NO335911B1

NO335911B1 - Fremgangsmåte og apparat for gjenvinning av C02

Info

Publication number: NO335911B1
Application number: NO20060857A
Authority: NO
Inventors: Tomio Mimura; Takashi Kamijo; Masaki Iljirna; Yasuyuki Yagi
Original assignee: Kansai Electric Power Co; Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2015-03-23
Also published as: US7485274B2; EP1695756A1; JP4745682B2; JP2006232596A; US20060204425A1; NO20060857L; DE602006013368D1; EP1695756B1

Description

1. Oppfinnelsens bakgrunn.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat og en fremgangsmåte for C02-gjenvinning, og som er velegnet for fjerning av C02 i C02-holdig gass så som forbrennings-eksosgass, og nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et apparat og en fremgangsmåte for C02-gjenvinning hvor C02 i den C02-holdige gass fjernes/gjenvinnes mer energieffektivt.

2. Beskrivelse av tilgrensende teknologi.

I den senere tid er drivhuseffekten som følge av C02 pekt ut som en av årsakene til den globale oppvarmingen, og tiltakene mot denne er blitt et internasjonalt anliggende hva gjelder å bevare det globale miljøet. Kildene til C02-utslipp dekker alle menneskets aktiviteter hvor det brennes fossile brensler, og det er et stadig økende krav til å begrense slike utslipp. Samtidig har fremgangsmåter hvor C02 i forbrenningseksos fjernes og gjenvinnes ved å kontakte forbrenningseksosen fra industrielle virksomheter, så som fyringskjeler (boiler) og gassturbiner, med en aminbasert C02-absorberende løsning, og fremgangsmåter hvor den gjenvundne C02 lagres uten utslipp til atmosfæren, aktivt blitt undersøkt i dynamogenesiske anlegg så som termiske kraftverk hvor det benyttes fossile brensler i store mengder. Som et trinn for å fjerne og gjen-vinne C02 fra eksosgasser fra forbrenningsanlegg, har det tidligere vært anvendt en C02-absorberende løsning som nevnt ovenfor, dvs. slike hvor forbrenningseksosen kontaktes med den C02-absorberende løsning i et absorpsjons-tårn, og den C02-absorberende løsning som har absorbert C02-gassen oppvarmes i et regenereringstårn for å frigi C02 så vel som å regenerere den C02-absorberende løsning, som deretter brukes på nytt ved at den resirkuleres til absorbsjonstårnet (se f .eks. den allment tilgjengelig japanske patentpublikasjon nr. 3-193116).

Som vist på figur 7, har det konvensjonelle C02-gjenvinningsapparatet en avgass-kjøleinnretning 1004 som avkjøler eksosavgassen 1002 som inneholder C02 utsluppet fra industrianlegget så som en fyringskjele og en gassturbin, med kjølevann 1003, et C02-absorpsjonstårn 1006 den avkjølte C02-holdige eksosgass 1002 kontaktes med en C02-absorberende løsning 1005 som absorberer C02 slik at C02-gassen fjernes fra eksosgassen 1002, og et regenereringstårn 1008 hvori C02 frigis fra den C02-absorberende løsning (anrikete løsning) 1007 som har absorbert C02, for å regenerere den C02-absorberende løsning. Ifølge dette apparatet blir den regenererte C02-absorberende løsning (mager løsning) 1009 som er frembrakt ved å fjerne C02 i regenereringstårnet (1008) 1008, anvendt på nytt som C02-absorberende løsning i absorpsjonstårnet 1006.

I fremgangsmåten for gjenvinning av C02 hvor man anvender denne konvensjonelle C02-gjenvinningsapparatur, øker man for det første trykket i forbrennings-eksosgassen 1002 som inneholder C02fra industrianlegg såsom fyringskjeler og gassturbiner, ved hjelp av en eksosgass-luftkompressor 1010, og deretter overføres eksosavgassen til eksosavgass-kjøleinnretningen 1004, her avkjølt med kjølevann 1003, og overføres deretter til C02-absorpsjonstårnet 1006.

