RU108322U1

RU108322U1 - TECHNOLOGICAL LINE FOR EXTRACTION OF CARBON DIOXIDE FROM EXHAUST FUEL COMBUSTION PRODUCTS

Info

Publication number: RU108322U1
Application number: RU2011107780/05U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Шелгунов; Антон Владимирович Будько; Александр Юрьевич Горбатюк; Дмитрий Игоревич Татаринцев
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2011-09-20

Abstract

Полезная модель относится к области технологий производства диоксида углерода и может быть использована в промышленных масштабах. Технологическая линия, содержащая соединенные между собой по определенной схеме технологическими трубопроводами подачи рабочих тел, а также теплообменники, турбодетандер, турбокомпрессор, теплообменник-сепаратор. Согласно полезной модели извлечение триоксида серы проходит после его конденсации в теплообменном аппарате и в гидросепараторе. Кроме того, извлечение диоксидов серы и углерода проходит в колонных аппаратах, в результате их массообмена с очищенной водой. 1 илл. The utility model relates to the field of carbon dioxide production technologies and can be used on an industrial scale. A production line containing interconnected technological pipelines for supplying working fluids, as well as heat exchangers, a turboexpander, a turbocompressor, and a heat exchanger-separator. According to a utility model, the extraction of sulfur trioxide takes place after its condensation in a heat exchanger and in a hydroseparator. In addition, the extraction of sulfur dioxide and carbon takes place in the column apparatus, as a result of their mass transfer with purified water. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области технологий производства диоксида углерода и может быть использована в промышленных масштабах.The utility model relates to the field of carbon dioxide production technologies and can be used on an industrial scale.

Известно технологическая линия для производства диоксида углерода, содержащая соединенные между собой по определенной схеме технологическими трубопроводами подачи рабочих тел, а также теплообменники, турбодетандер, турбокомпрессор, теплообменник-сепаратор. (RU, 2350556, С01В 31/20, F25J 3/00, 2006 г)A known production line for the production of carbon dioxide, containing interconnected technological pipelines for the supply of working fluids, as well as heat exchangers, a turboexpander, a turbocompressor, a heat exchanger-separator. (RU, 2350556, СВВ 31/20, F25J 3/00, 2006)

Недостатками известного устройства являются недостаточно высокая степень извлечения диоксида углерода (50-70%), наличие вредных и опасных примесей в смеси дымовых газов на выходе из данного устройства.The disadvantages of the known device are the insufficiently high degree of carbon dioxide extraction (50-70%), the presence of harmful and dangerous impurities in the flue gas mixture at the outlet of this device.

Задачей полезной модели является создание технологической линии для извлечения диоксида углерода, обеспечивающей высокую степень извлечения (90-95%), а также утилизация остальных вредных примесей, содержащихся в смеси дымовых газов и тепла.The objective of the utility model is to create a production line for the extraction of carbon dioxide, providing a high degree of extraction (90-95%), as well as the disposal of other harmful impurities contained in the mixture of flue gases and heat.

Техническим результатом полезной модели является достижение высокой степени извлечения диоксида углерода, значительное снижение содержания вредных примесей в смеси дымовых газов, утилизация остаточного тепла дымовых газов с использованием его на технологические нужды и высокие технико-экономические показатели данного линии.The technical result of the utility model is to achieve a high degree of carbon dioxide extraction, a significant reduction in the content of harmful impurities in the flue gas mixture, utilization of the residual heat of the flue gas using it for technological needs and high technical and economic indicators of this line.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что технологическая линия, содержащая соединенные между собой по определенной схеме технологическими трубопроводами подачи рабочих тел, а также теплообменники, турбодетандер, турбокомпрессор, теплообменник-сепаратор. Согласно полезной модели извлечение триоксида серы проходит после его конденсации в теплообменном аппарате и в гидросепараторе. Кроме того, извлечение диоксидов серы и углерода проходит в колонных аппаратах, в результате их массообмена с очищенной водой.The task and technical result is achieved by the fact that the production line contains interconnected technological pipelines for supplying working fluids, as well as heat exchangers, a turboexpander, a turbocompressor, and a heat exchanger-separator. According to a utility model, the extraction of sulfur trioxide takes place after its condensation in a heat exchanger and in a hydroseparator. In addition, the extraction of sulfur dioxide and carbon takes place in the column apparatus, as a result of their mass transfer with purified water.

На фигуре представлена технологическая линия для извлечения диоксида углерода из отработанных продуктов сгорания топлива.The figure shows a production line for the extraction of carbon dioxide from waste products of fuel combustion.

