RU2206375C1 - Commercial gaseous carbon dioxide production process - Google Patents

Commercial gaseous carbon dioxide production process Download PDF

Info

Publication number
RU2206375C1
RU2206375C1 RU2002112410/12A RU2002112410A RU2206375C1 RU 2206375 C1 RU2206375 C1 RU 2206375C1 RU 2002112410/12 A RU2002112410/12 A RU 2002112410/12A RU 2002112410 A RU2002112410 A RU 2002112410A RU 2206375 C1 RU2206375 C1 RU 2206375C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
adsorption
regeneration
zeolites
flue gases
Prior art date
Application number
RU2002112410/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.М. Айдинов
С.А. Бидаш
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ювэнергочермет"
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 Открытое акционерное общество "Ювэнергочермет" filed Critical Открытое акционерное общество "Ювэнергочермет"
Priority to RU2002112410/12A priority Critical patent/RU2206375C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2206375C1 publication Critical patent/RU2206375C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: inorganic compounds technology. SUBSTANCE: production of carbon dioxide from smoke fumes involves removal of sulfur dioxide from the latter, adsorption on zeolite sorbent and subsequent desorption of carbon dioxide, drying by silica gel, purification, and regeneration of sorbents. Desorption is accomplished by heating sorbent to desorption temperature. By-product, namely dried nitrogen gas, is obtained during carbon dioxide adsorption stage, for the purpose of which drying of smoke fumes and simultaneous removal of sulfur dioxide therefrom are performed before adsorption of carbon dioxide. Zeolites, prior to be heated for regeneration, are purged with commercial carbon dioxide at ambient temperature until nonadsorbable impurities are completely removed. Regeneration is accomplished by purging sorbent with earlier obtained dried nitrogen gas. EFFECT: reduced power consumption, reduced price cost of carbon dioxide, and prevented pollution of atmosphere. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области получения газообразной товарной двуокиси углерода из дымовых газов. The invention relates to the field of producing gaseous marketable carbon dioxide from flue gases.

Известные способы выделения углекислого газа (диоксида углерода) из его смесей с другими газами могут быть подразделены на следующие: сорбционные, сорбционно-компрессионные и низкотемпературные. Known methods for the separation of carbon dioxide (carbon dioxide) from its mixtures with other gases can be divided into the following: sorption, sorption-compression and low temperature.

Известен способ получения газообразной углекислоты, по которому в качестве сырья для получения CO2 используют дымовые газы. Указанный способ осуществляется с помощью установки для получения углекислоты [1] (сорбционный метод). Установка содержит котел, скруббер, абсорбер, теплообменник, десорбер и холодильник, перед котлом установлена форкамера. Установка предназначена для извлечения углекислоты из дымовых газов, для использования ее в качестве сырья, для получения товарной углекислоты.A known method of producing gaseous carbon dioxide, in which flue gases are used as raw material for producing CO 2 . The specified method is carried out using the installation for carbon dioxide [1] (sorption method). The installation contains a boiler, a scrubber, an absorber, a heat exchanger, a stripper and a refrigerator; a prechamber is installed in front of the boiler. The installation is designed to extract carbon dioxide from flue gases, to use it as a raw material, to obtain marketable carbon dioxide.

Согласно указанному способу отгонку примесей производят смесью десорбирующейся углекислоты и водяного пара при температуре 110oС в верхней части регенератора, а вывод очищенной от примесей двуокиси углерода - из нижней части регенератора ниже ввода для насыщенного раствора этаноламина.According to the specified method, the impurities are distilled off with a mixture of desorbed carbon dioxide and water vapor at a temperature of 110 ° C in the upper part of the regenerator, and the carbon dioxide free of impurities is removed from the lower part of the regenerator below the input for a saturated ethanolamine solution.

Недостатками способа является то, что получаемое сырье загрязнено парами и следами моноэтаноламина, насыщено парами воды, т.е. не соответствует требованиям ГОСТ 8050-85*, и поэтому не может быть использовано в качестве защитной атмосферы при сварке, для сушки литейных форм, в производствах, использующих пищевую углекислоту. Кроме этого, нейтрализация моноэтаноламиновых стоков затруднена и полностью не решена, нуждается в значительных капзатратах, а стоки могут загрязнять окружающую среду. The disadvantages of the method is that the resulting raw material is contaminated with vapors and traces of monoethanolamine, saturated with water vapor, i.e. does not meet the requirements of GOST 8050-85 *, and therefore cannot be used as a protective atmosphere in welding, for drying foundry molds, in industries using food-grade carbon dioxide. In addition, the neutralization of monoethanolamine effluents is difficult and not completely resolved, requires significant capex, and effluents can pollute the environment.

Известен способ получения двуокиси углерода [2], по которому дымовые газы очищают от SO2 раствором соды, а поглощение СO2 осуществляют раствором моноэтаноламина. Десорбированный из раствора МЭА газообразный СO2 очищают от паров и следов МЭА раствором марганцовокислого калия (КМnO4), последовательно компремируют, осушают на силикагеле, очищают на активированном угле и направляют к потребителю в жидком или газообразном состоянии.A known method of producing carbon dioxide [2], in which the flue gas is purified from SO 2 with a solution of soda, and the absorption of CO 2 is carried out with a solution of monoethanolamine. The desorbed gas from the MEA solution is purified from CO 2 vapor and traces MEA solution of potassium permanganate (KMnO 4), is compressed successively, dried on silica and purified by activated carbon and fed to the consumer in a liquid or gaseous state.