I C02-absorpsjonstårnet 1006 kontaktes eksosavgassen 1002 i motstrøm med den C02-absorberende løsning 1005 hvori alkanolaminet er en basis, og C02-gassen i eksosavgassen absorberes i den C02-absorberende løsning 1005 ved hjelp av en kjemisk omsetning (R- NH2 + H20 + C02 -> R-NH3HC03), og eksosavgassen 1002 hvorfra C02 er fjernet, ledes ut fra systemet. Den C02-absor-berende løsning 1007 hvori C02er absorbert betegnes også en "rik løsning". Trykket i denne rike løsning 1007 økes ved hjelp av en pumpe 1012 for rik løsning, og den rike løsning oppvarmes i en varmeveksler 1013 for rik/mager løsningsmiddel av den C02-absorberende løsning 1009 (magre løsning) som er regenerert ved å fjerne C02 i regenereringstårnet 1008 som beskrevet neden-for, og tilføres til regenereringstårnet 1008.

Den rike løsning 1007 som tilføres inne i regenereringstårnet 1008 fra en øvre seksjon av regenereringstårnet 1008 frigir størstedelen av C02 ved å iverksette en eksoterm reaksjon. Den C02-absorberende løsning som har frigjort største-delen av den C02 i regenereringstårnet 1008 betegnes en delvis mager løsning. Denne delvis magre løsning blir så den C02-absorberende løsning hvori bortimot all C02 er fjernet når den når ned til bunnen av regenereringstårnet 1008. Denne absorpsjonsløsning som er regenerert ved å fjerne bortimot all C02 betegnes som en mager løsning. Denne magre løsning oppvarmes med damp i en fyringskjele 1014 (reboiler). I mellomtiden blir C02 - gassen med vanndamp som er frigitt fra den rike løsning og den semi-magre løsning i tårnet avledet fra den øvre seksjonen av regenereringstårnet 1008, vanndampen kondenseres i separasjonstrommel 1017 og C02- gassen 1018 frigis ut av systemet og gjenvinnes. Vannet som fraskilles i separasjonstrommelen 1017 leveres til den øvre seksjon av regenereringstårnet 1008 ved hjelp av en sirku- lasjonspumpe 1019 for kondensert vann. Den regenererte C02-absorberende løsning (mager løsning) 1009 avkjøles med den rike løsning 1007 varme-veksleren 1013 for rik/mager løsning, og deretter økes trykket ved hjelp av en pumpe 1020 for mager løsning, og den magre løsning avkjøles i en kjøler 1021 for mager løsning tilføres deretter til C02 - absorpsjonstårnet 1006.

På figur 7 indikerer henvisningstallet 1001a en gasskanal i industrianlegget såsom en fyrkjele og en gassturbin mens 1001b indikerer en skorstein. Det ovennevnte C02-gjenvinningsapparat kan installeres senere for gjenvinning av C02 fra den eksosavgass som allerede er deponert, eller kan samtidig koples til den nylig deponerte eksosgasskilde. Et åpnbart og lukkbart deksel anordnet ved skorsteinen 1001b, og er innrettet til å lukkes når C02-gjenvinningsappa-ratet drives, og åpner når driften av C02-gjenvinningsapparatet stanser selv når det betjenes en eksosavgasskilde.

Ved fremgangsmåten for gjenvinning av C02 fra den C02-holdige gass så som forbrenningseksosgass hvor det anvendes den C02-absorberende løsning og C02-absorbsjonstrinnet, er det nødvendig å redusere driftskostnadene for C02-gjenvinningsapparatet så mye som mulig som følge av at C02-gjenvinnings-apparatet i tillegg installeres til et forbrenningsanlegg. Ved den ovennevnte fremgangsmåte for gjenvinning av C02 er det særlig vesentlig å utvikle en pro-sess som muliggjør en reduksjon av den forbrukte energi i regenereringstrinnet som følge av at dette regenereringstrinnet hvor regenereringstårnet anvendes, forbruker mye termisk energi.

WO2004/005818A2 omtaler fremgangsmåte og apparatur for å splitte en strømning.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse er utviklet i lys av ovennevnte, og man tar sikte på å frembringe et apparat og en fremgangsmåte for gjenvinning av C02 hvor energieffektiviteten ytterligere økes.

