбера СО2-абсорбирующему растворителю таким образом, что содержащийся в газе СО2 абсорбируют СО2-абсорбирующим растворителем для образования СО2-обогащенного растворителя, причем указанный СО2-обогащенный растворитель собирают в нижней части абсорбционной колонны и отводят для регенерации, при этом очищенный уходящий газ выбрасывают в атмосферу после одного или более этапа(ов) промывки, причем СО2-абсорбирующий растворитель, подаваемый в СО2-абсорбционную секцию, имеет температуру, которая менее чем на 5°С ниже максимальной температуры в абсорбционной секции абсорбера. Туман образуется в основном в ходе охлаждения насыщенной газовой смеси, и наиболее явно в ходе быстрого охлаждения насыщенной газовой смеси, содержащей центры насыщения. Избегая охлаждения или, по меньшей мере, избегая быстрого охлаждения идущего вверх потока газовой смеси в абсорбционной зоне абсорбера, можно избежать или существенно уменьшить образование тумана в абсорбционной зоне. Любой сформированный туман будет иметь состав, отражающий состав конденсируемых жидкостей в газовой смеси. Соответственно, любой туман, сформировавшийся в абсорбционной зоне, будет иметь высокое содержание аминов или их продуктов разложения. Обычно абсорбционная секция абсорбера охлаждается за счет поступления холодного СО2 растворителя в абсорбционную зону. Температура холодного растворителя обычно ниже наиболее высокой температуры в абсорбционной зоне абсорбера на 30°С или более, и в верхней части абсорбционной зоны происходит относительно резкое охлаждение. Уменьшение или даже устранение охлаждения содержимого абсорбционной зоны приводит к существенному уменьшению или устранению образования тумана в указанной зоне.
Согласно одному из вариантов осуществления температура СО2-растворителя, подаваемого в СО2-абсорбционную секцию, по существу, равна или выше максимальной температуры в указанной абсорбционной секции абсорбера. За счет подачи растворителя при температуре, столь же высокой или выше, чем наиболее высокая температура в абсорбционной зоне, не происходит никакого охлаждения в абсорбционной зоне, поэтому там не может произойти и образование тумана.
- 2 025463
Согласно одному из вариантов осуществления очищенный газ, покидающий абсорбционную зону, ниже по потоку подвергают одному или более этапам промывки, на которых газ промывают встречным потоком воды, причем промывочная вода, подаваемая на первую стадию промывки, имеет температуру, равную или выше температуры по влажному термометру дымового газа, подаваемого на этап промывки, чтобы избежать охлаждения газа ниже указанной температуры по влажному термометру, и за счет этого избежать образования тумана на первом этапе промывки.
Согласно одному из вариантов осуществления температуру абсорбера контролируют таким образом, что обедненный абсорбент подают в верхнюю часть абсорбционной секции при температуре от 60 до 85°С.
Согласно одному из вариантов осуществления температура обедненного абсорбента, подаваемого в абсорбционную секцию, находится между 70 и 80°С.
Согласно одному из вариантов осуществления ниже по потоку от этапов промывки располагают секцию кислотной промывки с целью удаления из уходящего газа щелочных газообразных соединений, в частности летучих аминов и аммиака. Кислотная промывка эффективно удаляет амины и их основные продукты разложения, являющиеся основными образованиями, а также газообразные амины или продукты их разложения, которые все еще присутствуют в очищенном уходящем газе, или значительно снижает их содержание.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена принципиальная схема традиционной установки для улавливания углерода; на фиг. 2 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая один из вариантов осуществления заявленного изобретения;
на фиг. 3 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления заявленного изобретения;
на фиг. 4 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления заявленного изобретения;
на фиг. 5 представлены смоделированные температурные профили в СО2-абсорбционной секции абсорбера.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлена установка для улавливания углерода, известная из уровня техники. СО2-содержащий газ, в частности уходящий газ тепловой электростанции, работающей на углеродосодержащем топливе, подается через вход 1 уходящего газа в абсорбер 2. В абсорбере 2 уходящий газ заставляют течь в противотоке к водному абсорбенту в СО2-абсорбционной секции 3. Водный абсорбент, являющийся водным раствором одного или более амина(ов), подается в верхнюю часть СО2-абсорбционной секции 3 через трубопровод 4 обедненного абсорбента.