Указанный способ осуществляется с помощью установки для производства сжиженной углекислоты (сорбционно-компрессионный метод), включающей холодный скруббер, золоуловитель, эксгаустер, содовый скруббер, абсорбер, десорбер, теплообменную аппаратуру, циркуляционные насосы, колонку с раствором марганцовокислого калия, компрессорное оборудование, промсосуды, стапельные баллоны. The specified method is carried out using a plant for the production of liquefied carbon dioxide (sorption-compression method), including a cold scrubber, ash collector, exhauster, soda scrubber, absorber, stripper, heat exchange equipment, circulation pumps, a column with a solution of potassium permanganate, compressor equipment, industrial vessels, slipways cylinders.

Недостатками способа являются - высокое давление газов (до 7,5 МПа), громоздкость, значительные капзатраты и, в результате, высокая себестоимость выпускаемой углекислоты. Кроме этого, очистка сточных вод (включающих соединение моноэтаноламина, соды, серы и т.д.) затруднена и требует значительных капзатрат, также возможно загрязнение окружающей среды. The disadvantages of the method are high gas pressure (up to 7.5 MPa), bulkiness, significant capex and, as a result, the high cost of carbon dioxide produced. In addition, wastewater treatment (including the combination of monoethanolamine, soda, sulfur, etc.) is difficult and requires significant capex, environmental pollution is also possible.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ получения двуокиси углерода [3, 4], в котором дымовые газы очищают от SO2 раствором соды, а поглощение СO2 из дымовых газов осуществляют раствором моноэтаноламина. Десорбированный из раствора МЭА газообразный CO2 последовательно компремируют, осушают на твердом адсорбенте-силикагеле, очищают на активированном угле и направляют к потребителю в жидком или газообразном состоянии.Closest to the described invention in technical essence is a method for producing carbon dioxide [3, 4], in which flue gases are purified from SO 2 with a solution of soda, and the absorption of CO 2 from flue gases is carried out with a solution of monoethanolamine. Gaseous CO 2 desorbed from the MEA solution is sequentially compressed, dried on a solid adsorbent-silica gel, purified on activated carbon and sent to the consumer in a liquid or gaseous state.

Указанный способ осуществляется с помощью углекислотной установки для производства сухого льда на базе специального сжигания топлива. Установка содержит холодный скруббер, дымосос, содовый скруббер, отмывной скруббер, абсорбер, десорбер, теплообменную аппаратуру, промывную колонку, насосы циркуляционные, оборудование компремирования углекислого газа (например, установку УВЖС, состоящую из компрессора, масловлагоотделителей, холодильников, блоков очистки с активированным углем и осушки с твердым адсорбентом-силикагелем, электрических подогревателей, пароподогревателя, углекислотного конденсатора), стапельные баллоны, баллоны для жидкой СO2, промежуточные сосуды, ледогенератор, рампу-пост углекислотный для наполнения жидким CO2, изотермическую емкость, вакуумную регенерационную установку-куб разгонный, конденсатор, емкость для МЭА, вакуумный насос.The specified method is carried out using a carbon dioxide installation for the production of dry ice based on special combustion of fuel. The installation contains a cold scrubber, smoke exhaust, soda scrubber, wash scrubber, absorber, stripper, heat exchange equipment, wash column, circulation pumps, carbon dioxide compression equipment (for example, a UVZhS installation consisting of a compressor, oil and water separators, refrigerators, activated carbon cleaning units and drying with solid adsorbent-silica gel, electric heaters, steam heater, carbon dioxide condenser), slip-on cylinders, cylinders for liquid CO 2 , intermediate vessels, le generator, carbon dioxide ramp for filling with liquid CO 2 , isothermal tank, booster vacuum recovery unit, booster, capacitor, tank for MEA, vacuum pump.

Недостатками способа являются: громоздкость установки и сложность процесса, высокая степень компремирования (до 7,5 МПа), невозможность получения газообразной CO2 без наличия жидкой CO2, не достаточно решены вопросы очистки сточных вод, образующихся при данном способе и загрязненных содой, моноэтаноламином и КМnO4, которые требуют значительных капзатрат, имеется возможность загрязнения окружающей среды.The disadvantages of the method are: the bulkiness of the installation and the complexity of the process, a high degree of compression (up to 7.5 MPa), the inability to obtain gaseous CO 2 without the presence of liquid CO 2 , the issues of wastewater treatment generated by this method and contaminated with soda, monoethanolamine and KMnO 4 , which require significant capex, there is the possibility of environmental pollution.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе получения газообразной товарной двуокиси углерода, включающем очистку дымовых газов от двуокиси серы, адсорбцию двуокиси углерода, ее десорбцию, осушку силикагелем и очистку, а также регенерацию сорбентов, согласно изобретению, десорбцию двуокиси углерода проводят путем нагрева сорбента-цеолита дымовыми газами до температуры десорбции СO2, а побочный продукт - осушенный азотный газ получают во время адсорбции двуокиси углерода, для чего осушку дымовых газов и их очистку от двуокиси серы проводят перед адсорбцией двуокиси углерода, причем одновременно.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the proposed method for producing gaseous commodity carbon dioxide, which includes purification of flue gases from sulfur dioxide, adsorption of carbon dioxide, its desorption, drying with silica gel and purification, as well as regeneration of sorbents, according to the invention, carbon dioxide is desorbed by heating the zeolite sorbent flue gases before temperature desorption of CO 2 as a byproduct - dehumidified nitrogen gas is obtained during the adsorption of carbon dioxide, for which drying of the flue gas and their purification from sulfur dioxide is carried out before the adsorption of carbon dioxide, and simultaneously.