Et C02-gjenvinningsapparat ifølge et aspekt ved foreliggende oppfinnelse innbefatter at et tårn for absorbering av C02 inn i en C02-absorberende løsning ved at den C02-absorberende løsning kontaktes med forbrenningseksosavgass fra en gasskanal, et regenereringstårn for fjerning av C02 fra den C02-absorberende løsning ved oppvarming av den C02-absorberende løsning, kjennetegnet ved at et en varmevekslerseksjon for avgassen er utformet i gasskanalen, en utgående ledning for en ekstrahert (avtrukket) delvis mager løsning for ekstrahering av den C02-absorberende løsning fra regenereringstårnet og overføring av denne til avgassvarmevekslerseksjonen, og en returledning for den ekstraherte (avtrukne) delvis magre løsning for overføring av den C02-absorberende løsning fra avgassvarmevekslerseksjonen til regenereringstårnet, hvor varmen i forbrenningsavgassen anvendes ved å varmeveksle den C02-absorberende løsning med forbrenningsavgassen i avgassvarmevekslerseksjonen når en mager løsning fremstilles ved å fjerne C02 fra en rik løsning som er den C02-absorberende løsning og absorbert C02.

En fremgangsmåte for gjenvinning av C02 ifølge et aspekt ved foreliggende oppfinnelse innbefatter trinnene: å fjerne Co2 fra en avgass som inneholder C02 og er avledet fra et industrianlegg, ved at avgassen kontaktes med en C02-absorberende løsning i C02-absorpsjonstårn,

å regenerere en rik løsning som er den C02-absorberende løsning og absorbert C02 inn i en mager løsning som er den C02-absorberende løsning og uten absorbert C02, ved at en rik løsning introduseres i et regenereringstårn og C02 fjernes fra den rike løsning, hvorved den magre løsning gjenbrukes som den C02-absorberende løsning i absorpsjonstårnet, at

at i det minste en andel av en delvis (semi) mager løsning som er frembrakt ved å fjerne en andel eller en hovedmengde av C02 fra den rike løsning som er injisert inne i regenereringstårnet fra øvre seksjon av regenereringstårnet, at temperaturen i den delvis (semi) magre løsning heves ved varmeveksling ved hjelp av en avgass med høy temperatur i en gasskanal i det industrielle anlegg så som i en fyrkjele eller en gassturbin, og

den magre løsning returneres inn i regenereringstårnet ved en posisjon under posisjonen hvor den delvis (semi) magre løsning avtrekkes i regenereringstårnet.

Enda et aspekt ved foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte til gjenvinning av C02 innbefatter at en semi-mager avtrekkes ved en valgfri posisjon mellom en posisjon tilstøtende til injeksjonsposisjonen til den rike løsning og et mellomtrinn i regenereringstårnet.

Enda et aspekt ved foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte til gjenvinning av C02 innbefatter at den semi-magre løsning avtrekkes ved et antall posisjoner i regenereringstårnet, hvor den semi-magre løsning som avtrekkes ved et antall posisjoner i regenereringstårnet varmeveksles med avgassen, og disse løsninger returneres til en posisjon eller et antall posisjoner som er lik eller lavere enn et antall posisjoner for avtrekking i regenereringstårnet.

Foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at en temperaturprofil i regenereringstårnet forsterkes ved at minst en andel av den delvis magre løsning som frembringes ved å frigivelse av en andel eller størstedelen av C02 fra den rike løsning, injiseres i regenereringstårnet ved den øvre del av regenereringstårnet, at temperaturen i den avtrukne delvis magre løsning heves ved å gjennomføre en varmeveksling med høytemperatur-avgassen i gasskanalen til industrianlegget såsom kjeler og gassturbinder, og deretter returnere den delvis magre løsning til regenereringstårnet i posisjonen under posisjonen hvor den delvis magre løsning avtrekkes (extract) i regenereringstårnet. Det betyr at i apparatet og fremgangsmåten for gjenvinning av C02 ifølge foreliggende oppfinnelse, utnyttes restvarmen i avgass effektivt og temperaturen i regenereringstårnet heves for å forsterke regenereringens virkningsgrad, slik at det blir mulig å oppnå enda bedre energibesparelse i C02-gjenvinningssystemet.

De ovennevnte og andre formålt trekk og fordeler, og tekniske og industrielle fordeler med foreliggende oppfinnelse, vil forstås bedre ved å studere den etterfølgende detaljerte beskrivelse av fortiden foretrukne utførelser av oppfinnelsen, sett i sammenheng med de medfølgende figurer.

Kort beskrivelse av figurene.