Обогащенный абсорбент, абсорбировавший СО2, собирают в нижней части абсорбера и отводят через трубопровод 5 обогащенного абсорбента. Дымовые газы с уменьшенным содержанием СО2, покидающие СО2-абсорбционную секцию 3 затем промываются в одной или более промывочной(ых) зоне(ах) 6, 7 для охлаждения дымовых газов и удаления или уменьшения количества аминов или продуктов их разложения из абсорбентов, увлекаемых дымовыми газами. Затем охлажденные и промытые дымовые газы из абсорбера через трубопровод 8 дымовых газов с уменьшенным содержанием СО2 выбрасывают в атмосферу.
Под каждой промывочной зоной 6, 7 расположен собирающий поддон 9, 9' для сбора промывочной воды с целью рециркуляции промывочной воды через рециркуляционные трубопроводы 10, 10' и для стекания излишней жидкости по сливным трубопроводам 11, 11' в нижерасположенный наполнитель как предыдущей промывочной зоны 6, так и контактной зоны 3. Для охлаждения промывочной воды в рециркуляционных трубопроводах 10, 10' расположены циркуляционные охладители 12, 12' промывочной воды.
СО2-обогащенный абсорбент, отводимый через трубопровод 5 обогащенного абсорбента, нагревается от обедненного абсорбента в трубопроводе 4 в перекрестном теплообменнике 13 перед поступлением в регенерационную колонну 20 для десорбции СО2 из обогащенного абсорбента. СО2-обогащенный абсорбент подают в регенерационную колонну в верхней части наполнителя 21 и заставляют течь в противотоке к СО2 и пару в наполнителе 21.
Регенерированный абсорбент собирают в нижней части регенерационной колонны 20 и отводят оттуда через трубопровод 22 отвода обедненного абсорбента. Обедненный абсорбент в трубопроводе 22 разделяется на трубопровод 23 испарителя, проходящий в испарителе 24, где СО2-обедненный абсорбент нагревается для формирования пара, который подают в регенерационную колонну через паровой трубопровод 25, и трубопровод 4 обедненного абсорбента для рециркуляции обедненного абсорбента обратно в абсорбер, как было описано выше.
СО2-обедненный абсорбент в трубопроводе 4 охлаждается от обогащенного абсорбента в трубопроводе 5 в перекрестном теплообменнике 13, а затем охлаждается в охладителе 14 перед подачей в абсорбер 2.
СО2, десорбированный из абсорбента, вместе с паром промывают встречным потоком промывочной
- 3 025463 воды в промывочной зоне 26 над наполнителем 21. Промывочную воду собирают под промывочной зоной 26 в коллектор 27 и направляют на рециркуляцию через трубопровод 28 рециркуляции промывочной воды.
Насосы, обозначенные р, располагают там, где это необходимо для циркуляции и/или увеличения давления жидкости.
Смесь СО2 и пара выводят из регенерационной колонны через СО2-трубопровод 29, охлаждаемый посредством охладителя 30, и отделяют конденсированную воду от СО2 в верхнем приемнике 31 десорбера перед выводом СО2 для дальнейшей очистки через трубопровод 32 экспорта СО2. Конденсированную воду выводят через трубопровод 33 для конденсата и рецикулируют в тот процесс установки, для которого необходима вода, в частности водная промывка для промывки СО2-обедненных дымовых газов перед выбросом в окружающую среду.
Указанный растворитель реагирует с СО2 в слое 3 наполнителя, и за счет экзотермической реакции выделяется тепло. Внутри СО2-абсорбционной секции 3 наблюдается температурный профиль колоколообразной формы (температурная выпуклость) с максимальной температурой обычно около 65-75°С. Из растворителя выпаривается большое количество воды и выделившийся пар следует за дымовыми газами в верхнюю часть абсорбционного слоя, где он до некоторой степени охлаждается холодным обедненным амином. Затем газ дополнительно охлаждается при водной промывке.
Изобретатели настоящего изобретения установили, что туман формируется в насыщенном водой газе, содержащем центры образования в областях, характеризуемых резким падением температуры или быстрым охлаждением. Таким образом, желательно избегать областей, где возникает быстрое охлаждение, или удостовериться, что быстрое охлаждение происходит только в областях с низким парциальным давлением аминов или продуктов их разложения. Характерные температуры в различных значимых точках в процессе работы установки для улавливания углерода обозначены от П до 110.