Кроме того, согласно изобретению, цеолиты перед нагревом во время их регенерации продувают товарной двуокисью углерода при температуре окружающей среды до полного удаления неадсорбирующихся примесей. In addition, according to the invention, zeolites before heating during their regeneration purge commodity carbon dioxide at ambient temperature until the complete removal of non-adsorbed impurities.

Причем, согласно изобретению, регенерацию силикагеля выполняют путем продувки, полученным во время адсорбции, осушенным азотным газом. Moreover, according to the invention, the regeneration of silica gel is performed by purging obtained by adsorption, dried with nitrogen gas.

Технический результат от применения заявляемого изобретения заключается в упрощении способа получения газообразной очищенной и осушенной двуокиси углерода и предотвращении загрязнения окружающей среды за счет новой взаимосвязи признаков, сокращении энергозатрат и себестоимости производимой двуокиси углерода. The technical result from the application of the claimed invention is to simplify the method of obtaining gaseous purified and dried carbon dioxide and to prevent environmental pollution due to a new relationship of signs, reducing energy consumption and cost of carbon dioxide produced.

Получение чистой товарной двуокиси углерода осуществляется за счет того, что на цеолиты (на адсорбцию) направляют дымовые газы, содержащие CO2 и предварительно очищенные от SО2 и влаги. Двуокись углерода адсорбируется цеолитами, т.е. происходит накопление в цеолитах товарной СO2, которую впоследствии извлекают из цеолитов при их нагреве во время регенерации после полного удаления непоглощенных примесей (N2+O2) из свободного пространства между зернами цеолитов.Obtaining pure marketable carbon dioxide is carried out due to the fact that flue gases containing CO 2 and previously purified from SO 2 and moisture are sent to zeolites (for adsorption). Carbon dioxide is adsorbed by zeolites, i.e. commodity CO 2 accumulates in zeolites, which is subsequently extracted from zeolites when they are heated during regeneration after the complete removal of unabsorbed impurities (N 2 + O 2 ) from the free space between the zeolite grains.

Таким образом, за счет использования новой совокупности признаков достигнут ранее неизвестный эффект - получение из дымовых газов, предварительно очищенных от SO2 и влаги на силикагеле, чистой товарной двуокиси углерода, накопленной в цеолитах в процессе адсорбции CO2 из дымовых газов, путем одновременного нагрева цеолитов при их регенерации и вакуумирования.Thus, through the use of a new set of features, a previously unknown effect has been achieved - the production of flue gases, previously purified from SO 2 and moisture on silica gel, of pure marketable carbon dioxide accumulated in zeolites during the adsorption of CO 2 from flue gases, by simultaneously heating zeolites during their regeneration and evacuation.

Кроме того, получается дополнительный продукт - азотный газ, который используется для регенерации цеолитов и в других областях, например, при термообработке металла. In addition, an additional product is obtained - nitrogen gas, which is used for the regeneration of zeolites in other areas, for example, during the heat treatment of metal.

На чертеже изображена схема для осуществления предлагаемого способа получения двуокиси углерода. The drawing shows a diagram for implementing the proposed method for producing carbon dioxide.

Согласно конкретному примеру дымовые газы с помощью эксгаустера 1 по трубопроводу 2 направляют 1 через задвижку 3, холодильную установку, состоящую из холодильника 4 и испарителя 5 холодильной машины, в которой дымовые газы охлаждаются до температуры +4...+8oС, задвижку 6 в нижнюю часть адсорбера 7, заполненного силикагелем и работающего в режиме адсорбции, в котором они осушаются до точки росы (-35...-40oС) и одновременно полностью очищаются от SO2 (в случае сжигания природного газа с серосодержащими примесями).According to a specific example, the flue gases using the exhauster 1 through the pipe 2 are sent 1 through the valve 3, the refrigeration unit, consisting of a refrigerator 4 and the evaporator 5 of the refrigeration machine, in which the flue gases are cooled to a temperature of +4 ... + 8 o C, valve 6 to the lower part of the adsorber 7, filled with silica gel and operating in the adsorption mode, in which they are dried to the dew point (-35 ...- 40 o С) and at the same time completely cleaned of SO 2 (in the case of burning natural gas with sulfur-containing impurities).

Адсорберы 7 и 8 работают попеременно, тогда, когда адсорбер 7 находится в режиме адсорбции, адсорбер 8 находится в режиме регенерации адсорбента - нагрев и охлаждение. The adsorbers 7 and 8 operate alternately, when the adsorber 7 is in the adsorption mode, the adsorber 8 is in the adsorbent regeneration mode — heating and cooling.

После этого очищенный и осушенный газ через задвижки 9, 10 подают в нижнюю часть адсорбера 11 (один из адсорберов 12 или 13 в это время находится в режиме десорбции CO2 при нагреве цеолитов, а другой - в режиме охлаждения адсорбентов - цеолитов), заполненного цеолитами.After that, the purified and dried gas is supplied through the valves 9, 10 to the lower part of the adsorber 11 (one of the adsorbers 12 or 13 at this time is in the CO 2 desorption mode when the zeolites are heated, and the other in the cooling mode of the adsorbents - zeolites) filled with zeolites .

