PL123876B1 - Method of decarbonization of gases - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób dekarboni¬ zacji gazów.Znanych jest szereg sposobów dekarbonizacji ga¬ zów, a te najszerzej stosowane obecnie sa oparte na stosowaniu roztworu weglanów metali alkali¬ cznych lub roztworu alkanoloaminy.Jest takze znanych szereg zlozonych technologii, w których stosuje sie zarówno etap dekarboniza¬ cji roztworem weglanów metali alkalicznych jak i etap dekarbonizacji roztworem alkanoloaminy.Taka zlozona technologia jest szczególnie uzyte¬ czna wszedzie tam, gdzie pozadana jest redukcja zawartosci dwutlenku wegla w przerabianym gazie do kilku czesci na milion mierzonych objetoscio¬ wo poprzez wykorzystanie w najlepszy sposób róz¬ nych wlasnosci dwu roztworów absprbujacych.Taki zlozony sposób zawiera dwa kolejne etapy dekarbonizacji, w pierwszym nastepuje przemywa¬ nie goracym roztworem weglanów metali alkalicz¬ nych, co pozwala uzyskac gaz zawierajacy okolo 2?/t objetosciowo C02 i drugi etap z przemywa¬ niem zimnym roztworem alkanoloaminy, co dalej zmniejsza ppziom C02 w gazie do kilku czesci na •milion objetosciowo.Gaz poddany dekarbonizacji wprowadzany jest do podstawy pierwszej cisnieniowej kolumny ab- sorbcyjnej, podnosi sie w kolumnie w przeciwpra- dzie z goracym roztworem weglanów alkalicznych, opuszcza glowice kolumny i wplywa po schlodze¬ niu do 40°C do podstawy drugiej cisnieniowej 10 19 20 25 kolumny absorbcyjnej, przy czym do glowicy tej kolumny podaje sie roztwór alkanoloaminy a do¬ kladnie (mono) etanoloaminy.Uzyte roztwory weglanów i alkanoloaminy, ja¬ kie zbierane sa na dnie pierwszej i drugiej ko¬ lumny absorbcyjnej prowadzL sie odpowiednio bez¬ posrednio do wlasciwych kolumn regeneracyjnych, pracujacych pod dzialaniem cisnienia atmosfery¬ cznego a nastepnie sa zawracane poprzez pompo¬ wanie.Hydrauliczna turbina wprowadzona w rurociag zasilajacy dla zuzytego roztworu weglanów, po¬ zwala wykorzystac róznice cisnienia wystepujaca pomiedzy kolumnami absorbcyjnymi i regeneracyj¬ nymi, a czesc potrzebnej energii dla pomp jest w ten sposób odzyskiwana.Odzyskiwanie roztworu alkanoloaminy i roztwo¬ ru weglanów (goracego) jest prowadzone poprzez odprowadzenie ciepla. Sposób zlozony jest poste¬ pem w stosunku do sposobów w jakich stosowano tylko jeden roztwór absorpcyjny, ale stwarza on tym niemniej istotne problemy biezacych kosztów eksploatacji w zwiazku z regeneracja roztworów absorpcyjnych.Zupelnie zaskakujaco stwierdzono, ze wydatki dla regeneracji roztworów absorbujacych moga byc istotnie zredukowane poprzez bezposrednie wykorzystanie osiagalnego ciepla.Celem niniejszego wynalazku bylo opracowanie sposobu dekarbonizacji gazu w dwu etapach ab- 123 876123 876 sorpcji roztworem alkanoloaminy i roztworami me¬ tali alkalicznych, odpowiednio, w którym alkano- loaminowy zuzyty roztwór jest poddawany dla jego regeneracji do pierwszej kolumny, gdzie dwu¬ tlenek wegla jest usuwany poprzez odprowadze- 5 nie ciepla z zewnetrznego zródla ciepla, gdzie zu¬ zyty roztwór weglanów metali alkalicznych jest podawany dla regeneracji do drugiej kolumny w której dwutlenek wegla jest usuwany przez wy¬ korzystanie bezposredniego ciepla oparów glowi- 10 cy pierwszej kolumny powiekszonego o cieplo stru¬ mienia powietrza nasyconego woda, które zostalo podgrzane przez posrednia wymiane ciepla z cie¬ cza, która jest kondensowana na szczycie drugiej kolumny i która jest zasadniczo — zlozona z wody. 15 Druga kolumna jest umieszczona korzystnie po¬ nad pierwsza kolumna.Jest nieoczekiwanym fakt mozliwosci wykorzy¬ stania dla regeneracji roztworu weglanu metali alkalicznych powietrza nasyconego woda w tern- 20 peraturze, która jest nizsza niz wymagana dla re¬ generacji poprzez wykorzystanie ciepla niskotem¬ peraturowego odzyskiwanego z kondensatora glo¬ wicowego.Sposób wedlug wynalazku jest opisany w na- 25 wiazaniu do schematu przedstawionego na rysun¬ ku.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku gaz pod¬ dany dekarbonizacji, który w danym wypadku w tym punkcie zasadniczo sklada sie z H2 i N2 z 30 18,2% C02 jest wprowadzany w stanie nasycenia woda o temperaturze 120°C i pod cisnieniem 30 atmosfer do podstawy absorpcyjnej kolumny 25 poprzez rurociag 1 i przeplywa ku górze wzdluz kolumny w przeciwpradzie do goracego roztworu 35 weglanu potasowego posiadajacego koncentracje 25^/0 mierzona wagowo.Gaz opuszcza glowice kolumny 25 z zawartoscia 2%- CO2 objetosciowo i dociera poprzez rurociag 2 do chlodnicy 26, w której zostaje schlodzony do 40°C i poddany oddzielaniu skondensowanej wody w 27, a nastepnie plynie poprzez rurociag 3 na dno drugiej absorpcyjnej kolumny 28.Przy podnoszeniu sie w kolumnie 28 gaz kon¬ taktuje sie z roztworem DEA (20f°/Q wagowo), któ¬ ry dalej redukuje zawartosc C02 gazowego do po¬ ziomu okolo 100 czesci/milion. Gaz o zawartosci okolo 100 czesci/milion C02 opuszcza glowice ko¬ lumny 28 i poprzez rurociag 4 jest przesylany do utylizacji.Roztwór DEA wystepujacy na dnie kolumny 28 przechodzi bezposrednio poprzez rurociag 7 do wy¬ miennika 29, w którym jest on wstepnie podgrza¬ ny i nastepnie poprzez rurociag 8 dociera on do glowicy regeneracyjnej kolumny 30, pracujacej pod cisnieniem nieco wyzszym od cisnienia atmosfe¬ rycznego, a na której dnie jest on zbierany, bez¬ posrednio podgrzewany i regenerowany. 45 50 Podgrzewanie prowadzi sie poprzez kierowanie posredniego ciepla w formie mozliwie osiagalnej pary lub goracych gazów do reboilera 31.Zregenerowany roztwór DEA jest podawany na dno kolumny 30 pompa 32 poprzez przewód 9, naj¬ pierw do wymiennika 29 w którym jest czesciowo schlodzony i nastepnie poprzez rurociag 10 do chlodnicy 33, gdzie jest dalej schladzany do 40°C i ewentualnie poprzez rurociag 11 do glowicy ab¬ sorpcyjnej kolumny 28.Goracy roztwór weglamu potasowego, który jest zbierany na dnie absorpcyjnej kolumny 25, jest przepuszczany poprzez rurociag 5 do hydraulicznej turbiny 34 i poprzez rozprezenie w niej pozwala odzyskac czesc energii niezbednej dla pomp, po czym osiaga on poprzez rurociag 6 glowice rege¬ neracyjnej kolumny 35.Regeneracja roztworu weglanu w kolumnie 35 jest prowadzona adiabatycznie poprzez wykorzysta¬ nie goracych oparów glowicy kolumny 30, a takze strumienia goracego nasyconego powietrza.Powietrze jest sprezane poprzez dmuchawe 36 i nastepnie po podgrzaniu i równoczesnym nasyce¬ niu w kondensatorze glowicowym 37 kolumny 35 jest przekazywany do podstawy kolumny 35 po¬ przez rurociag 22, przez co staje sie mozliwym odzyskanie czesci ciepla, kondensatu wody zawar¬ tej w oparach kolumny regeneracyjnej 35. Na sku¬ tek nizszego poziomu termalnego takich oparów mogloby nie byc mozliwe odzyskanie wymienione¬ go ciepla w inny sposób.Zregenerowany roztwór weglanu jest odprowa¬ dzany z dna absorpcyjnej kolumny 25.Opary glowicy kolumny 35 docieraja poprzez rurociag 12 do wymiennika 37, gdzie czesc wody zawartej w tych oparach jest kondensowana i zbierana w 39, odsysana rurociagiem 13 przez pom¬ pe 40 i przekazana czesciowo poprzez przewód 20 do glowicy kolumny 30, a czesciowo poprzez ru¬ rociag 19 do wymiennika 37 wraz z powietrzem naplywajacym z dmuchawy 36 poprzez rurociag 21. Opary istniejace w oddzielaczu 39 sa przepu¬ szczane rurociagiem 14 do chlodnicy 41, w której sa one schladzane do 50°C i nastepnie docieraja one do oddzielacza dla kondenstatu 42, zanim nie beda wypuszczone do atmosfery poprzez przewód 16.Woda skondensowana zebrana w oddzielaczu 42 jest przetaczana pompa 43 poprzez przewód 15 i podawana czesciowo poprzez przewód 17 na skraj¬ ne zakonczenie instalacji, a czesciowo poprzez prze¬ wód 18 na dno kolumny 35 i równowazona po¬ przez przewód 23 jako strumien wykroplin do ko¬ lumny 30.Tablice 1, 2 i 3 ponizej umieszczone podaja dane z praktycznego przykladu wykonania przedmiotu wynalazku w odniesieniu do rysunku.123 876 5 6 Tablica 1 1 \ POZYCJA Typ medium Temp. °C Cisn. s.atm.H2+N2 C02 H20 2Wk wag.DEA rozt. 25«/o wag. K2C03 rozt. 1 RAZEM POZYCJA Typ medium Temp. °C Cisn. atm.H2+N2 C02 H20 '20% wag.DEA rozt. 25 PL PL

Claims (2)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób dekarbonizacji gazów w dwu etapach poprzez absorbcje roztworami weglanów metali al¬ kalicznych i roztworów alkanoloaminowych obej¬ mujacy etap regeneracji przez ogrzewanie roztwo¬ rów absorpcyjnych, znamienny tym, ze dla rege¬ neracji roztworu weglanów metali alkalicznych sto¬ suje sie bezposrednie opary z glowicy kolumny 10 10 regeneracyjnej dla roztworu alkanoloaminy zmie¬ szane z nasyconym woda strumieniem powietrza podgrzanego przez posrednia wymiane ciepla z cie¬ cza kondensowana na glowicy kolumny regenera¬ cyjnej dla roztworu weglanów metali alkalicznych.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze regeneracje roztworu weglanów metali alkalicz¬ nych prowadzi sie w kolumnie, która jest umiesz¬ czona nad kolumna regeneracyjna roztworu alka¬ noloaminy. kr&i.^ PL PL PL