Характерные температуры для установки, известной из уровня техники, представлены в табл. 1.
Таблица 1
И 12 13 14 15 16 17 18 19 НО
Темп. 38 60 50 40 45 40 40 40 50 120
Из табл. 1 ясно видно, что температура уходящего газа уменьшается (быстрое охлаждение) в верхней части СО2-абсорбционной секции 3 за счет подачи охлажденного (обычно до 40°С) обедненного амина через трубопровод 4 и затем дополнительно охлаждается в промывочных секциях 6 и 7 за счет подачи охлажденной промывочной воды. На каждом этапе, содержащем быстрое охлаждение, может образовываться туман, особенно если в газе присутствуют центры образования тумана.
Содержание аминов и продуктов их разложения в тумане сильно связано с давлением паров аминов и продуктов из разложения в месте формирования тумана. При этом самое высокое парциальное давление аминов и продуктов их разложения наблюдается в верхней части СО2-абсорбционной секции 3 абсорбера, где насыщенный водой газ, идущий вверх в СО2-абсорбционной секции, быстро охлаждается входящим обедненным абсорбентом, что приводит к формированию тумана, содержащего высокую концентрацию аминов и продуктов их разложения.
Парциальное давление аминов и продуктов их разложения в первой промывочной зоне 6 еще является относительно высоким, даже если оно ниже, чем в СО2-абсорбционной секции 3. Следовательно, туман, образующийся в промывочной зоне 6, будет также накапливать значительное количество амина или продуктов его разложения. Однако проблема заключается в том, что капельки тумана, сформировавшиеся на одном этапе, не удается остановить последующими этапами промывки или традиционным каплеотбойником.
В настоящем изобретении указанная проблема решается за счет устранения быстрого охлаждения газа, идущего вверх в абсорбере, или, по меньшей мере, устранения быстрого охлаждения в контактной зоне 3 первой промывочной зоны 6.
На фиг. 2-5 представлены альтернативные пути значительного уменьшения формирования тумана с большим содержанием аминов или продуктов их разложения для значительного сокращения выбросов аминов или продуктов их разложения в окружающую среду. Фиг. 2-5 описаны далее только со ссылками на признаки или режимы эксплуатации, которые отличаются от признаков или режимов эксплуатации описанных выше решений, известных из уровня техники.
На фиг. 2 представлен первый вариант осуществления настоящего изобретения, из которого удален охладитель обедненного абсорбента, и обедненный абсорбент подают в абсорбер при повышенной температуре, обычно от примерно 60 до 85°С, в частности между 70 и 80°С. Водная промывка 6 осуществляется без внешнего охлаждения во избежание охлаждения газа и конденсации воды в секции 6 водной промывки. Чтобы удостовериться, что при водной промывке 6 не образуется туман, температуру на указанном первом этапе промывки поддерживают равной или выше температуры по влажному термометру дымового газа, входящего на первый этап промывки. Температура по влажному термометру является температурой, при которой вода начинает конденсироваться.
- 4 025463
Обогащенный абсорбент, выводимый через трубопровод 5 обогащенного абсорбента, обменивается теплотой с промывочной водой во второй промывочной петле 10' в теплообменнике 15 для охлаждения промывочной воды и предварительного нагрева обогащенного амина. Обогащенный амин затем дополнительно нагревают в теплообменнике 13, как описано со ссылкой на фиг. 1
Конфигурация по фиг. 2 позволяет регулировать температуру в абсорбере с целью уменьшения или устранения быстрого охлаждения и соответствующего риска образования тумана в СО2-абсорбционной секции 3 и первой промывочной секции 6. Характерные рабочие температуры этого варианта осуществления представлены в табл. 2.
Таблица 2
11 12 13 14 15 16 17 18 Т1О
Темп. 38 75 75 40 45 75 75 40 120
Из табл. 2 очевидно, что температура поднимающихся вверх уходящих газов в абсорбере увеличивается или остается, по существу, стабильной, пока газ поднимается в абсорбере до второй промывочной секции 7, в которой указанный газ заставляют течь в противотоке к холодной промывочной воде, имеющей температуру около 40°С, что приводит к тому, что очищенный уходящий газ имеет температуру около 40°С и, следовательно поддерживается общий водный баланс в абсорбере.