В процессе поглощения цеолитами CO2 получают чистый азотный газ, осушенный и очищенный от CO2 и SO2, который впоследствии используют для восстановления адсорбционных свойств силикагеля.In the process of absorption of CO 2 by zeolites, pure nitrogen gas is obtained, dried and purified from CO 2 and SO 2 , which is subsequently used to restore the adsorption properties of silica gel.

Азотный газ, содержащий до 7,8% об. O2, из верхней части адсорбера 11 через задвижку 14 поступает по трубопроводу 15 на всасывающую сторону газодувки 16.Nitrogen gas containing up to 7.8% vol. O 2 , from the upper part of the adsorber 11 through the valve 14 enters through a pipe 15 to the suction side of the gas blower 16.

Для восстановления адсорбционных свойств силикагеля (восстановление включает два периода - нагрев и охлаждение) газодувкой 16 азотный газ транспортируют через задвижку 17, нагреватель 18, задвижки 19, 20 в верхнюю часть адсорбера 8. To restore the adsorption properties of silica gel (restoration includes two periods - heating and cooling) by gas blowing 16, nitrogen gas is transported through the valve 17, heater 18, valves 19, 20 to the upper part of the adsorber 8.

В нагревателе 18 газ нагревают до температуры 160...200oС, чтобы обеспечить температуру силикагеля 140oС в верхнем слое, необходимую для десорбции H2O и SO2. Загрязненный азотный газ с примесями H2O и SO2 через задвижки 21, 22 отводится из системы в боров дымовых газов.In the heater 18, the gas is heated to a temperature of 160 ... 200 o With, to ensure the temperature of the silica gel 140 o With in the upper layer, necessary for the desorption of H 2 O and SO 2 . Contaminated nitrogen gas with impurities of H 2 O and SO 2 through the valves 21, 22 is discharged from the system into the flue gas burs.

После достижения температуры верхнего слоя силикагеля 140oС нагреватель 18 выключают и осушенный азотный газ направляют через задвижки 23, 21 в нижнюю часть адсорбера 8 для охлаждения силикагеля. Нагретый (охлаждающий) газ через задвижки 20, 24 отводят из системы и сбрасывают в атмосферу.After reaching the temperature of the upper layer of silica gel 140 o With the heater 18 is turned off and the dried nitrogen gas is sent through the valves 23, 21 in the lower part of the adsorber 8 for cooling the silica gel. Heated (cooling) gas through valves 20, 24 is removed from the system and discharged into the atmosphere.

После окончания периода адсорбции CO2, адсорбер 11, работавший в режиме адсорбции, переводят в режим десорбции CO2, а осушенные и очищенные от SO2 газы через задвижку 25 направляют в адсорбер 12, где происходит процесс, аналогичный описанному выше.After the end of the CO 2 adsorption period, the adsorber 11 operating in the adsorption mode is transferred to the CO 2 desorption mode, and the gases dried and purified from SO 2 are sent to the adsorber 12 through the valve 25, where a process similar to that described above occurs.

После окончания процесса адсорбции CO2 в адсорбере 12, его переводят в режим десорбции, а осушенные и очищенные от SO2 газы через задвижку 26 подают в адсорбер 13.After the adsorption process of CO 2 in the adsorber 12, it is transferred to the desorption mode, and dried and purified from SO 2 gases through the valve 26 is fed to the adsorber 13.

В первоначальный период получения СO2 цеолиты перед нагревом во время их регенерации продувают товарной двуокисью углерода при температуре окружающей среды до полного удаления неадсорбирующихся примесей, CO2 с непоглощенными примесями O2 и N2, оставшимися в объеме адсорбера между зернами цеолитов, отсасывают вакуум-насосом 27 из адсорбера 11 через задвижку 28, холодильник 29 и сбрасывают в атмосферу через задвижку 30.In the initial period of CO 2 production, zeolites are blown with commercial carbon dioxide at ambient temperature before heating during their regeneration until the non-adsorbed impurities are completely removed, CO 2 with unabsorbed impurities O 2 and N 2 remaining in the adsorber volume between the zeolite grains are suctioned off with a vacuum pump 27 from the adsorber 11 through the valve 28, the refrigerator 29 and discharged into the atmosphere through the valve 30.

Удаление непоглощенных примесей производят при температуре окружающей среды. Removal of unabsorbed impurities is carried out at ambient temperature.

По окончании удаления неадсорбировавшихся газов одновременно закрывают задвижку 30 на свече сброса и открывают задвижки 31, 32 до и после буферной емкости 33, включают в работу регулятор давления 34 и открывают задвижки 35, 36 на трубопроводе 37 горячих дымовых газов в межтрубное пространство адсорбера 11. At the end of the removal of non-adsorbed gases, simultaneously close the valve 30 on the discharge candle and open the valves 31, 32 before and after the buffer tank 33, turn on the pressure regulator 34 and open the valves 35, 36 on the pipeline 37 of hot flue gases in the annular space of the adsorber 11.

Часть горячих дымовых газов после эксгаустера 1 через задвижку 35, нагреватель 38, где дымовые газы догреваются до температуры 320...350oС, задвижку 36 подают в межтрубное пространство адсорбера 11, чтобы обеспечить температуру нагрева цеолитов 230oС.Part of the hot flue gases after the exhauster 1 through the valve 35, the heater 38, where the flue gases are heated to a temperature of 320 ... 350 o C, the valve 36 is fed into the annulus 11 of the adsorber to provide a heating temperature of zeolites of 230 o C.