Figur 1 viser skjematisk et apparat for C02 - gjenvinning ifølge eksempel 1 i foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser en kurve over et temperaturfordelingsprofil i et regenereringstårn ifølge eksempel 1 i foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser skjematisk et apparat for C02 - gjenvinning ifølge eksempel 2 i foreliggende oppfinnelse. Figur 4 viser en kurve over et temperaturfordelingsprofil i et regenereringstårn ifølge eksempel 2 i foreliggende oppfinnelse. Figur 5 viser skjematisk et apparat for C02 - gjenvinning ifølge eksempel 3 i foreliggende oppfinnelse. Figur 6 viser en kurve over et temperaturfordelingsprofil i et regenereringstårn ifølge eksempel 3 i foreliggende oppfinnelse. Figur 7 viser skjematisk et konvensjonelt apparat for C02 - gjenvinning.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

Ytterligere fordeler og modifiseringer vil være lett forståelige for den fagkyndige. Derfor skal ikke oppfinnelsen i sitt bredeste aspekt være begrenset til de spesi-fikke detaljer og representative utførelsene som er vist og beskrevet her. Følgelig kan det gjennomføres mange ulike modifiseringer uten å avvike fra idéen eller rammen for det generelle oppfinneriske konsept slik det det definert i det etterfølgende patentkrav og deres ekvivalenter.

Eksempler på den foreliggende oppfinnelse skal i det etterfølgende beskrives i detalj under henvisning til tegningene. Eksemplene skal ikke begrense oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Figur 1 viser skjematisk et apparat for C02 - gjenvinning ifølge eksempel 1 ifølge foreliggende oppfinnelse. På figuren er illustrasjonen forenklet ved å gi de samme detaljene samme betegnelse og henvisningstall som på den ovennevnte figur 7.

Som nevnt ovenfor er foreliggende oppfinnelsekarakterisert vedat tempera-turprofilet i regenereringstårnet forsterkes ved å avtrekke minst en andel av den delvis magre løsningen som frembringes ved å frigi en andel eller hoveddelen av C02 fra den rike løsningen 1007 som injiseres inn i regenereringstårnet 1008 ved den øvre seksjon av regenereringstårnet 1008, ved å heve temperaturen i den avtrukne delvis magre løsning ved å gjennomføre en varmeveksling med avgass med høy temperatur i gasskanalen 1001a i industrianlegget 1001 så som fyrkjeler og gassturbiner, og deretter returnere den delvis magre løsning inn i regenereringstårnet 1008 ved posisjonen under posisjonen i regenereringstårnet 1008 hvor den delvis magre løsningen avtrekkes.

I det foreliggende eksempel omfatter regenereringstårnet 1008 13 trinn. På figur 1 samt figurene 3 og 5, som skal beskrives senere, er fyllkammerne vist som dobbel-sjikts (stages) laminater, men i virkeligheten er mange av trinnene laminert. I det foreliggende eksempel er posisjonen 1a for avtrekking av den delvis magre løsning fra avtrekkingsrøret 1 for delvis mager løsning, plassert i den nedre enden av det 6 trinnet.

Røret 1 for avtrekking av den delvis magre løsning koplet til regenereringstårnet 1008 og som har posisjonen 1 a, for avtrekking av den delvis magre løsning i det 6. av de 13 trinnene i regenereringstårnet 1008 er tilknyttet en utgående ledning for avtrukket delvis mager løsning via en pumpe 2 for delvis mager løsning. Denne ledningen 3 for uttrekking av den delvis magre løsning leder inn i gasskanalen 1001a i industrianlegget, så som fyrkjeler og gassturbiner, og er utformet deri for eksempel med en spiralform for å øke kontaktflaten med avgassen 1002 i gasskanalen 1001a. Denne seksjonen med øket kontaktflate med avgassen, utgjør en varmevekslersesjon 4 mellom delvis mager løsning og avgassen. Den ovennevnte utgående ledning 3 ledning så ut av gasskanalen 1001a via denne seksjonen for varmevekslingen mellom den delvis magre løsning og avgassen, og går deretter over i en returledning 5 for avtrukket delvis mager løsning, som returnerer til regenereringstårnet 1008. En returposisjon 5a for den delvis magre løsning, hvortil returledningen 5 for denne avtrukne delvis magre løsning er tilkoplet til regenereringstårnet 1008, er plassert i en øvre ende av det 7. trinnet i det foreliggende eksempel.