За счет устранения охлаждения поднимающихся вверх уходящих газов в абсорбере исключается перенасыщение газа. Образование тумана требует одновременно наличия центров конденсации и перенасыщенного водой газа. Соответственно, в СО2-абсорбционной секции 3 и промывочной секции 6 туман не образуется или образуется только малое количество тумана, даже если в газе присутствуют частицы (суб)микронного размера. Если газ содержит центры конденсации, например в виде частиц (суб)микронного размера, наиболее вероятно, что туман образуется во второй промывочной секции. Однако, формирование тумана во второй промывочной секции не вызывает каких либо экологических проблем, поскольку давление паров аминов и продуктов их разложения в газе во второй промывочной секции мало. По этим причинам концентрация аминов и продуктов их разложения в сформировавшемся тумане будет незначительной.
Специалисту области техники понятно, что количество аминов и продуктов их разложения может быть и далее уменьшено за счет введения одного или более этапа(ов) промывки между указанными первым и вторым этапами промывки.
На фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления, который также близок к варианту осуществления, показанному на фиг. 2. Основным отличием является наличие в верхней части абсорбера кислотной промывочной секции 40 для удаления или значительного уменьшения газообразных щелочных включений в очищенных уходящих газах, в частности амина, аммиака и других газообразных продуктов разложения аминов.
В указанной кислотной промывочной секции 40 СО2-обедненный уходящий газ, покидающий вторую промывочную секцию, заставляют течь в противотоке к водному раствору кислоты. Насос р обеспечивает рециркуляцию кислотного промывочного раствора в петле 41 кислотной промывки. Восполняющий трубопровод 43 обеспечивает восполнение любых потерь воды и регулировку рН кислотной промывочной воды. Сливной трубопровод 44 обеспечивает стекание кислотной промывки с целью поддержания постоянной концентрации аммониевых и аминовых солей в петле рециркуляции кислотной промывки. Слив предпочтительно направляют в аминовый восстановитель.
Этап кислотной промывки добавляют в первую очередь для того, чтобы гарантировать улучшенное удаление из уходящего газа любых газообразных щелочных включений, в частности аммиака.
В табл. 3 представлены характерные температуры для варианта осуществления по фиг. 3.
Таблица 3
И 12 13 14 15 16 17 18 Т10
Темп. 38 75 75 40 45 75 75 40 120
Специалисту области техники понятно, что кислотная промывка может быть добавлена в любой другой описанный здесь вариант осуществления с целью удаления или значительного уменьшения любых газообразных щелочных включений, присутствующих в выходящем очищенном уходящем газе.
Фиг. 4 относится к альтернативному варианту осуществления, который также близок к варианту осуществления по фиг. 2. Температурный градиент по абсорберу в основном соответствует температурному градиенту варианта осуществления по фиг. 2. Основное отличие между вариантами осуществления по фиг. 2 и по фиг. 4 заключается в том, в варианте осуществления по фиг. 4. отсутствует рециркуляция промывочной воды в нижней промывочной секции.
Сливные трубопроводы 11, 11' на фиг. 4 показаны стрелками, чтобы указать на возможность прямого перемещения промывочной воды из сборного поддона или даже непосредственно из промывочного наполнителя как такового. Высокая скорость конденсации воды, имеющая место в верхней секции 7 водной промывки из-за охлаждения уходящих газов в этой секции, достаточна для того, чтобы обеспечить
- 5 025463 жидкостью однократный цикл нижней промывочной секции. Соотношение жидкости и газа в самой нижней промывочной секции 6 будет достаточным для смачивания надлежащим образом структурированного наполнителя.
В табл. 4 представлены характерные температуры для варианта осуществления по фиг. 4.
Таблица 4
11 12 13 14 15 16 17 18 Т10
Темп. 38 75 75 40 45 75 ΝΑ 40 120
Специалисту области техники понятно, что точная конфигурация и наличие какого-либо из сливных трубопроводов 11, 11' или прямого сквозного течения являются допустимыми альтернативами.
Специалисту в области техники понятно, что конструкция с сетчатым поддоном или пузырьковым слоем являются допустимыми альтернативами конструкции слоя наполнителя для указанного применения с прямоточным течением жидкости.