Пройдя через адсорбер 11, дымовые газы через задвижки 39, 40 по трубопроводу 41 возвращаются в боров дымовых газов. Having passed through the adsorber 11, the flue gases through the valves 39, 40 through the pipe 41 are returned to the flue gas burs.

Газообразную двуокись углерода, освобожденную от примесей и полученную в процессе нагрева цеолитов и вакуумирования системы, отбирают из цеолитов через холодильник 29, в котором СO2 охлаждается до температуры 40oС, вакуумнасосом 27 и подают через задвижку 31, буферную емкость 33, задвижку 32 и регулятор давления 34 к потребителю или на установку для производства сжиженной двуокиси углерода (УВЖС).Gaseous carbon dioxide, freed from impurities and obtained by heating the zeolites and evacuating the system, is taken from the zeolites through a refrigerator 29, in which CO 2 is cooled to a temperature of 40 ° C, by a vacuum pump 27 and fed through a valve 31, a buffer tank 33, a valve 32 and pressure regulator 34 to the consumer or to the installation for the production of liquefied carbon dioxide (UVZhS).

После окончания десорбции углекислоты из адсорбера 11 дымовые газы, нагревающие цеолиты, направляют в тот адсорбер, который должен работать в режиме нагрева цеолитов (десорбции СO2). Кроме этого, адсорбер 11, работавший в режиме нагрева-десорбции СO2, переводят в режим охлаждения цеолитов атмосферным воздухом.After the desorption of carbon dioxide from the adsorber 11, the flue gases heating the zeolites are sent to the adsorber, which should work in the mode of heating the zeolites (desorption of CO 2 ). In addition, the adsorber 11, operating in the mode of heating-desorption of CO 2 , is transferred to the cooling mode of zeolites with atmospheric air.

Атмосферный воздух воздуходувкой 42 по трубопроводу 43 направляют через задвижку 44 в адсорбер 11; пройдя межтрубное пространство и охладив цеолиты, воздух через задвижки 39, 45, 46 по трубопроводу 47 сбрасывается в атмосферу. Atmospheric air blower 42 through the pipe 43 is sent through the valve 44 to the adsorber 11; Having passed the annular space and cooled the zeolites, air through the valves 39, 45, 46 through the pipeline 47 is discharged into the atmosphere.

После охлаждения цеолитов до температуры адсорбции адсорбер 11 переводят в режим адсорбции СО2 из дымовых газов.After cooling the zeolites to the adsorption temperature, the adsorber 11 is transferred to the mode of adsorption of CO 2 from flue gases.

Абсорберы 12, 13 работают в аналогичном порядке. The absorbers 12, 13 operate in a similar manner.

После окончания процесса адсорбции (Н2O и SO2) на силикагеле в адсорбере 7, в режим адсорбции (H2O и SO2) переводят адсорбер 8.After the adsorption process (H 2 O and SO 2 ) on silica gel in the adsorber 7, the adsorber 8 is transferred to the adsorption mode (H 2 O and SO 2 ).

Переключение адсорберов 7 и 8 из одного режима в другой (из режима адсорбции в режим регенерации силикагеля) осуществляют при помощи задвижек 48, 49, 50, 51, 20, 9, 21, 6. Switching of the adsorbers 7 and 8 from one mode to another (from the adsorption mode to the silica gel regeneration mode) is carried out using valves 48, 49, 50, 51, 20, 9, 21, 6.

При поглощении СО2 в адсорбере 11 адсорбер 12 может находиться в режиме (нагрева цеолитов) десорбции CO2 из цеолитов, а адсорбер 13 может находиться в режиме охлаждения цеолитов.When CO 2 is absorbed in adsorber 11, adsorber 12 can be in the (zeolite heating) mode of desorption of CO 2 from zeolites, and adsorber 13 can be in zeolite cooling mode.

Переключение адсорберов 11, 12, 13 из одного режима в другой осуществляют при помощи задвижек 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 36, 44, 10, 39, 45, 28, 14, 25, 26. Switching the adsorbers 11, 12, 13 from one mode to another is carried out using valves 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 36, 44, 10, 39, 45, 28, 14, 25, 26.

Таким образом, дымовые газы сначала в адсорбере с силикагелем подвергают очистке от SO2 и одновременно осушают перед поглощением CO2. После этого газы направляют в адсорбер, заполненный цеолитом, для поглощения CO2, при этом, получаемый после осушки и очистки дымовых газов азотный газ используют или в технологии, или для восстановления адсорбционных свойств силикагеля.Thus, the flue gas is first purged of SO 2 in an adsorber with silica gel and simultaneously dried before CO 2 absorption. After that, the gases are sent to an adsorber filled with zeolite to absorb CO 2 , while the nitrogen gas obtained after drying and purification of flue gases is used either in technology or to restore the adsorption properties of silica gel.

После насыщения цеолитов СO2 их регенерируют (нагревают и охлаждают) - восстанавливают их адсорбционные свойства.After saturation zeolites their regenerated CO 2 (heated and cooled) - regain their adsorption properties.

Газообразную товарную двуокись углерода получают во время нагрева цеолитов при их регенерации. Gaseous marketable carbon dioxide is obtained during the heating of zeolites during their regeneration.

Для того чтобы интенсифицировать получение СO2 регенерацию цеолитов проводят вакуумированием при температуре регенерации.In order to intensify the production of CO 2, the regeneration of zeolites is carried out by evacuation at a regeneration temperature.