Технологическая линия включает в себя, соединенные между собой по определенной схеме технологическими трубопроводами подачи рабочих тел, центробежный насос 1 для подачи воды с водопроводных сетей в водоочистительную систему обратного осмоса 2, резервуар 3 для сбора очищенной воды, центробежный насос 4 для подачи очищенной воды в кожухотрубчатый теплообменный аппарат 5 для охлаждения и осушивания дымовых газов, гидросепаратор 6 для отделения капель сконденсировавшегося пара из смеси дымовых газов, кожухотрубчатый теплообменный аппарат 7 для последующего охлаждения дымовых газов до температуры 45°С, гидросепаратор 8 для отделения капель сконденсировавшегося в теплообменном аппарате 7 триоксида серы из потока дымовых газов, кожухотрубчатый теплообменный аппарат 9 для уравнивания температуры дымовых газов и воды, колонные аппараты 10 и 11 для диффузионного извлечения диоксида серы из смеси дымовых газов, колонный аппарат 12 для диффузионного извлечения диоксида углерода из смеси дымовых газов, вентилятор 13 для вытяжки дымовых газов из колонного аппарата, резервуар 14 для сбора воды, центробежные насосы 15, 16 для перемещения жидкостей соответственно в колонные аппараты 10, 11, 12 и перемешивающий аппарат 17, для разбавлении раствора щелочи, центробежный насос 18 для эжекции раствором щелочи потока раствора угольной кислоты, выходящего из колонного аппарата 12, гидросепаратор 19 для отделения диоксида углерода из жидкого раствора соли, компрессора высокого давления 20 для подачи диоксида углерода в резервуар 21 под высоким давлением, резервуар 22 для сбора жидкого триоксида серы.The technological line includes, interconnected according to a certain scheme technological pipelines for supplying working fluids, a centrifugal pump 1 for supplying water from water supply networks to a reverse osmosis water treatment system 2, a tank 3 for collecting purified water, a centrifugal pump 4 for supplying purified water to a shell-and-tube a heat exchanger 5 for cooling and drying the flue gas, a hydroseparator 6 for separating drops of condensed vapor from the flue gas mixture, a shell-and-tube heat exchanger 7 for subsequent cooling of flue gases to a temperature of 45 ° C, a hydraulic separator 8 for separating droplets of sulfur trioxide condensed in the heat exchanger 7 from the flue gas stream, a shell-and-tube heat exchanger 9 for equalizing the temperature of flue gases and water, column apparatuses 10 and 11 for diffusion extraction of sulfur dioxide from a mixture of flue gases, a column apparatus 12 for diffusion extraction of carbon dioxide from a mixture of flue gases, a fan 13 for extracting flue gases from a column apparatus, a reservoir 14 for failure and water, centrifugal pumps 15, 16 for moving liquids into column apparatuses 10, 11, 12, respectively, and a mixing apparatus 17, for diluting an alkali solution, a centrifugal pump 18 for ejecting an alkali solution flow of a carbonic acid solution exiting the column apparatus 12, a hydroseparator 19 for separating carbon dioxide from a liquid salt solution, a high pressure compressor 20 for supplying carbon dioxide to the tank 21 under high pressure, a tank 22 for collecting liquid sulfur trioxide.

Технологическая линия работает следующим образом. Отработанные дымовые газы с температурой 140°С охлаждают и осушают в кожухотрубчатом теплообменном аппарате 5 до 100°С, в который подается вода центробежным насосом 4 из резервуара 3, пройдя предварительную очистку в системе с обратным осмосом. Далее следует отделение конденсата водяного пара в гидросепараторе 6. Затем дымовые газы повторно охлаждают до 45°С в кожухотрубчатом теплообменном аппарате 7 и отделяют конденсат триоксида серы из потока дымовых газов в гидросепараторе 8 и скапливают в резервуаре 23. Далее в кожухотрубчатом теплообменном аппарате 9 происходит уравнивание температурного градиента между потоками воды и дымовых газов (равновесная температура около 12°С). После этого дымовые газы поступают параллельно в два колонных аппарата 10 и 11, и одновременно вода, пройдя аппараты 5, 7, 9, 14, подается насосом 15 в те же колонные аппараты, в которых происходит диффузионное извлечение диоксида серы водой. Затем дымовые газы, и параллельно с ними вода, подаются в колонный аппарат 12, где диоксид углерода посредством диффузии переходит из газовой в жидкую фазу, после чего дымовые газы вытягиваются в атмосферу вентилятором высокого давления 13. Тем временем, угольная кислота, на выходе из аппарата 12, подвергается взаимодействию с щелочным раствором пищевой соды, вводимым в поток из перемешивающего устройства 17 посредством насоса 18. Что приводит к выделению углекислого газа, который, проходя через гидросепаратор 19, отделяется от жидкой фракции и перемещается под высоким давлением компрессором 20 в резервуар 21.The technological line works as follows. Exhaust flue gases with a temperature of 140 ° C are cooled and dried in a shell-and-tube heat exchanger 5 to 100 ° C, into which water is supplied by a centrifugal pump 4 from tank 3, after preliminary cleaning in a reverse osmosis system. This is followed by the separation of water vapor condensate in the hydro-separator 6. Then, the flue gases are re-cooled to 45 ° C in a shell-and-tube heat exchanger 7 and the condensate of sulfur trioxide is separated from the flue gas stream in the hydro-separator 8 and accumulated in the tank 23. Then in the shell-and-tube heat exchanger 9, equalization occurs temperature gradient between water and flue gas flows (equilibrium temperature is about 12 ° С). After this, the flue gas enters in parallel into two column units 10 and 11, and at the same time the water, passing through the units 5, 7, 9, 14, is pumped 15 to the same column units in which diffusion extraction of sulfur dioxide by water takes place. Then the flue gases, and in parallel with them, water, are supplied to the column apparatus 12, where carbon dioxide diffuses from the gas to the liquid phase by diffusion, after which the flue gases are drawn into the atmosphere by a high-pressure fan 13. Meanwhile, carbonic acid exits the apparatus 12, is subjected to interaction with an alkaline solution of baking soda, introduced into the stream from the mixing device 17 by means of a pump 18. This leads to the release of carbon dioxide, which, passing through the hydroseparator 19, is separated from the liquid fraction and moves under high pressure by the compressor 20 into the tank 21.

Данная полезная модель разработана лишь аналитически, испытания не проводились.This utility model was developed only analytically, no tests were conducted.

Claims

A production line for the extraction of carbon dioxide from spent fuel combustion products, comprising heat exchangers, a turbo-expander, a turbocompressor, a heat exchanger-separator interconnected by technological pipelines for supplying working fluids, characterized in that it further comprises column devices located behind the heat exchangers and hydroseparators located behind heat exchangers and behind the column apparatus.