Эксперимент.
Экспериментальная установка по фиг. 2 работала на 30 мас.% МЕА. Дымовые газы в абсорбере были насыщены водой при температуре 38° и содержали 13 об.% СО2. Испаритель работал на 120°С и 1,9 бар, обеспечивая обедненную концентрацию 0,18 моль СО2/моль МЕА. Обедненный амин подавали при 70°С, и в слое абсорбирующего наполнителя высотой 12 м была достигнута 90% эффективность удаления. Нижнюю водную промывку поддерживали адиабатной, т.е. внешнее охлаждение не применялось. Все охлаждение дымовых газов для того, чтобы получить выходную температуру газа 40°С, обеспечивали верхней водной промывкой. При входной температуре абсорбера 38°С и выходной температуре абсорбера 40°С общий водный баланс абсорбера был близок к нейтральному.
Изокинетический отбор проб дымовых газов осуществляли из зоны, расположенной под нижней водной промывкой, между двумя секциями водной промывки и над верхней секции водной промывки. Измерение выбросов МЕА показало следующее:
2060 мг/Нм3 над аминовой секцией;
мг/Нм3 между секциями водной промывки;
ниже предела детектирования 0,05мг/Нм3 МЕА над верхней водной промывкой.
Нижняя промывка абсорбирует вплоть до 99% амина в парообразной фазе, даже если осуществляется теплой при 75°С. Высокая скорость удаления обусловлена высокой скоростью замещения жидкости и, соответственно, низкой концентрацией амина.
Было исследовано воздействие высокой температуры подачи обедненного амина на эффективность улавливания СО2. Экспериментальная установка стабильно работала с 90% эффективностью улавливания и температурой подачи обедненного амина 40°С. Обедненную концентрацию и циркуляцию растворителя поддерживали постоянными, в то время как температуру, соответствующую обедненной концентрации, увеличили до 75°С. Изменений в скорости улавливания детектировано не было. Следовательно, не было оснований полагать, что работа при более высокой температуре подачи обедненного амина будет оказывать негативное воздействие на эффективность улавливания СО2. За исключением наиболее верхней части абсорбционного слоя, температурный профиль в абсорбционном слое значительно не изменялся. Однако, как было указано выше, выброс МЕА в форме тумана иногда является высоким (несколько мг/Нм3) при работе с температурой подачи обедненного амина 40°С.
Моделирование температурных профилей в абсорбционном слое было выполнено как для решения уровня техники, представленного на фиг. 1, так и для первого варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 2. Результаты моделирования представлены на фиг. 5.
Как показано на фиг. 5, температурный профиль в абсорбере согласно варианту осуществления по фиг. 2 возрастает от нижней части абсорбера СО2-абсорбционной секции вверх. Моделирование подтверждает, что подача горячего, около 75°С, абсорбента в верхнюю часть абсорбера СО2-абсорбционной секции устраняет условия, способствующие формированию тумана. Соответственно, предполагается, что работа установки для улавливания СО2 согласно заявленному изобретению исключает или значительно уменьшает формирование аминосодержащего тумана в абсорбере установки для улавливания.
Температура подачи обедненного амина может сильно зависеть от характеристик абсорбера и СО2-абсорбционной секции, а также рассматриваемого абсорбирующего растворителя. Оптимальная температура для подачи обедненного растворителя может быть найдена путем моделирования температурного профиля в рассматриваемом регулирующем устройстве. На основе моделирования, оптимальной температурой для обедненного растворителя здесь является максимальная температура в СО2-абсорбционной секции или температура немного ниже указанной максимальной температуры. Предполагается, что допустимо незначительное падение температуры, например на <5°С, в частности <3°С, предпочтительно <2°С, не приводящее к образованию тумана. Выражение, что температура растет в направлении потока газа или температура, по существу, постоянна, подразумевает также включение ситуаций, когда может возникнуть небольшое варьирование температуры или падение температуры.