Перед получением углекислоты, отвечающей требованиям ГОСТ 8050-85*, необходимо вакуумированием удалить из пространства между зернами цеолитов непоглощенные примеси (O2 и N2) при температуре окружающей среды. В это время СO2 совместно с этими примесями сбрасывают в атмосферу.Before obtaining carbon dioxide that meets the requirements of GOST 8050-85 *, it is necessary to remove from the space between the zeolite grains non-absorbed impurities (O 2 and N 2 ) at ambient temperature. At this time, CO 2, together with these impurities, is discharged into the atmosphere.

В процессе вакуумно-термической регенерации двуокись углерода извлекают из цеолитов, охлаждают ее и подают к потребителю. In the process of vacuum-thermal regeneration, carbon dioxide is extracted from zeolites, cooled and fed to the consumer.

Таким образом, получают чистую СO2 по упрощенному способу и предотвращают загрязнение окружающей среды.Thus, pure CO 2 is obtained in a simplified manner and pollution is prevented.

Пример. Дымовые газы отбирают из борова топливоиспользующего агрегата в количестве 2400 м3/ч. Состав дымовых газов: CO2 - 6,07; O2 - 7,80; H2O - 11,99; SO2 - 0,20; N2 - 73,94 об.%.Example. Flue gases are taken from the hog of the fuel-consuming unit in an amount of 2400 m 3 / h. Flue gas composition: CO 2 - 6.07; O 2 - 7.80; H 2 O - 11.99; SO 2 - 0.20; N 2 - 73.94 vol.%.

Сухая часть дымовых газов составляет Vcyx=2112,24 м3/ч.The dry part of the flue gas is V cyx = 2112.24 m 3 / h.

Количество углекислоты VCO2=145,68 м3/ч (288,0 кг/ч); ρo = 1,977 кг/м3.
Количество двуокиси серы VSO2=4,8 м3/ч (14,05 кг/ч);

Figure 00000002

Количество влаги, подаваемое на силикагелевые адсорберы в течение 8 часов, составляет
VH2O=(8,59-0,097)•10-3•2112,24/8=143,5 кг,
где 8,59 г/м3 - влагосодержание сухого газа при t=8oС;
0,097 г/м3 - то же при t=-40oС.The amount of carbon dioxide V CO2 = 145.68 m 3 / h (288.0 kg / h); ρ o = 1.977 kg / m 3 .
The amount of sulfur dioxide V SO2 = 4.8 m 3 / h (14.05 kg / h);
Figure 00000002

The amount of moisture supplied to the silica gel adsorbers for 8 hours is
V H2O = (8.59-0.097) • 10 -3 • 2112.24 / 8 = 143.5 kg,
where 8.59 g / m 3 is the moisture content of dry gas at t = 8 o C;
0,097 g / m 3 - the same at t = -40 o C.

Динамическая емкость силикагеля КСМ по влаге составляет 5...8 мас.% [5, стр. 263, табл. 30]. The dynamic capacity of KSM silica gel by moisture is 5 ... 8 wt.% [5, p. 263, tab. thirty].

Тогда необходимое количество силикагеля GКСМ=143,5/0,05=2870 кг.Then the required amount of silica gel G KSM = 143.5 / 0.05 = 2870 kg.

Динамическая емкость силикагеля КСМ по SO2 в присутствии влаги составляет при 20oС 12,1 мас.% [5, табл. 24, стр. 245]. С учетом запаса и падения динамической активности со временем принимается активность 6 мас.%. Тогда необходимое количество силикагеля (для поглощения SO2 в присутствии влаги) составит 14,05•8/0,06=1873 кг.The dynamic capacity of the silica gel KSM on SO 2 in the presence of moisture is 12.1 wt.% At 20 o C [5, table. 24, p. 245]. Taking into account the stock and the drop in dynamic activity over time, an activity of 6 wt.% Is taken. Then the required amount of silica gel (for the absorption of SO 2 in the presence of moisture) will be 14.05 • 8 / 0.06 = 1873 kg.

Принято: GКСМ=3000 кг.Accepted: G KSM = 3000 kg.

Время работы адсорберов принято равным 8 часам, т.е. продолжительности одной рабочей смены. The adsorbers operating time is taken to be 8 hours, i.e. the duration of one work shift.

Количество углекислоты, которую нужно адсорбировать за 8 часов, составит 288•8=2304 кг. The amount of carbon dioxide that needs to be adsorbed in 8 hours will be 288 • 8 = 2304 kg.

Динамическая емкость цеолита СаА по двуокиси углерода при 25oС и Р=10 мм рт. ст. составляет 0,13 г/г [6, табл. 8.1б]. Тогда необходимое количество цеолита GCaA=2304/0,13=17723 кг.The dynamic capacity of zeolite CaA in carbon dioxide at 25 o C and P = 10 mm RT. Art. is 0.13 g / g [6, tab. 8.1b]. Then the required amount of zeolite G CaA = 2304 / 0.13 = 17723 kg.

Принято: GCaA=18000 кг.Accepted: G CaA = 18000 kg.

Насыпная масса цеолита ~700 кг/м3, кажущаяся плотность 1100 кг/м3. Таким образом, свободный объем между зернами цеолита составляет Vсв=18000/700-18000/1100= 9,35 м3. Производительность установки составит 288 кг/ч; из них 220 кг/ч могут быть направлены на УВЖС, 20 кг/ч - на холодную продувку, 20 кг/ч - на отдувку товарной углекислоты, 28 кг/ч - неучтенные потери и потери при сжатии.The bulk density of zeolite is ~ 700 kg / m 3 , the apparent density of 1100 kg / m 3 . Thus, the free volume between zeolite grains is V sv = 18000 / 700-18000 / 1100 = 9.35 m 3 . The plant capacity will be 288 kg / h; of which 220 kg / h can be directed to UVZhS, 20 kg / h - for cold blowing, 20 kg / h - for blowing salable carbon dioxide, 28 kg / h - unaccounted losses and compression losses.