I konfigurasjonen ovenfor danner avtrekkingsrøret 1 for delvis mager løsning, den utgående ledning 3 for avtrukket delvis mager løsning, varmevekslerseksjonen 4 og returledningen for avtrukket delvis mager løsning, en strømnings-bane 6 for retur av den avtrukne delvis magre løsning med forhøyet temperatur.

I det foreliggende eksempel avtrekkes 100% av den delvis magre løsning i den øvre del av det 6. trinnet i regenereringstårnet 1008 ved posisjonen 1a for avtrekking av delvis mager løsning som er frembrakt i det 6. trinn. Temperaturen i denne avtrukne delvis magre løsning var 104<e>C, og temperaturen i den delvis magre løsning var steget 109<e>C etter passeringen gjennom varmevekslerseksjonen 4 for delvis mager løsning/avgass, og den delvis magre løsning ble returnert til det øvre parti av det 7. trinnet i regenereringstårnet 1008 mens denne temperatur ble opprettholdt. Temperaturen i avgassen 1002 i gasskanalen 1001a ble senket fra 150<e>C til 128<e>C som følge av varmevekslingen mellom den delvis magre løsning og avgassen. Den forbrukte avkjølings-energien i avgass-kjøleinnretningen 1004 blir redusert som følge denne reduk-sjonen i temperatur. Varmemengden i reboileren 101 ble redusert fra 17,3 MW(14,87 MMkcal/time) som var varmemengden når ingen varmeveksling ble gjennomført till 6,2 MW (13,94 MMkcal/time). Nedgangen i varmemengden i denne reboileren blir 6,24.

Som videre vist på figur 2, forsterkes (boosted) temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet (1008) til høytemperatursiden ved å returnere den delvis

magre løsning som er oppvarmet til 109<e>C til det 7. trinnet i regenereringstårnet

(1008). På figur 2 representerer den heltrukne linjen temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet (1008) i det foreliggende eksempel 1, og den stiplete linjen representerer temperaturfordelingsprofilet i det konvensjonelle regenereringstårn når den delvis magre løsning verken avtrekkes eller oppvarmes. Tempera-turprofilet skifter til høytemperatursiden i det 4. gjennom det 11. trinnene slik det vises på figuren ved å avtrekke 100% delvis mager løsning fra det 6. trinnet, og heve temperaturen til 109<e>C med avgassen og deretter returnere den til det 7. trinnet. Dette skiftet i temperaturfordeling til høytemperatursiden i de midtre trinnene er en virkning som er iboende for den foreliggende oppfinnelse, og kan ikke frembringes ved oppvarming under anvendelse av den konvensjonelle reboileren (re-fyrkjelen) 1014.

Temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet (1008) skiftes til høytempe-ratursiden i de midtre trinnene, men temperaturen stiger ikke de øvre trinnene. Som et resultat av dette er varmemengden som forbrukes i en kondensator 1016 i det foreliggende eksempel 1 tilnærmet det samme som de konvensjonelle apparatene.

Resultatet av de forannevnte forskjellige målinger ble listet opp i tabell 1.

Figur 3 viser skjematisk et apparat for C02-gjenvinning ifølge eksempel 2 ifølge foreliggende oppfinnelse. På figuren er illustrasjonen forenklet ved at de samme detaljer har fått samme bokstav og tall som i det ovennevnte figur 1. Dette eksempel 2 skiller seg fra eksempel 1 ved at posisjonen 1 b for avtrekking av delvis mager løsning i regenereringstårnet (1008) ble satt i posisjonen (det 4. trinn) for injisering av den rike løsningen 1007 i regenereringstårnet (1008), mens returposisjonen 5b til returledningen 5 til regenereringstårnet 1008 ble satt i det 6. trinnet og en mengdeandel av delvis mager løsning ble satt til 50%.

I det foreliggende eksempel 2, avtrekkes 50% av den delvis magre løsning som er tilstede i det 4. trinnet i regenereringstårnet 1008 ved posisjonen 1 b for å avtrekke delvis mager løsning som er frembrakt i det 4. trinn, og som er posisjonen for injisering av den rike løsning 1007 som beskrevet ovenfor. Temperaturen i denne avtrukne delvis magre løsning var 103<e>C, mens temperaturen i den delvis magre løsning etter passeringen gjennom varmevekslerseksjonen 4 for delvis mager løsning/avgass ble hevet til 113<e>C, og deretter ble delvis mager løsning returnert til den øvre del av det 6. trinnet i regenereringstårnet 1008 under opprettholdelse av denne temperatur. Temperaturen i avgassen 1002 i gasskanalen 1001a ble senket fra 150<S>C til 126SC som følge av varmevekslingen mellom den delvis magre løsning og avgassen. Avkjølingsenergien som forbrukes i avgass-kjøleinnretningen 1004 nedsettes som følge av at denne temperaturen er redusert. Varmemengden i reboileren (re-fyrkjelen) 1014 ble redusert fra 14,87 MMkcal/time som var varmemengden når det ikke ble utført noen varmeveksling, til 13,91 MMkcal/time. Nedsettingsgraden av varmemengden i denne reboileren blir 6,43%.

Dessuten, som vist på figur 4, forsterkes (boost) temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet 1008 til høytemperatursiden ved at delvis mager løsning oppvarmet til 109<e>C returneres til det 6. trinnet i regenereringstårnet 1008. På figur 4 representerer den heltrukne linjen temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet 1008 ifølge foreliggende eksempel 2, og den stiplete linjen representerer temperaturfordelingsprofilet i det konvensjonelle regenereringstårn når den delvis magre løsning hverken avtrekkes eller oppvarmes. Temperaturpro-filet skifter til høytemperatursiden hovedsakelig i 4. til 11. trinn som vist på figuren, ved at 50% delvis mager løsning fra det 4. trinnet, heve dens temperatur til 109<e>C og deretter returnere den til det 6. trinnet. Dette skiftet i temperaturfordeling til høytemperatursiden i de midtre trinnene er en iboende virkning for foreliggende oppfinnelse, og kan ikke frembringes ved å bruke den konvensjonelle rekoker 1014.

Temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet 1008 skiftes til høytempera-tursiden kun i de midtre trinn, og temperaturen økes kun litt i de øvre trinnene. Som følge av dette økes varmemengden som forbrukes i kondensatoren 1016 kun moderat fra 4,8 MW (-4,14 MMkcal/time) (konvensjonelt apparat) til 4,9 MW (-4,22 MMkcal/time) (foreliggende eksempel) og har tilnærmet samme verdi.

Resultatene fra de forannevnte ulike målingene er opplistet i tabell 1.

Eksempel 3.

Figur 5 viser skjematisk et apparat for C02 - gjenvinning ifølge eksempel 3 i foreliggende oppfinnelse. På figuren, er illustrasjonen forenklet med detaljer som er gitt samme symboler og tall som på de ovennevnte figurene 1 og 3.

Dette eksempel 3 er forskjellig fra eksempel 1 ved at posisjonene for avtrekking av delvis mager løsning i regenereringstårnet 1008 er satt i to posisjoner (posisjonene 11 a og 21 a) og den delvis magre løsning returneres til én returposisjon ved 35b i regenereringstårnet 1008 ved at returledningene 15 og 25 i strøm-ningsbanene 16 og 26 for å returnere avtrukket delvis mager løsning med øket temperatur til én returledning 35 i den siste halvdelen.

Posisjonen 11a for avtrekking er lokalisert i det 4. trinn tilsvarende som i eksempel 2, og posisjonen 21a for avtrekking er lokalisert i det 6. trinn tilsvarende som i eksempel 1. De utgående ledningene 11 og 21 er utformet med spiralform for å konfigurere med varmevekslerseksjonene 14 og 24 for delvis mager løsning/avgass i gasskanalen 1001a, og er knyttet til returledningene 15 og 25, respektive. Returposisjonen 35a returledningen 35 for sammenføyde returledninger 15 og 25 i det siste halvdel, er satt i den øvre del av det 7. trinnet.

I det foreliggende eksempel 3 avtrekkes den delvis magre løsning i regenereringstårnet 1008 fra to posisjoner. Én posisjon 11a for avtrekking er satt i den øvre del av det 4. trinn hvor den rike løsningen 1007 injiseres som beskrevet ovenfor. Fra denne posisjonen 11 a for avtrekking av den delvis magre løsning, avtrekkes 50% av den delvis magre løsning i det 4. trinn i regenereringstårnet 1008. Temperaturen i denne delvis magre løsning er 102<e>C, mens temperturen i den delvis magre løsning etter passering gjennom varmevekslerseksjonen 14 i den delvis magre løsning/avgass øker til 103eC, og den delvis magre løsning føres i returledningen 15 under opprettholdelse av denne temperaturen.

En annen posisjon 21a for avtrekking av den delvis magre løsning er satt i den øvre del av kammerfyllsjiktet i det 6. tinn slik det er beskrevet ovenfor. Fra denne posisjonen 21 for avtrekking av delvis mager løsning, avtrekkes 100% av den delvis magre løsning i den øvre del av kammerfyllsjiktet i det 6 trinn i regenereringstårnet 1008. Temperaturen i denne delvis magre løsning er 104<e>C, mens temperaturen i den delvis magre løsning etter passering gjennom varmevekslerseksjonen 24 for delvis mager løsning/avgass økes til 109eC, mens den delvis magre løsning ledes i returledningen 25 under opprettholdelse av denne temperaturen.

Temperaturen i de delvise magre løsninger som ble ledet i returledningene 15 og 25 ble ledet sammen gjennom returledningen 35, og returnert til den øvre del kammerfyllsjiktet i det 7. tinn av regenereringstårnet 1008.1 varmevekslingen mellom avgassen de delvis magre løsningene, ble temperaturen i avgassen 1002 i gasskanalen 1001a, nedsatt fra 150<e>C til 128eC ved passering gjennom varmevekslerseksjonen 24 for delvis mager løsning/avgass, og ytterligere nedsatt fra 128<2>C til 126<2>C ved passering gjennom varmevekslerseksjonen for delvis mager løsning/avgass. Den kjøleenergi som for forbrukes i avgass-kjøleanordningen 1004 reduseres som følge av dette temperaturfall. Varmemengden til reboileren 1014 ble redusert fra 17,3 MW (14,87 MMkcal/time) som var varmemengden når det ikke ble utført noen varmeveksling, og til 16,1 MW (3,86 MMkcal/time). Nedsettelsesgraden for varmemengde i reboileren ble 6,77%.

Dessuten, som vist på figur 6, forsterkes (boosted) temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet til høytemperatursiden ved at den oppvarmete delvis magre løsning returneres til det 7. trinnet i regenereringstårnet. På figur 6 representerer den heltrukne linjen temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet 1008 ifølge den foreliggende eksempel 3, og den stiplete linjen representerer temperaturfordelingsprofilet i det konvensjonelle regenereringstårnet når den delvis magre løsning verken avtrekkes eller oppvarmes. Det ble bekreftet, som vist på figuren, at temperaturfordelingsprofilet skiftet til høytemperatursiden i det 4 trinn gjennom det 11 trinn ved å føre den delvis magre løsning frembrakt ved å avtrekke 50% av den delvis magre løsning fra den øvre del av kammerfyllsjiktet i det 4. trinnet hvori den rike løsning ble injisert, og dets temperatur ble hevet til 103eC med avgassen, sammen med den magre løsning som ble avtrukket fra den øvre delen av fyllsjiktet i det 6. trinn og dets temperatur ble hevet til 109<e>C med avgassen og deretter returnert til det 7. tinn. Dette skifte i temperaturfordelingsprofilet til høytemperatursiden i de midtre trinn er en iboende virkning for foreliggende oppfinnelse, og kan ikke oppnås ved oppvarming under anvendelse av konvensjonell re-boiler 1014.

Temperaturfordelingsprofilet i regenereringstårnet skiftes til høytemperatursiden hovedsakelig i de midtre trinnene, og temperaturen heves kun noe i de øvre trinn. Følgelig økes den forbrukte varmemengde i kondensatoren 1016 svakt fra 4,8 MW (- 4,14 MMkcal/time) (konvensjonelt apparat) til 4,9 MW (-4,18 MMkcal/time) (foreliggende eksempel) og har tilnærmet samme verdi.

Resultatene av de forannevnte ulike målingene er opplistet i tabell 1.

I det foreliggende eksempel 3, avtrekkes den delvis magre løsning i regenereringstårnet 1008 fra to posisjoner, og etter varmevekslingen med varm avgass, og returneres til en posisjon i regenereringstårnet, imidlertid etter varmevekslingen med avgassen, trenger ikke de to delvis magre løsninger å ledes sammen kan returneres separat til regenereringstårnet. Fra de ovennevnte eksempler er det åpenbart at ved gjennomføringen av foreliggende oppfinnelse, hvor minst en andel av delvis mager løsning avtrekkes fra regenereringstårnet, dets temperatur økes med den gjenværende varmen fra avgassen, og delvis mager løsning returneres igjen til regenereringstårnet, er det mulig

i) å redusere kjøleenergien i avgass-kjøleinnretningen 1004,

ii) forsterke temperaturfordelingsprofilet i de midtre trinn i regenereringstårnet til høytemperatursiden fro å øke regenereringsvirkningen, og

iii) redusere den forbrukte varmemengde i reboileren som varmer opp bunnen av regenereringstårnet for å opprettholde regeneringsvirkningen.

Som beskrevet ovenfor, er ifølge foreliggende oppfinnelse mulig å frembringe et apparat og fremgangsmåte for gjennvinning av C02 hvor energivirkningsgraden ytterligere forbedres.

Claims

1. Apparat for C02 gjenvinningkarakterisert vedat det omfatter: et C02-absorpsjonstårn (1006) for absorbering av C02 i en C02-absor-berende løsning hvorved den C02-absorberende løsning kontaktes med avgass avtrukket fra en gasskanal (1001), et regenereringstårn (1008) for fjerning av C02 fra den C02-absorber-ende løsning ved at den en C02-absorberende løsning oppvarmes, en avgass-varmevekslerseksjon (14,24) anordnet i gasskanalen (1001a), en utgangsledning (15) for en avtrukket delvis mager løsning for avtrekking av C02-absorberende løsning fra regenereringstårnet (1008) og overføring av den til avgass-varmevekslerseksjon (14,24), og en returledning (25) for den avtrukne delvis magre løsning for overføring av C02-absorberende løsning fra avgass-varmevekslerseksjon (14,24) til regenereringstårnet (1008), hvor en varme fra forbrenningsavgassen anvendes ved varmeveksling av den C02-absorberende løsning med forbrenningsavgassen i avgass-varmevekslerseksjon (14,24) når en mager løsning 1009 fremstilles ved å fjerne C02fra en rik løsning (1007) som er den C02-absorberende løsning av absorbert C02.

2. Fremgangsmåte til gjenvinning av C02,karakterisert vedtrinnene: at C02 fjernes fra en C02 - holdig avgass avledet fra industrianlegg ved at avgassen (1002) kontaktes med en C02-absorberende løsning (1005) i et C02-absorberende tårn (1006), at det regenereres en rik løsning (1007) som er den C02-absorberende løsning med absorbert C02 til en mager løsning (1009) som er den C02-absor-berende løsning uten C02 ved at den rike løsning introduseres i et regenereringstårn (1008) og C02 fjernes fra den rike løsning, hvorved man på nytt anvendes den magre løsning som C02-absorberende løsning i absorpsjonstårnet (10076), at minst en andel av den delvis magre løsning som frembringes ved å fjerne en andel eller mesteparten av C02 fra den rike løsning (1007) som injiseres i regenereringstårnet (1008), avtrekkes fra en øvre seksjon av regenereringstårnet (1008), at temperaturen i den delvis magre løsning heves ved varmeveksling med en avgass med høy temperatur i en gasskanal (1001a) i industrianlegget såsom en boiler (fyrkjele) (1001) og en gassturbin, og at den delvis magre løsning returneres til regenereringstårnet (1008) ved en posisjon under posisjonen for avtrekking av den delvis magre løsning i regenereringstårnet (1008).

3. Fremgangsmåte til gjenvinning av C02 i samsvar med krav 2,karakterisert vedat den delvis magre løsning avtrekkes fra en valgfri posisjon mellom en posisjon tilstøtende til infusjonsposisjonen for den rike løsning (1007) og et midtre trinn i regenereringstårnet (1008).

4. Fremgangsmåte til gjenvinning av C02 i samsvar med krav 2 eller 3,karakterisert vedat den delvis magre løsning avtrekkes ved et antall posisjoner i regenereringstårnet (1008), idet de delvis magre løsninger som er avtrukket ved de antall posisjoner varmeveksles med avgassen (1002) og deretter returneres disse løsninger til en posisjon eller et antall posisjoner som er likt eller lavere enn et antall av posisjoner for avtrekking i regenereringstårnet (1008).