Claims (5)

1. Способ улавливания СО2 из СО2-содержащего газа, в частности из уходящего газа тепловой электростанции, работающей на углеродном топливе, или любого другого промышленного СО2-содержащего газа, в котором СО2 улавливают из указанного газа, заставляя указанный газ течь в противотоке к СО2-абсорбирующему растворителю, представляющему собой водный раствор одного или более аминов и подаваемому в абсорбционную секцию (3) абсорбера (2) таким образом, что содержащийся в газе СО2 абсорбируют СО2-абсорбирующим растворителем для образования СО2-обогащенного растворителя, причем указанный СО2-обогащенный растворитель собирают в нижней части абсорбера (2) и отводят для регенерации, при этом очищенный уходящий газ выбрасывают в атмосферу после одного или более этапов промывки, на которых указанный газ промывают встречным потоком воды, отличающийся тем, что СО2-абсорбирующий растворитель, подаваемый в СО2-абсорбционную секцию (3), имеет температуру, которая менее чем на 5°С ниже максимальной температуры в абсорбционной секции (3) абсорбера (2).
2. Способ по п.1, в котором на первый этап промывки подают промывающую воду, имеющую температуру, равную или выше температуры по влажному термометру указанного очищенного уходящего газа, подаваемого на указанный этап промывки.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором регенерированный СО2-абсорбирующий растворитель подают в верхнюю часть абсорбционной секции (3) при температуре от 60 до 85°С.
4. Способ по п.3, в котором температура указанного регенерированного СО2-абсорбирующего растворителя, подаваемого в абсорбционную секцию (3), находится между 70 и 80°С.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный очищенный уходящий газ, покидающий вторую промывочную секцию (7), используемую на втором этапе промывки, заставляют течь в противотоке к водному раствору кислоты в кислотной промывочной секции (40) для удаления из указанного уходящего газа щелочных газообразных соединений, в частности летучих аминов и аммиака.
EA201490189A 2011-07-05 2012-07-04 Способ улавливания coиз co-содержащего газа EA025463B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20110974A NO20110974A1 (no) 2011-07-05 2011-07-05 Utslippskontroll
PCT/EP2012/062997 WO2013004731A1 (en) 2011-07-05 2012-07-04 Method for mist control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201490189A1 EA201490189A1 (ru) 2014-06-30
EA025463B1 true EA025463B1 (ru) 2016-12-30

Family

ID=46639439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201490189A EA025463B1 (ru) 2011-07-05 2012-07-04 Способ улавливания coиз co-содержащего газа

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9180404B2 (ru)
EP (1) EP2729233B1 (ru)
JP (1) JP6083681B2 (ru)
CN (1) CN103764257B (ru)
AU (1) AU2012280345B2 (ru)
BR (1) BR112014000243B1 (ru)
CA (1) CA2838994C (ru)
EA (1) EA025463B1 (ru)
NO (1) NO20110974A1 (ru)
PL (1) PL2729233T3 (ru)
WO (1) WO2013004731A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015280A1 (de) 2013-09-16 2015-03-19 Rwe Power Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Gaswäsche von aerosolhaltigen Prozessgasen
JP6305837B2 (ja) * 2014-06-11 2018-04-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 二酸化炭素の回収装置および回収方法
DE102014115581A1 (de) * 2014-10-27 2016-04-28 Thyssenkrupp Ag Kolonne und Verfahren zur Reinigung eines Gases
JP6392099B2 (ja) * 2014-12-01 2018-09-19 株式会社東芝 二酸化炭素回収システム
KR102034860B1 (ko) * 2017-11-24 2019-10-21 한국에너지기술연구원 아민을 포함하는 기체의 고순도화 공정
JP7278687B2 (ja) * 2019-03-29 2023-05-22 東洋エンジニアリング株式会社 化学吸収方法及び化学吸収装置
CN110280105B (zh) * 2019-08-02 2024-03-26 亚太环保股份有限公司 一种制酸尾气湿法脱硫协同治理酸雾的方法及装置
JP7402031B2 (ja) * 2019-12-09 2023-12-20 株式会社東芝 二酸化炭素回収システム及びその運転方法
JP7515420B2 (ja) * 2021-01-12 2024-07-12 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及び処理装置