При продолжительности холодной продувки 2 часа обеспечивается обмен газа в слое цеолитов 20•2/1,977•9,35=2,16, т.е. двукратный обмен, что достаточно для удаления неадсорбировавшихся газов (N2 и O2).With a 2-hour cold purge duration, gas exchange in the zeolite layer is 20 • 2 / 1.977 • 9.35 = 2.16, i.e. double exchange, which is enough to remove non-adsorbed gases (N 2 and O 2 ).

Таким образом, предложенный способ обеспечивает получение очищенной и осушенной газообразной двуокиси углерода, упрощение способа и предотвращение загрязнения окружающей среды, сокращение энергозатрат и себестоимости. Thus, the proposed method provides purified and dried gaseous carbon dioxide, simplifying the method and preventing environmental pollution, reducing energy consumption and cost.

Очищенная и осушенная газообразная двуокись углерода может использоваться в качестве защитной среды при сварке, для сушки литейных форм и других целей. Качество продукции соответствует требованиям ГОСТ 8050-85*. Purified and dried gaseous carbon dioxide can be used as a protective environment for welding, for drying foundry molds and other purposes. Product quality meets the requirements of GOST 8050-85 *.

Кроме этого, при получении двуокиси углерода этим способом не образуется сточных вод (включающих соединения моноэтаноламина, соды, серы и т.д.), на очистку которых затрачиваются огромные средства, в несколько раз превышающие стоимость самих кислотных станций. In addition, when carbon dioxide is obtained by this method, no wastewater (including compounds of monoethanolamine, soda, sulfur, etc.) is generated, for the treatment of which huge amounts of money are spent, several times the cost of the acid stations themselves.

Источники информации
1. Авторское свидетельство 242851, кл. B 01 L 19/04, 1966.
Sources of information
1. Copyright certificate 242851, cl. B 01 L 19/04, 1966.

2. С. В. Алтунджи, В.В. Бухарин и др. "Производство и применение жидкой углекислоты", Пищепромиздат, 1959. 2. S.V. Altundzhi, V.V. Bukharin and others. "Production and use of liquid carbon dioxide", Pishchepromizdat, 1959.

3. Типовой проект 414-9-8, институт "Гипрохолод", "Цех сухого льда производительностью 2,2 т в сутки на базе использования в качестве сырья дымовых газов различных топлив с возможностью производства сжиженного углекислого газа", утвержден Минторгом СССР, Москва, 1975. 3. Model project 414-9-8, Giproholod Institute, “Dry ice workshop with a capacity of 2.2 tons per day based on the use of various fuels as a raw material for flue gases with the possibility of producing liquefied carbon dioxide,” approved by the USSR Ministry of Trade, Moscow, 1975.

4. "Рекомендации по регламенту технологического процесса производства сухого льда и сжиженного углекислого газа для цехов, работающих на базе специального сжигания топлива", ВНИИХП, Москва, 1970, с.11-13. 4. "Recommendations on the regulation of the technological process for the production of dry ice and liquefied carbon dioxide for workshops operating on the basis of special fuel combustion", VNIIHP, Moscow, 1970, pp. 11-13.

5. Е. Н. Серпионова "Промышленная адсорбция газов и паров", М., "Высшая школа", 1969. 5. E. N. Serpionova "Industrial adsorption of gases and vapors", M., "Higher School", 1969.

6. Д. Брек "Цеолитовые молекулярные сита", М., Мир, 1976. 6. D. Breck "Zeolite molecular sieves", M., Mir, 1976.

Claims (3)

1. Способ получения газообразной товарной двуокиси углерода, включающий очистку дымовых газов от двуокиси серы, отличающийся тем, что осуществляют очистку дымовых газов от двуокиси серы и осушку силикагелем, проводят адсорбцию двуокиси углерода, ее десорбцию, а также регенерацию сорбентов, причем десорбцию двуокиси углерода проводят путем нагрева сорбента-цеолита дымовыми газами до температуры десорбции, а побочный продукт, осушенный азотный газ, получают во время адсорбции двуокиси углерода, для чего осушку дымовых газов и их очистку от двуокиси серы проводят перед адсорбцией одновременно. 1. The method of producing gaseous commodity carbon dioxide, including the purification of flue gases from sulfur dioxide, characterized in that the flue gases are purified from sulfur dioxide and dried with silica gel, carbon dioxide is adsorbed, desorbed, and sorbents are regenerated, and carbon dioxide is desorbed by heating the zeolite sorbent with flue gases to the desorption temperature, and the by-product, dried nitrogen gas, is obtained during the adsorption of carbon dioxide, for which the drying of flue gases and their purification t of sulfur dioxide is carried out before adsorption at the same time. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цеолиты перед нагревом во время их регенерации продувают товарной двуокисью углерода при температуре окружающей среды до полного удаления неадсорбирующихся примесей. 2. The method according to claim 1, characterized in that the zeolites before heating during their regeneration purge commodity carbon dioxide at ambient temperature until the complete removal of non-adsorbed impurities. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию силикагеля выполняют путем продувки полученным во время адсорбции осушенным азотным газом. 3. The method according to claim 1, characterized in that the regeneration of silica gel is carried out by blowing dried nitrogen obtained during adsorption.
RU2002112410/12A 2002-05-08 2002-05-08 Commercial gaseous carbon dioxide production process RU2206375C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112410/12A RU2206375C1 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Commercial gaseous carbon dioxide production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112410/12A RU2206375C1 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Commercial gaseous carbon dioxide production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2206375C1 true RU2206375C1 (en) 2003-06-20

Family

ID=29211904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002112410/12A RU2206375C1 (en) 2002-05-08 2002-05-08 Commercial gaseous carbon dioxide production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2206375C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624297C1 (en) * 2016-09-16 2017-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Гипрохолод" Method for producing carbon dioxide from flue gases
CN107586578A (en) * 2017-09-30 2018-01-16 南京宏博环保实业有限公司 A kind of mole sieve drier
CN108043167A (en) * 2017-12-20 2018-05-18 北京汇能兴业科技有限公司 The System and method for of microcomponent in a kind of removing flue gas
RU2690468C1 (en) * 2018-12-29 2019-06-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of regenerating synthetic zeolite when producing liquid carbon dioxide of prime grade from underground sources
RU2699130C1 (en) * 2019-01-15 2019-09-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Mobile apparatus for producing, accumulating, storing, delivering, distributing oxygen of medical gaseous
RU2717063C1 (en) * 2019-11-21 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of drying carbon dioxide gas after regeneration of synthetic zeolite when producing liquid carbon dioxide of prime grade from underground sources
RU2733774C1 (en) * 2020-02-13 2020-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" Method of extracting carbon dioxide from flue gases and device for realizing said method
CN114984721A (en) * 2022-05-24 2022-09-02 光大环境科技(中国)有限公司 System and method for recovering carbon dioxide in flue gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рекомендации по регламенту технологического процесса производства сухого льда и сжиженного углекислого газа для цехов, работающих на базе специального сжигания топлива. - М.: ВНИИХП, 1970, с. 11-14. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624297C1 (en) * 2016-09-16 2017-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Гипрохолод" Method for producing carbon dioxide from flue gases
CN107586578A (en) * 2017-09-30 2018-01-16 南京宏博环保实业有限公司 A kind of mole sieve drier
CN108043167A (en) * 2017-12-20 2018-05-18 北京汇能兴业科技有限公司 The System and method for of microcomponent in a kind of removing flue gas
RU2690468C1 (en) * 2018-12-29 2019-06-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of regenerating synthetic zeolite when producing liquid carbon dioxide of prime grade from underground sources
RU2699130C1 (en) * 2019-01-15 2019-09-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Mobile apparatus for producing, accumulating, storing, delivering, distributing oxygen of medical gaseous
RU2717063C1 (en) * 2019-11-21 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of drying carbon dioxide gas after regeneration of synthetic zeolite when producing liquid carbon dioxide of prime grade from underground sources
RU2733774C1 (en) * 2020-02-13 2020-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" Method of extracting carbon dioxide from flue gases and device for realizing said method
CN114984721A (en) * 2022-05-24 2022-09-02 光大环境科技(中国)有限公司 System and method for recovering carbon dioxide in flue gas
CN114984721B (en) * 2022-05-24 2024-01-26 光大环境科技(中国)有限公司 System and method for recycling carbon dioxide in flue gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8747520B2 (en) Carbon dioxide capture from power or process plant gases
US5642630A (en) Process for solids waste landfill gas treatment and separation of methane and carbon dioxide
KR101312914B1 (en) Carbon dioxide recovery
CN201578875U (en) Low-temperature condensation and adsorption recovery device containing high-concentration low-level aromatic hydrocarbon exhaust gas
WO2007012143A1 (en) Recovery of carbon dioxide from flue gases
US8388734B2 (en) Dust-laden wet gas treatment
WO2013084402A1 (en) Method and apparatus for separating hydrogen sulfide and hydrogen production system using same
RU2613914C9 (en) Method for processing natural hydrocarbon gas
CN115069057B (en) Method for purifying and recovering carbon dioxide by low-temperature rectification
RU2206375C1 (en) Commercial gaseous carbon dioxide production process
CN116196734A (en) Cement oxy-fuel combustion coupling flue gas carbon dioxide trapping and purifying device
KR0185288B1 (en) Absorption-separation process for recovering carbon dioxide from engine exhaust gas
CN210825439U (en) System for synchronous carbon dioxide and nitrogen recovery of coal fired power plant boiler flue gas
RU2241524C1 (en) Method and apparatus for integrated purification of gases
JP6941111B2 (en) Temperature swing adsorption method
MX2013003564A (en) System and method for producing carbon dioxide.
WO2019073866A1 (en) Co2 separation/recovery method and co2 separation/recovery equipment
RU2259522C1 (en) Method for xenon separation from gaseous mixture
EP3216511A1 (en) A temperature-swing adsorption process
JPS58159830A (en) Method for removing carbon dioxide in natural gas
RU2275231C2 (en) Method of extraction of carbon dioxide from gasses
RU2624160C1 (en) Method and installation for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulphide
SU1068150A1 (en) Method of cleaning nitrogen and hydrogen controlled atmosphere from additives of carbon dioxide and moisture
US1939694A (en) Sulphur dioxide process
JPS59116115A (en) Method for recovering carbon monoxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090509