CN114534488A (zh) * 2022-03-22 2022-05-27 浙江浙能技术研究院有限公司 一种基于膜电渗析的co2捕集系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3435590A (en) * 1967-09-01 1969-04-01 Chevron Res Co2 and h2s removal
GB1195658A (en) * 1967-12-07 1970-06-17 Homer Edwin Benson Improvements in or relating to Gas Purification
WO2010102877A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Aker Clean Carbon As Method and plant for amine emission control

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1195685A (en) * 1966-09-23 1970-06-17 Glacier Co Ltd Improvements in or relating to Bearings
EP0502596B2 (en) 1991-03-07 1999-08-25 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Apparatus and process for removing carbon dioxide from combustion exhaust gas
DE69318433T2 (de) * 1992-01-17 1998-12-17 Mitsubishi Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsabgasen
NO180520C (no) * 1994-02-15 1997-05-07 Kvaerner Asa Fremgangsmåte til fjerning av karbondioksid fra forbrenningsgasser
JP3761960B2 (ja) * 1996-03-19 2006-03-29 仁美 鈴木 ガス中の二酸化炭素の除去方法
JP3416443B2 (ja) * 1997-01-27 2003-06-16 三菱重工業株式会社 脱炭酸塔内のアミンミストの減少方法
JP3969949B2 (ja) 2000-10-25 2007-09-05 関西電力株式会社 アミン回収方法及び装置並びにこれを備えた脱炭酸ガス装置
CN101175841A (zh) * 2005-05-13 2008-05-07 国际壳牌研究有限公司 从气体物流中除去二氧化碳
CN1887405A (zh) * 2005-06-27 2007-01-03 成都华西化工研究所 从烟道气中脱除和回收二氧化碳的方法
US20110052453A1 (en) * 2008-01-18 2011-03-03 Mclarnon Christopher Removal of carbon dioxide from a flue gas stream
US7846240B2 (en) * 2008-10-02 2010-12-07 Alstom Technology Ltd Chilled ammonia based CO2 capture system with water wash system
US8404027B2 (en) * 2008-11-04 2013-03-26 Alstom Technology Ltd Reabsorber for ammonia stripper offgas
JP5351728B2 (ja) * 2009-12-03 2013-11-27 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
US20120180521A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-19 Erickson Donald C Flue Gas Scrubbing with Aqueous Ammonia

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3435590A (en) * 1967-09-01 1969-04-01 Chevron Res Co2 and h2s removal
GB1195658A (en) * 1967-12-07 1970-06-17 Homer Edwin Benson Improvements in or relating to Gas Purification
WO2010102877A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Aker Clean Carbon As Method and plant for amine emission control

Also Published As

Publication number Publication date
US20140116251A1 (en) 2014-05-01
CN103764257A (zh) 2014-04-30
CA2838994A1 (en) 2013-01-10
EP2729233B1 (en) 2015-08-19
WO2013004731A1 (en) 2013-01-10
CA2838994C (en) 2019-08-27
PL2729233T3 (pl) 2016-01-29
CN103764257B (zh) 2016-01-27
AU2012280345A1 (en) 2013-12-12
BR112014000243B1 (pt) 2021-07-20
EA201490189A1 (ru) 2014-06-30
AU2012280345B2 (en) 2016-12-08
BR112014000243A2 (pt) 2017-02-14
JP2014522715A (ja) 2014-09-08
JP6083681B2 (ja) 2017-02-22
EP2729233A1 (en) 2014-05-14
US9180404B2 (en) 2015-11-10
NO20110974A1 (no) 2013-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA025463B1 (ru) Способ улавливания coиз co-содержащего газа
JP5507584B2 (ja) アミン放出物制御のための方法およびプラント
CA2824740C (en) Combustion exhaust gas treatment system and method of treating combustion exhaust gas
CA2786997C (en) Water wash method and system for a carbon dioxide capture process
JP6072055B2 (ja) 排ガス処理システム及び方法
CA2824149C (en) Gas treatment process and system
US8828130B2 (en) Exhaust gas treatment system equipped with carbon dioxide removal device
WO2011132660A1 (ja) 二酸化炭素除去装置を有する排ガス処理システム
WO2013039041A1 (ja) Ｃｏ2回収装置およびｃｏ2回収方法
JP5738137B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP6021932B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP6811759B2 (ja) Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
EP2644254B1 (en) Scrubber for cleaning a process gas and recovering heat
WO2023068281A1 (ja) Ｃｏ２回収システム及びｃｏ２回収方法

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 TJ TM

PD4A Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title
TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment