RU2252063C1 - Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) - Google Patents
Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252063C1 RU2252063C1 RU2004119376/15A RU2004119376A RU2252063C1 RU 2252063 C1 RU2252063 C1 RU 2252063C1 RU 2004119376/15 A RU2004119376/15 A RU 2004119376/15A RU 2004119376 A RU2004119376 A RU 2004119376A RU 2252063 C1 RU2252063 C1 RU 2252063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- absorbent
- carbon dioxide
- absorber
- solution
- regenerator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области очистки газовых смесей от диоксида углерода и могут применяться в химической, металлургической, топливно-энергетической и пищевой отраслях промышленности.The invention relates to the field of purification of gas mixtures from carbon dioxide and can be used in the chemical, metallurgical, fuel and energy and food industries.
Известны технические решения очистки газовых смесей от диоксида углерода, в том числе для получения товарного диоксида углерода, применяемые, например:Known technical solutions for the purification of gas mixtures from carbon dioxide, including to obtain marketable carbon dioxide, used, for example:
- в химической промышленности при производстве аммиака;- in the chemical industry in the production of ammonia;
- в металлургии, в доменном производстве и в процессе прямого восстановления железа;- in metallurgy, in blast furnace production and in the process of direct reduction of iron;
- в энергетике для очистки дымовых газов.- in the energy sector for flue gas cleaning.
Способы очистки классифицируются на физические, например, с использованием процессов конденсации и растворения, и физико-химические с использованием эффектов адсорбции или абсорбции, в том числе - хемосорбции.Cleaning methods are classified into physical, for example, using condensation and dissolution processes, and physicochemical using adsorption or absorption effects, including chemisorption.
Наиболее широкое применение нашли хемосорбционные способы очистки [Справочник азотчика. 2-е изд., М., Химия, 1986, с.221-290], в которых в качестве абсорбентов используются:The most widely used chemisorption purification methods [Reference nitrogen. 2nd ed., M., Chemistry, 1986, p.221-290], in which as absorbents are used:
- различные органические соединения, такие как спирты, амиды, полиэфиры и другие, которые применяются преимущественно при высоких парциальных давлениях диоксида углерода в разделяемых газовых смесях;- various organic compounds, such as alcohols, amides, polyesters and others, which are used mainly at high partial pressures of carbon dioxide in separated gas mixtures;
- водные растворы щелочных карбонатов, в частности с активирующими добавками в виде аминов, боратов, аминокислот и других, также используемых при необходимости удаления больших количеств диоксида углерода при его высоком парциальном давлении;- aqueous solutions of alkaline carbonates, in particular with activating additives in the form of amines, borates, amino acids and others, also used when necessary to remove large quantities of carbon dioxide at its high partial pressure;
- водные растворы этаноланоламинов (ЭА - здесь и далее приводятся общепринятые сокращения наиболее распространенных растворов), в частности моноэтаноламин (МЭА), диметаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА) либо активированный метилдиэтаноламин (аМДЭА).- aqueous solutions of ethanolanolamines (EA - hereinafter, the generally accepted abbreviations of the most common solutions are given), in particular monoethanolamine (MEA), dimethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA) or activated methyldiethanolamine (AMDEA).
Технико-экономическая эффективность реализации промышленных способов газоочистки в основном характеризуется капиталоемкостью и уровнем текущих издержек. Капиталоемкость способа зависит от объема и массы основных агрегатов, а также от типа материалов, используемых для их изготовления. От объема агрегатов зависит количество абсорбента, находящегося в цикле, стоимость которого частично ложится на капиталоемкость процесса при первичном запуске, а частично - на текущие издержки для пополнения потерь. Текущие издержки связаны главным образом с энергозатратами (технологический пар) на нагрев растворителя при его регенерации и энергозатратами (электроэнергия) на его перекачку внутри цикла, в том числе при изменениях рабочего давления.The technical and economic efficiency of the implementation of industrial gas cleaning methods is mainly characterized by capital intensity and the level of current costs. The capital intensity of the method depends on the volume and mass of the main units, as well as on the type of materials used for their manufacture. The amount of absorbent in the cycle depends on the volume of aggregates, the cost of which partially lies on the capital intensity of the process at the initial start-up, and partially on current costs for replenishing losses. Current costs are mainly associated with energy costs (process steam) for heating the solvent during its regeneration and energy costs (electricity) for pumping it inside the cycle, including changes in operating pressure.
В настоящее время отсутствуют технические решения, позволяющие с небольшими издержками и высоким качеством очищать от диоксида углерода газовые смеси с низким парциальным давлением СО2.Currently, there are no technical solutions that allow gas mixtures with a low partial pressure of CO 2 to be removed from carbon dioxide at low cost and high quality.
Известен способ удаления кислотных газов, таких как сероводород и/или двуокись углерода, из газообразной смеси [Описание изобретения к патенту РФ № 2087181, МПК6 В 01 D 53/14, опубл. 20.08.1997. Бюл. №23], включающий абсорбцию кислотных газов водным раствором диметилэтаноламина (МДЭА) концентрации 40-70% при температуре в абсорбере 50-70° С и давлении газовой смеси, проходящей через абсорбер 7 МПа. Отработанный водный раствор подвергают регенерации путем нагрева до 120° С при давлении 0,12 МПа в регенерационной колонне. Давление раствора на выходе из абсорбера перед подачей в регенерационную колонну снижают с 7,0 до 0,12 МПа при помощи специального клапана, а после регенерации снова повышают с 0,12 до 7,0 МПа специальным насосом. Первичный подогрев раствора для его регенерации осуществляется в вынесенном теплообменнике за счет тепла раствора, выходящего из регенератора, а подогрев раствора до окончательной температуры регенерации 120° С осуществляется в вынесенном нагревателе (кипятильнике). Данный способ удачно сочетает в себе капиталоемкость и текущие издержки.A known method of removing acid gases, such as hydrogen sulfide and / or carbon dioxide, from a gaseous mixture [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2087181, IPC 6 V 01 D 53/14, publ. 08/20/1997. Bull. No. 23], including the absorption of acid gases by an aqueous solution of dimethylethanolamine (MDEA) at a concentration of 40-70% at a temperature in the absorber of 50-70 ° C and the pressure of the gas mixture passing through the absorber 7 MPa. The spent aqueous solution is subjected to regeneration by heating to 120 ° C at a pressure of 0.12 MPa in the regeneration column. The solution pressure at the outlet of the absorber before being fed to the regeneration column is reduced from 7.0 to 0.12 MPa using a special valve, and after regeneration it is again increased from 0.12 to 7.0 MPa with a special pump. The primary heating of the solution for its regeneration is carried out in a remote heat exchanger due to the heat of the solution exiting the regenerator, and the heating of the solution to the final regeneration temperature of 120 ° C is carried out in a remote heater (boiler). This method successfully combines capital intensity and current costs.
Среди недостатков способа следует отметить:Among the disadvantages of the method should be noted:
- высокое избыточное давление газовой смеси при абсорбции;- high overpressure of the gas mixture during absorption;
- необходимость периодического сбрасывания и повышения давления раствора. При больших потоках раствора затраты электроэнергии на его сжатие и перекачку неоправданно велики, а при сбросе давления значительная часть потенциальной энергии сжатого раствора рассеивается вхолостую;- the need for periodic dropping and increasing the pressure of the solution. With large flows of the solution, the cost of electricity for its compression and pumping is unreasonably high, and when the pressure is released, a significant part of the potential energy of the compressed solution is scattered idle;
- неэффективный теплообмен в вынесенных теплообменниках при рекуперации тепла регенерированного раствора и подогрева раствора в кипятильнике, приводящий к излишним потерям тепла.- inefficient heat transfer in external heat exchangers during heat recovery of the regenerated solution and heating the solution in the boiler, leading to excessive heat loss.
В описании способа не приведено данных по удельным энергозатратам на очистку газовой смеси, но практика показывает, что они могут составлять не менее 3,5 МДж/кг СО2.The description of the method does not provide data on specific energy consumption for cleaning the gas mixture, but practice shows that they can be at least 3.5 MJ / kg CO 2 .
Вариантом предыдущего способа является технология удаления двуокиси углерода и/или сероводорода из газообразных смесей [Описание изобретения к патенту РФ № 2072886, МПК6 В 01 D 53/14, опубл. 10.02.1997. Бюл. № 4], включающая их абсорбцию водным раствором диметилэтаноламина и регенерацию отработанного раствора диметилэтаноламина десорбцией, при этом водный раствор диметилэтаноламина используют с концентрацией 35-55 мас.% в смеси с промотором. Отличительной особенностью данного процесса является рабочее давление, при котором происходит процесс абсорбции, примерно 7 МПа.A variant of the previous method is the technology for removing carbon dioxide and / or hydrogen sulfide from gaseous mixtures [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2072886, IPC 6 V 01 D 53/14, publ. 02/10/1997. Bull. No. 4], including their absorption with an aqueous solution of dimethylethanolamine and regeneration of the spent solution of dimethylethanolamine by desorption, while the aqueous solution of dimethylethanolamine is used with a concentration of 35-55 wt.% In a mixture with a promoter. A distinctive feature of this process is the working pressure at which the absorption process occurs, about 7 MPa.
Использование активаторов эффективно лишь для небольших объемов очищаемого газа и, соответственно, малых расходов абсорбирующей жидкости.The use of activators is effective only for small volumes of gas to be purified and, accordingly, low consumption of absorbent liquid.
Также известен способ удаления СО2 и/или H2S из газов [Описание изобретения к патенту США № 4551158, НКл. 95-175 (55/46), опубл. 05.11.1985], включающий абсорбцию СО2 и/или H2S водным раствором метилдиэтанолэтаноламина (МДЭА) концентрации 20-70% при температуре 40-100° С и давлении в абсорбере 1-11 МПа с последующей регенерацией поглотительной жидкости при пониженном до 0,05-0,10 МПа давлении и температуре 120° С. Сброс давления для регенерации в данном способе осуществляется при помощи эжектора или инжектора, в который одновременно подается пар, восполняющий потери воды в цикле раствора и повышающий глубину его регенерации. Кроме этого, процесс регенерации производится в две стадии, на первой из которых насыщенный раствор нагревается за счет использования тепла регенерированного раствора, а на второй - за счет самостоятельного нагрева в вынесенном нагревателе.Also known is a method of removing CO 2 and / or H 2 S from gases [Description of the invention to US patent No. 4551158, Ncl. 95-175 (55/46), publ. 11/05/1985], including the absorption of CO 2 and / or H 2 S with an aqueous solution of methyldiethanol ethanolamine (MDEA) of a concentration of 20-70% at a temperature of 40-100 ° C and a pressure in the absorber of 1-11 MPa, followed by regeneration of the absorption liquid at a reduced to 0 , 05-0.10 MPa pressure and temperature 120 ° C. The pressure relief for regeneration in this method is carried out using an ejector or injector, which is simultaneously supplied with steam, replenishing water losses in the solution cycle and increasing the depth of its regeneration. In addition, the regeneration process is carried out in two stages, in the first of which the saturated solution is heated by using the heat of the regenerated solution, and in the second, by self-heating in a remote heater.
В данном способе частично преодолеваются недостатки способа по вышеописанному патенту РФ № 2087181, в частности, в эжекторе осуществляется более эффективный теплообмен и утилизируется часть энергии сжатия раствора, но сохраняются высокое избыточное давление процесса и необходимость его дальнейшего сбрасывания и повышения, а также неэффективный подогрев до окончательной температуры регенерации 120° С в вынесенном контуре. В описании способа также отсутствуют данные по энергоемкости процесса, но по предварительной оценке они должны составлять не менее 3,0 МДж/кг CO2.In this method, the disadvantages of the method according to the above patent of the Russian Federation No. 2087181 are partially overcome, in particular, a more efficient heat exchange is carried out in the ejector and part of the compression energy of the solution is utilized, but the high overpressure of the process and the need for its further discharge and increase, as well as inefficient heating to the final regeneration temperature 120 ° C in the remote circuit. The description of the method also lacks data on the energy intensity of the process, but according to preliminary estimates, they should be at least 3.0 MJ / kg CO 2 .
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому способу является хемособционный процесс очистки газов от СО2 водным раствором моноэтаноламина (МЭА) [Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. - 2-е изд. М.: Химия, 1986, с. 259-263]. Способ включает абсорбцию находящейся под давлением до 3 МПа газовой смеси водным раствором моноэтаноламина концентрации 17-20% на контактных устройствах абсорбера при температуре 35-50° С, последующую регенерацию насыщенного раствора в регенераторе-рекуператоре путем разделения потока раствора на ряд каскадов, в которых температуру последовательно повышают по направлению движения раствора до 120-125° С при давлении 0,67-0,235 МПа, и возврат регенерированного раствора этаноламина в абсорбер. Основным отличительным признаком данного способа является совмещение процессов начальной регенерации раствора с рекуперацией тепла полностью нагретого регенерированного раствора, которое используется для подогрева раствора в начальной стадии регенерации. Этот прием позволяет снизить энергозатраты на подогрев раствора, увеличивает движущую силу регенерации и уменьшает текущие эксплуатационные издержки. Данный способ обеспечивает очистку 220000 нм3/час синтез-газа, находящегося под давлением 2,5 МПа (2500 кПа) с парциальным давлением диоксида углерода 0,425 МПа (450 кПа), от начального содержания диоксида углерода 17% до остаточного содержания 0,004% с удельными энергетическими затратами 2,30 МДж/кг CO2. В способе применена двухпоточная схема движения регенерируемого абсорбента, при которой груборегенерированная и тонкорегенерированная части потока отбираются и подаются в разных зонах технологических агрегатов.The closest in the set of essential features of the claimed method is the chemo-selective process of purification of gases from CO 2 with an aqueous solution of monoethanolamine (MEA) [Nitrogen Reference: Physico-chemical properties of gases and liquids. Process gas production. Process gas cleaning. The synthesis of ammonia. - 2nd ed. M .: Chemistry, 1986, p. 259-263]. The method includes the absorption of a gas mixture under pressure up to 3 MPa with an aqueous solution of monoethanolamine of a concentration of 17-20% on the contact devices of the absorber at a temperature of 35-50 ° C, subsequent regeneration of the saturated solution in the regenerator-recuperator by dividing the solution flow into a series of cascades in which the temperature successively increase in the direction of movement of the solution to 120-125 ° C at a pressure of 0.67-0.235 MPa, and the return of the regenerated ethanolamine solution to the absorber. The main distinguishing feature of this method is the combination of the processes of the initial regeneration of the solution with the heat recovery of a fully heated regenerated solution, which is used to heat the solution in the initial stage of regeneration. This technique reduces energy consumption for heating the solution, increases the driving force of regeneration and reduces current operating costs. This method provides the purification of 220,000 nm 3 / h of synthesis gas under a pressure of 2.5 MPa (2500 kPa) with a partial pressure of carbon dioxide of 0.425 MPa (450 kPa), from the initial carbon dioxide content of 17% to a residual content of 0.004% with specific an energy cost of 2.30 MJ / kg CO 2 . The method employs a two-stream movement pattern of a regenerated absorbent, in which the coarsely and finely regenerated parts of the stream are selected and fed in different zones of the technological units.
К недостаткам способа следует отнести необходимость поддержания относительно высокого избыточного давления очищаемой газовой смеси и сложность схемы реализации. И хотя способ может быть использован при пониженном давлении абсорбции, близком к атмосферному (например, 250-350 кПа), удельные энергозатраты на очистку при этом могут составить 5,8-6,7 МДж/кг CO2. В этом случае рост энергозатрат обусловлен снижением парциального давления СO2, что приводит к снижению поглотительной способности абсорбента и заметному увеличению объема циркулируемого раствора. По этой причине данный способ имеет ограниченное применение.The disadvantages of the method include the need to maintain a relatively high overpressure of the cleaned gas mixture and the complexity of the implementation scheme. And although the method can be used at a reduced absorption pressure close to atmospheric (for example, 250-350 kPa), the specific energy consumption for cleaning can be 5.8-6.7 MJ / kg CO 2 . In this case, the increase in energy consumption is due to a decrease in the partial pressure of CO 2 , which leads to a decrease in the absorption capacity of the absorbent and a noticeable increase in the volume of the circulated solution. For this reason, this method has limited use.
Техническим результатом первого изобретения группы является снижение общего избыточного давления процесса очистки газовых смесей и парциального давления диоксида углерода, уменьшение удельных энергозатрат на очистку газа от диоксида углерода, а также расширение области применения этаноламиновой очистки - ее распространение на процессы очистки колошникового газа доменного производства с целью его рецикла, очистки восстановительного газа в производстве губчатого железа и очистки топочных газов с выделением товарного диоксида углерода.The technical result of the first invention of the group is to reduce the total overpressure of the gas mixture purification process and the partial pressure of carbon dioxide, reduce the specific energy consumption for gas purification from carbon dioxide, and also expand the scope of ethanolamine purification - its distribution to the purification of blast furnace top gas for its recycling, reducing gas purification in the production of sponge iron and flue gas purification with the release of marketable carbon dioxide Oh yeah.
Для достижения заявляемого технического результата в известном способе очистки газовых смесей от диоксида углерода, включающем абсорбцию находящейся под давлением газовой смеси водными растворами этаноламинов в абсорбере, последующую регенерацию насыщенного раствора нагреванием в регенераторе-рекуператоре путем его разделения на ряд каскадов, в которых температуру последовательно повышают по направлению движения раствора, и возврат регенерированного раствора этаноламина в абсорбер, абсорбцию диоксида углерода ведут на контактных устройствах с сопротивлением по газу не более 50 кПа, при этом раствор этаноламина в процессе абсорбции, по меньшей мере, один раз подвергают промежуточному охлаждению до 30-35° С.To achieve the claimed technical result in a known method for purifying gas mixtures of carbon dioxide, which includes absorbing a pressurized gas mixture with aqueous solutions of ethanolamines in an absorber, subsequent regeneration of a saturated solution by heating in a regenerator-recuperator by dividing it into a series of cascades in which the temperature is successively increased by the direction of movement of the solution, and the return of the regenerated ethanolamine solution to the absorber, the absorption of carbon dioxide is carried out on contact x devices with a gas resistance of not more than 50 kPa, while the ethanolamine solution in the absorption process is subjected to intermediate cooling at least once to 30-35 ° C.
Кроме этого, при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа или 500-700 кПа и содержания диоксида углерода в газовой смеси в пределах 4-8% или 25-45% соответственно, в качестве абсорбента используют моноэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3, а при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа и содержании диоксида углерода в газовой смеси в пределах 25-45% в качестве абсорбента используют метилдиэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3.In addition, when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa or 500-700 kPa and the carbon dioxide content in the gas mixture is in the range of 4-8% or 25-45%, respectively, monoethanolamine at a concentration of 1 is used as the absorbent. , 8-3.0 kMol / m 3 , and when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa and the carbon dioxide content in the gas mixture is in the range of 25-45%, methyldiethanolamine in the concentration of 1.8- 3.0 kMol / m 3 .
Уровень техники для второго варианта способа очистки газовых смесей от диоксида углерода (второго изобретения группы) включает те же сведения, что и для первого варианта.The prior art for the second variant of the method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (the second invention of the group) includes the same information as for the first variant.
Техническим результатом второго изобретения группы также является снижение общего избыточного давления процесса, парциального давления диоксида углерода, уменьшение удельных энергозатрат на очистку газа от диоксида углерода, а также расширение области применения этаноламиновой очистки - ее распространение на процессы очистки колошникового газа доменного производства с целью его рецикла, очистки восстановительного газа в производстве губчатого железа и очистки топочных газов с выделением товарного диоксида углерода.The technical result of the second invention of the group is also to reduce the total overpressure of the process, the partial pressure of carbon dioxide, reduce the specific energy consumption for gas purification from carbon dioxide, as well as expand the scope of ethanolamine purification - its distribution to the purification of blast furnace top gas in order to recycle it, purification of reducing gas in the production of sponge iron and purification of flue gases with the release of marketable carbon dioxide.
Вариантом способа удаления диоксида углерода из газовой смеси, включающем абсорбцию находящейся под давлением газовой смеси водными растворами этаноламинов в абсорбере, последующую регенерацию насыщенного раствора нагреванием в регенераторе-рекуператоре путем его разделения на ряд каскадов, в которых температуру последовательно повышают по направлению движения раствора с последующим разделением регенерированного раствора этаноламина на грубо- и тонкорегенерированный потоки, и их объединение в абсорбере после предварительного введения в него тонкорегенерированного потока, является способ, в котором абсорбцию диоксида углерода ведут на контактных устройствах с сопротивлением по газу не более 50 кПа, при этом раствор этаноламина в процессе абсорбции, по меньшей мере, один раз подвергают промежуточному охлаждению до 30-35° С, а тонкую регенерацию потока раствора этаноламина осуществляют путем его обработки острым водяным паром. Кроме этого:A variant of the method for removing carbon dioxide from a gas mixture, including the absorption of a pressurized gas mixture with aqueous solutions of ethanolamines in an absorber, subsequent regeneration of a saturated solution by heating in a regenerator-recuperator by dividing it into a number of cascades in which the temperature is successively increased in the direction of movement of the solution, followed by separation regenerated ethanolamine solution into coarse and finely regenerated streams, and their association in the absorber after preliminary injection feeding into it a finely regenerated stream is a method in which carbon dioxide is absorbed on contact devices with a gas resistance of not more than 50 kPa, while the ethanolamine solution in the process of absorption is subjected to intermediate cooling at least once to 30-35 ° С and thin regeneration of the ethanolamine solution stream is carried out by its treatment with sharp water vapor. Besides:
- в качестве источника острого водяного пара для тонкой регенерации одного из потоков раствора этаноламина используют испаренную флегму;- as a source of acute water vapor for fine regeneration of one of the ethanolamine solution streams, evaporated phlegm is used;
- при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа или 500-700 кПа и содержания диоксида углерода в газовой смеси в пределах 4-8% или 25-45% соответственно, в качестве абсорбента используют моноэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3, а при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа и содержании диоксида углерода в газовой смеси в пределах 25-45% в качестве абсорбента используют метилдиэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3.- when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa or 500-700 kPa and the content of carbon dioxide in the gas mixture is in the range of 4-8% or 25-45%, respectively, monoethanolamine in the concentration of 1.8 is used as the absorbent -3.0 kMol / m 3 , and when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa and the carbon dioxide content in the gas mixture is in the range of 25-45%, methyldiethanolamine in the concentration of 1.8-3 is used as the absorbent, 0 kMol / m 3 .
Для реализации абсорбционных способов очистки применяют агрегаты, состоящие из абсорберов, регенераторов, трубопроводов, насосного и теплообменного оборудования, обеспечивающих непрерывное удаление диоксида углерода из очищаемого газа.To implement absorption cleaning methods, aggregates are used, consisting of absorbers, regenerators, pipelines, pumping and heat exchange equipment, providing continuous removal of carbon dioxide from the gas to be cleaned.
Известно устройство, реализующее способ удаления кислотных газов, таких, как сероводород и/или двуокись углерода, из газообразной смеси [Описание изобретения к патенту РФ № 2087181, МПК6 В 01 D 53/14, опубл. 20.08.1997. Бюл. № 23], включающее абсорбер, регенерационную колонну, клапан для сброса давления, вынесенные теплообменники для подогрева раствора, конденсатор для отделения диоксида углерода, насосы и трубопроводы.A device is known that implements a method for removing acid gases, such as hydrogen sulfide and / or carbon dioxide, from a gaseous mixture [Description of the invention to the RF patent No. 2087181, IPC 6 V 01 D 53/14, publ. 08/20/1997. Bull. No. 23], including an absorber, a recovery column, a pressure relief valve, remote heat exchangers for heating the solution, a condenser for separating carbon dioxide, pumps and pipelines.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, увеличенная материалоемкость, которая не в последнюю очередь зависит от высокого рабочего давления в абсорбере, и низкая эффективность работы (повышенное энергопотребление).The disadvantages of the known device are the design complexity, increased material consumption, which last but not least depends on the high working pressure in the absorber, and low work efficiency (increased energy consumption).
Также известно устройство, техническая суть которого раскрыта в изобретении “Удаление СО2 и/или H2S из газов” [Описание изобретения к патенту США № 4551158, НКл. 95-175 (55/46), опубл. 05.11.1985]. Устройство включает абсорбер, две последовательно соединенных через вынесенный подогреватель (кипятильник) регенерационных колонны, эжектор для сброса давления, вынесенный теплообменник для рекуперативного подогрева раствора, конденсатор для отделения диоксида углерода, насосы и трубопроводы.A device is also known, the technical essence of which is disclosed in the invention “Removal of CO 2 and / or H 2 S from Gases” [Description of the invention to US patent No. 4551158, Ncl. 95-175 (55/46), publ. 11/05/1985]. The device includes an absorber, two regeneration columns connected in series through a remote heater (boiler), an ejector for relieving pressure, a remote heat exchanger for regenerative heating of the solution, a condenser for separating carbon dioxide, pumps and pipelines.
Недостатками данного устройства также являются относительная сложность конструкции, увеличенная материалоемкость и низкая эффективность работы (повышенное энергопотребление).The disadvantages of this device are the relative complexity of the design, increased material consumption and low work efficiency (increased power consumption).
Известна установка для очистки конвертированного газа от двуокиси углерода [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1255178, МПК4 В 01 D 53/18, опубл. 07.09.1986. Бюл. № 33], содержащая абсорбер, регенератор с точками ввода частично регенерированного абсорбента и вывода парогазовой смеси, рекуперативные теплообменники, установленные последовательно на потоке регенерированного абсорбента, и промежуточный десорбер, соединенный с регенератором двумя и более трактами подачи частично регенерированного абсорбента. Часть потока регенерированного абсорбента, соединенная с верхней точкой ввода регенератора, подвергается принудительному охлаждению.A known installation for the purification of converted gas from carbon dioxide [Description of the invention to the copyright certificate of the USSR No. 1255178, IPC 4 V 01 D 53/18, publ. 09/07/1986. Bull. No. 33], which contains an absorber, a regenerator with points of entry of a partially regenerated absorbent and an outlet of a gas-vapor mixture, recuperative heat exchangers installed in series on the flow of the regenerated absorbent, and an intermediate stripper connected to the regenerator by two or more supply paths of the partially regenerated absorbent. Part of the regenerated absorbent stream, connected to the upper point of the input of the regenerator, is subjected to forced cooling.
К недостаткам установки следует отнести сложность конструкции и, как следствие, материалоемкость оборудования.The disadvantages of the installation include the complexity of the design and, as a result, the material consumption of the equipment.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому устройству является агрегат моноэтаноламиновой очистки газовых смесей с регенерацией раствора в регенераторе-рекуператоре [Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. - 2-е изд., М.: Химия, 1986, с.259-263, рис. III-38], более известный среди специалистов как “Агрегат АМ-76” (по маркировке Государственного института азотной промышленности - ГИАП). Агрегат включает абсорбер с контактным устройством, выполненным в виде высокослойных ситчатых тарелок с входами тонко- и груборегенерированного абсорбента и выходом насыщенного раствора, регенегератор-рекуператор с входом насыщенного раствора и двумя, расположенными в двух уровнях выходами грубо- и тонкорегенерированного абсорбента, тарелками со встроенными теплообменниками, связанными с выходом груборегенерированного абсорбента и входом груборегенерированного абсорбента абсорбера, конденсаторы загрязненного и чистого диоксида углерода с выходом флегмы, холодильники грубо- и тонкорегенерированного растворов абсорбента, вынесенный кипятильник для нагрева куба регенератора, а также систему насосов, трубопроводов и запорно-регулирующие элементы.The closest to the set of essential features of the claimed device is a unit of monoethanolamine purification of gas mixtures with the regeneration of the solution in the regenerator-recuperator [Nitrogen reference book: Physico-chemical properties of gases and liquids. Process gas production. Process gas cleaning. The synthesis of ammonia. - 2nd ed., Moscow: Chemistry, 1986, p. 259-263, Fig. III-38], better known among specialists as “AM-76 Unit” (labeled by the State Institute of Nitrogen Industry - GIAP). The unit includes an absorber with a contact device made in the form of high-layer sieve trays with inlets of a thinly and coarsely regenerated absorbent and an outlet of a saturated solution, a regenerator-recuperator with an inlet of a saturated solution and two outputs of a coarse and finely regenerated absorbent located in two levels, plates with built-in heat exchange associated with the exit of the coarse regenerated absorbent and the inlet of the coarse absorbent absorbent, contaminated and pure dioxide capacitors carbon with reflux, refrigerators of coarse and finely regenerated absorbent solutions, a remote boiler for heating the regenerator cube, as well as a system of pumps, pipelines and shut-off and control elements.
Основными недостатками данного устройства являются его увеличенная материалоемкость из-за необходимости поддержания достаточно высокого избыточного давления процесса, недостаточно высокая эффективность работы и ограниченная азотной промышленностью область применения.The main disadvantages of this device are its increased material consumption due to the need to maintain a sufficiently high overpressure of the process, insufficiently high work efficiency and the scope of application limited by the nitrogen industry.
Техническим результатом третьего изобретения группы является упрощение конструкции за счет совмещения функций нагревателя (кипятильника) регенератора с собственно регенератором (массообменным аппаратом), снижение общего избыточного давления процесса и парциального давления диоксида углерода за счет изменения конфигурации потоков, уменьшение удельных энергозатрат на очистку газа от диоксида углерода за счет уменьшения теплорассеивающих поверхностей, а также расширение области применения этаноламиновой очистки - ее распространение на процессы очистки колошникового газа доменного производства с целью его рецикла, очистки восстановительного газа в производстве губчатого железа и очистки топочных газов с выделением товарного диоксида углерода.The technical result of the third invention of the group is to simplify the design by combining the functions of the heater (boiler) of the regenerator with the actual regenerator (mass transfer apparatus), reducing the total overpressure of the process and the partial pressure of carbon dioxide by changing the configuration of the flows, reducing the specific energy consumption for cleaning gas from carbon dioxide by reducing heat-scattering surfaces, as well as expanding the scope of ethanolamine cleaning - its distribution e on the processes of purification of blast furnace top gas for the purpose of its recycling, purification of reducing gas in the production of sponge iron and purification of flue gases with the release of marketable carbon dioxide.
Для достижения заявляемого технического результата в известном устройстве для очистки газовых смесей от диоксида углерода, содержащем абсорбер с входом абсорбента и выходом насыщенного раствора, регенератор-рекуператор с входом насыщенного раствора и выходом регенерированного абсорбента, тарелками со встроенными теплообменниками, связанными с выходом регенерированного абсорбента, и кипятильником, конденсатор-отделитель диоксида углерода с выходом флегмы, холодильник регенерированного абсорбента, насосы, трубопроводы и запорно-регулирующие элементы, абсорбер выполнен с пакетными насадками и содержит в своей средней части, по меньшей мере, один контур охлаждения, выполненный в виде устройства отбора частично насыщенного раствора абсорбента, циклически связанного с промежуточной емкостью и промежуточным холодильником, а кипятильник регенератора-рекуператора выполнен в виде последовательно расположенных в его нижней части секций, состоящих из теплообменников, размещенных на тарелках, при этом количество секций кипятильника выбирают в пределах от трех до шести. Следует отметить, что устройство отбора частично насыщенного раствора абсорбента может быть выполнено в виде глухой тарелки с горловиной и выходом, при этом контур охлаждения включает дополнительный вход, расположенный на абсорбере ниже глухой тарелки.To achieve the claimed technical result in a known device for cleaning gas mixtures of carbon dioxide, containing an absorber with an inlet of an absorbent and an outlet of a saturated solution, a regenerator-recuperator with an inlet of a saturated solution and an outlet of a regenerated absorbent, plates with built-in heat exchangers connected with the outlet of the regenerated absorbent, and boiler, condenser-separator of carbon dioxide with reflux output, refrigerator of the regenerated absorbent, pumps, pipelines and shut-off valves walking elements, the absorber is made with packet nozzles and contains in its middle part at least one cooling circuit made in the form of a device for selecting a partially saturated absorbent solution cyclically connected with an intermediate tank and an intermediate cooler, and the boiler of the regenerator-recuperator is made in the form sequentially located in its lower part of the sections, consisting of heat exchangers placed on the plates, while the number of sections of the boiler is selected in the range from three to six. It should be noted that the device for selecting a partially saturated absorbent solution can be made in the form of a blank plate with a neck and an outlet, while the cooling circuit includes an additional inlet located on the absorber below the blank plate.
Уровень техники для второго варианта устройства очистки газовых смесей от диоксида углерода (четвертого изобретения группы) включает те же сведения, что и для третьего изобретения.The prior art for the second variant of the device for cleaning gas mixtures of carbon dioxide (the fourth invention of the group) includes the same information as for the third invention.
Техническим результатом четвертого изобретения группы также является упрощение конструкции за счет совмещения функций нагревателя (кипятильника) регенератора с собственно регенератором (массообменным аппаратом), снижение общего избыточного давления процесса и парциального давления диоксида углерода за счет изменения конфигурации потоков, уменьшение удельных энергозатрат на очистку газа от диоксида углерода за счет уменьшения теплорассеивающих поверхностей, а также расширение области применения этаноламиновой очистки - ее распространение на процессы очистки колошникового газа доменного производства с целью его рецикла, очистки восстановительного газа в производстве губчатого железа и очистки топочных газов с выделением товарного диоксида углерода.The technical result of the fourth invention of the group is also to simplify the design by combining the functions of the heater (boiler) of the regenerator with the regenerator itself (mass transfer apparatus), reducing the total overpressure of the process and the partial pressure of carbon dioxide by changing the configuration of the flows, reducing the specific energy consumption for cleaning gas from dioxide carbon by reducing heat dissipating surfaces, as well as expanding the scope of ethanolamine purification - its distribution Suggested Measures on the top gas cleaning processes blast furnace with a view to recycle reducing gas purification in the production of sponge iron and purification of flue gases with the release of carbon dioxide commodity.
Вариантом устройства для очистки газовых смесей от диоксида углерода, включающем абсорбер с входами тонко- и груборегенерированного абсорбента и выходом насыщенного раствора, регенератор-рекуператор с входом насыщенного раствора и двумя, расположенными в двух уровнях выходами грубо- и тонкорегенерированного абсорбента, тарелками со встроенными теплообменниками, связанными с выходом груборегенерированного абсорбента и входом груборегенерированного абсорбента абсорбера, и кипятильником, конденсатор-отделитель диоксида углерода с выходом флегмы, холодильник регенерированного абсорбента, насосы, трубопроводы и запорно-регулирующие элементы, является устройство, в котором абсорбер выполнен с пакетными насадками и содержит в своей средней части, по меньшей мере, один контур охлаждения, выполненный в виде устройства отбора частично насыщенного раствора абсорбента, циклически связанного с промежуточной емкостью и промежуточным холодильником, вход груборегенерированного абсорбента абсорбера расположен на участке между входом тонкорегенерированного абсорбента и первым из контуров охлаждения, а кипятильник регенератора-рекуператора выполнен в виде последовательно расположенных в его нижней части секций, состоящих из теплообменников, размещенных на тарелках, при этом количество секций кипятильника выбирают в пределах от трех до шести, выход груборегенерированного абсорбента выполнен в виде выхода расположенной под кипятильником глухой тарелки, включающей горловину и перепускные патрубки, кроме того, регенератор-рекуператор в своей нижней части над выходом тонкорегенерированного абсорбента снабжен вводом подачи водяного пара и расположенными над ним тремя или четырьмя отпарными тарелками, а вход тонкорегенерированного абсорбента абсорбера связан с выходом тонкорегенерированного абсорбента регенератора-рекуператора через вынесенный теплообменник.A variant of the device for cleaning carbon dioxide gas mixtures, which includes an absorber with inlets of a finely and coarse absorbent and an outlet of a saturated solution, a regenerator-recuperator with an inlet of a saturated solution and two exits of a coarse and finely regenerated absorbent located at two levels, plates with built-in heat exchangers, connected with the exit of the coarsely regenerated absorbent and the inlet of the coarsely regenerated absorbent of the absorber, and a boiler, a carbon dioxide condenser-separator with The output of reflux, a refrigerator of a regenerated absorbent, pumps, pipelines and shut-off and control elements is a device in which the absorber is made with packet nozzles and contains in its middle part at least one cooling circuit made in the form of a device for selecting a partially saturated absorbent solution cyclically connected with the intermediate tank and the intermediate cooler, the inlet of the coarsely absorbed absorbent absorber is located in the area between the inlet of the finely regenerated absorbent and torn from the cooling circuits, and the boiler of the regenerator-recuperator is made in the form of sections sequentially located in its lower part, consisting of heat exchangers placed on plates, while the number of sections of the boiler is selected from three to six, the output of the roughly regenerated absorbent is made in the form of an outlet located under the boiler of a blank plate, including the neck and bypass pipes, in addition, the regenerator-recuperator in its lower part above the outlet of the finely regenerated absorbent sn It is loaded with a water vapor inlet and three or four stripping plates located above it, and the input of the finely regenerated absorbent of the absorber is connected to the output of the finely regenerated absorbent of the regenerator-recuperator through an external heat exchanger.
Кроме этого, устройство отбора частично насыщенного раствора абсорбента абсорбера выполнено в виде глухой тарелки с горловиной и выходом, при этом контур охлаждения включает дополнительный вход, расположенный на абсорбере ниже глухой тарелки, а ввод подачи острого водяного пара в регенератор-рекуператор может быть снабжен дополнительным теплообменником, вход которого соединен с выходом флегмы из конденсатора-отделителя диоксида углерода.In addition, the device for the selection of a partially saturated solution of the absorbent absorber is made in the form of a blank plate with a neck and outlet, while the cooling circuit includes an additional inlet located on the absorber below the blank plate, and the input of the supply of sharp water vapor to the regenerator-recuperator can be equipped with an additional heat exchanger the input of which is connected to the reflux output from the carbon dioxide capacitor-separator.
Изобретения иллюстрируются чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 изображена схема однопоточного устройства для очистки газовых смесей от диоксида углерода (первый вариант устройства, реализующий первый вариант способа);- figure 1 shows a diagram of a single-threaded device for cleaning gas mixtures from carbon dioxide (the first version of the device that implements the first version of the method);
- на фиг.2 - схема двухпоточного устройства для очистки газовых смесей от диоксида углерода с дополнительной регенерацией части потока раствора этаноламина водяным паром (второй вариант устройства, реализующий второй вариант способа);- figure 2 is a diagram of a dual-stream device for purifying gas mixtures of carbon dioxide with additional regeneration of part of the ethanolamine solution stream with steam (the second version of the device that implements the second version of the method);
- на фиг.3 - вариант получения водяного пара для дополнительной регенерации части потока раствора этаноламина фиг.2.- figure 3 is a variant of the production of water vapor for additional regeneration of part of the stream of ethanolamine solution of figure 2.
Способы очистки газовых смесей от диоксида углерода рассмотрим на примерах работы соответствующих устройств.We will consider the methods of purification of gas mixtures from carbon dioxide using examples of the operation of the corresponding devices.
Первый вариант устройства для очистки газовых смесей от диоксида углерода включает абсорбер 1 с входом 2 абсорбента и выходом 3 насыщенного раствора, регенератор-рекуператор 4 с входом 5 насыщенного раствора и выходом 6 регенерированного абсорбента, расположенным в его нижней части 7, как правило, ситчатыми тарелками 8 со встроенными теплообменниками 9, связанными с выходом 6 регенерированного абсорбента, и кипятильником 10, конденсатор-отделитель 11 диоксида углерода с выходом 12 флегмы, холодильник 13 регенерированного абсорбента, насосы 14, 15 и 16 различного назначения, трубопроводы (показаны как линии связи между элементами устройства со стрелками-направлениями движения рабочих потоков) и запорно-регулирующие элементы (условно не показаны). Абсорбер 1 выполнен с пакетными насадками (контактные устройства) 17, представляющими собой один или несколько пакетов фасонных керамических изделий, как правило, колец или седел и т.д., увеличивающих площадь контактной поверхности газовой смеси и абсорбента и обеспечивающих наименьшее сопротивление по газу, и содержит в своей средней части, по меньшей мере, один контур охлаждения, выполненный в виде устройства 18 отбора частично насыщенного раствора абсорбента, циклически связанного с промежуточной емкостью 19 и промежуточным холодильником 20, а кипятильник 10 регенератора-рекуператора 4 выполнен в виде последовательно расположенных в его нижней части 7 секций, состоящих из теплообменников 21, размещенных на, преимущественно, ситчатых тарелках 22, при этом количество секций кипятильника 10 выбирают в пределах от трех до шести. Следует отметить, что устройство 18 отбора частично насыщенного раствора абсорбента может быть выполнено в виде глухой тарелки 23 с горловиной 24 и собственным выходом 25, при этом контур охлаждения включает дополнительный вход 26, расположенный на абсорбере 1 ниже глухой тарелки 23.The first version of the device for cleaning carbon dioxide from gas mixtures includes an
Способ очистки газовых смесей от диоксида углерода на описанном выше однопоточном устройстве включает абсорбцию находящейся под давлением газовой смеси водными растворами этаноламинов в абсорбере 1, последующую регенерацию насыщенного раствора нагреванием в регенераторе-рекуператоре 4 путем его разделения на ряд каскадов, каждый из которых формируется на тарелках 8 со встроенными теплообменниками 9 (примерно 20-25 каскадов-секций) и тарелках 22 со встроенными теплообменниками 21 (от трех до шести каскадов кипятильника 10), в которых температуру последовательно повышают до 120-135° С по направлению движения потока раствора (т.е. сверху вниз), и возврат регенерированного раствора этаноламина в абсорбер 1, абсорбцию диоксида углерода ведут на контактных устройствах 17 с сопротивлением по газу не более 50 кПа, при этом раствор этаноламина в процессе абсорбции, по меньшей мере, один раз подвергают промежуточному охлаждению до 30-35° С.The method of purification of gas mixtures of carbon dioxide on the single-flow device described above includes the absorption of the pressurized gas mixture with aqueous solutions of ethanolamines in the
Кроме этого, при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа или 500-700 кПа и содержания диоксида углерода в газовой смеси в пределах 4-8% или 25-45% соответственно, в качестве абсорбента используют моноэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3, а при давлении газовой смеси на входе в абсорбер в пределах 100-250 кПа и содержании диоксида углерода в газовой смеси в пределах 25-45% в качестве абсорбента используют метилдиэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3.In addition, when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa or 500-700 kPa and the carbon dioxide content in the gas mixture is in the range of 4-8% or 25-45%, respectively, monoethanolamine at a concentration of 1 is used as the absorbent. , 8-3.0 kMol / m 3 , and when the pressure of the gas mixture at the inlet of the absorber is in the range of 100-250 kPa and the carbon dioxide content in the gas mixture is in the range of 25-45%, methyldiethanolamine in the concentration of 1.8- 3.0 kMol / m 3 .
Второй вариант устройства для очистки газовых смесей от диоксида углерода включает то же технологическое оборудование и его элементы 1-26, что и первый вариант, за исключением некоторых дополнительных особенностей, связанных с двухпоточностью схемы, и которые перечисляются ниже.The second version of the device for cleaning carbon dioxide gas mixtures includes the same technological equipment and its elements 1-26 as the first option, with the exception of some additional features associated with the dual-threading scheme, which are listed below.
Абсорбер 1 имеет вход 2(т) тонкорегенерированного абсорбента и вход 2(г) груборегенерированного абсорбента, регенератор-рекуператор 4 имеет два, расположенные в двух уровнях выхода абсорбента - выход 6(г) груборегенерированного абсорбента и выход 6(т) тонкорегенерированного абсорбента, встроенные теплообменники 9 тарелок 8 связаны с выходом 6(г) груборегенерированного абсорбента посредством насоса 15(г) и входом 2(г) груборегенерированного абсорбента абсорбера, при этом вход 2(г) груборегенерированного абсорбента абсорбера 1 расположен на участке между входом 2(т) тонкорегенерированного абсорбента и первым (т.е. самым верхним) из контуров охлаждения, выход 6(г) груборегенерированного абсорбента выполнен в виде собственного выхода расположенной под кипятильником 10 глухой тарелки 27, включающей горловину 28 и перепускные патрубки (условно не показаны), кроме того, регенератор-рекуператор 4 в своей нижней части 7 над выходом 6(т) тонкорегенерированного абсорбента снабжен вводом 29 подачи водяного пара и расположенными над ним тремя или четырьмя отпарными тарелками 30, а вход 2(т) тонкорегенерированного абсорбента абсорбера 1 связан с выходом 6(т) тонкорегенерированного абсорбента регенератора-рекуператора 4 через вынесенный теплообменник 31 посредством насоса 15(т). Кроме этого, ввод 29 подачи острого водяного пара в регенератор-рекуператор 4 снабжен дополнительным теплообменником 32, вход 33 которого соединен с выходом 12 флегмы из конденсатора-отделителя 11 диоксида углерода.The absorber 1 has an inlet 2 (t) of a finely regenerated absorbent and an inlet 2 (g ) of a roughly regenerated absorbent, the regenerator-recuperator 4 has two, located at two levels of the output of the absorbent - an outlet 6 (g) of a roughly regenerated absorbent and an outlet 6 (t) of a finely regenerated absorbent the heat exchangers 9 of the plates 8 are connected to the outlet 6 (g) of the roughly regenerated absorbent by means of the pump 15 (g) and to the input 2 (g) of the roughly regenerated absorbent of the absorber, while the input 2 (g) of the roughly regenerated absorbent of the absorber 1 is located on the area between the inlet 2 (t) of the finely regenerated absorbent and the first (i.e., topmost) of the cooling circuits, the outlet 6 (g) of the coarsely regenerated absorbent is made in the form of its own outlet located under the boiler 10 of the blank plate 27, including the neck 28 and bypass pipes ( are not shown), in addition, the regenerator, the recuperator 4 in its lower part 7 of the outlet 6 (t) tonkoregenerirovannogo absorbent 29 is provided entering the steam supply and arranged above it in three or four stripper plates 30 and input 2 (t) m nkoregenerirovannogo absorbent absorber 1 is connected to output 6 (t) tonkoregenerirovannogo absorbent regenerator-heat exchanger 4 through the imposed heat exchanger 31 by a pump 15 (m). In addition, the input 29 of the supply of sharp water vapor in the regenerator-recuperator 4 is equipped with an additional heat exchanger 32, the input 33 of which is connected to the output 12 of the reflux condenser-separator 11 carbon dioxide.
Способ очистки газовых смесей от диоксида углерода на данном устройстве включает те же, что и в предыдущем (первом) способе операции, за исключением некоторых дополнительных действий, связанных с двухпоточностью схемы, и которые перечисляются ниже.The method of purification of gas mixtures of carbon dioxide on this device includes the same as in the previous (first) method of operation, with the exception of some additional steps associated with the dual-threading scheme, which are listed below.
Регенерированный в регенераторе-рекуператоре 4 абсорбент, как видно из описания устройства, разделяют на грубо- и тонкорегенерированный потоки, после чего их объединяют в абсорбере 1 после предварительного введения в него тонкорегенерированного потока, при этом тонкую регенерацию потока раствора этаноламина осуществляют путем его обработки острым водяным паром. В качестве источника острого водяного пара для тонкой регенерации одного из потоков раствора этаноламина, а именно, насыщенного остатками диоксида углерода потока, используют испаренную флегму. В теплообменнике 31 тонкорегенерированный раствор отдает свое тепло насыщенному диоксидом углерода раствору абсорбента, поскольку этот поток в регенераторе-рекуператоре 4 все равно должен нагреваться с целью регенерации. В то же время сам тонкорегенерированный раствор практически без изменений сохранит свою абсорбирующую способность. Таким образом, дополнительно оптимизируются теплообменные процессы способа.The absorbent regenerated in the regenerator-
За счет малого сопротивления по газу достигается возможность очистки газовых смесей, находящихся под низким давлением. Поскольку сопротивление по газу определяет энергозатраты на транспортировку смеси в абсорбере, верхняя граница в 50 кПа определяет допустимую границу, при которой процесс еще может считаться эффективным. Наилучшие результаты могут быть получены при обеспечении сопротивления по газу 10 кПа и менее. Существующие конструкции насадок это сопротивление позволяют обеспечить.Due to the low gas resistance, it is possible to clean gas mixtures under low pressure. Since the gas resistance determines the energy consumption for transporting the mixture in the absorber, the upper limit of 50 kPa determines the allowable limit at which the process can still be considered effective. Best results can be obtained by providing gas resistance of 10 kPa or less. Existing nozzle designs provide this resistance.
По меньшей мере, однократное промежуточное охлаждение раствора абсорбента в средней части абсорбера 1 необходимо для поддержания высокой движущей силы и скорости абсорбции, т.к. после достижения концентрации диоксида углерода в растворе порядка 0,40-0,45 моль CO2/моль ЭА повышение температуры приводит к замедлению абсорбции. При низких концентрациях диоксида углерода скорость абсорбции, наоборот, возрастает с ростом температуры, поэтому технологический прием подачи горячего раствора в верхнюю часть абсорбера 1 с промежуточным, по меньшей мере, однократным охлаждением раствора в средней зоне (части) абсорбера 1 до 30-35° С позволяет сохранить высокую скорость абсорбции по всей высоте аппарата и достигнуть концентрации диоксида углерода на выходе до 0,6 моль CO2/моль ЭА при низком парциальном давлении СО2. Перечисленное позволяет значительно сократить рабочий объем раствора в цикле и, соответственно, энергозатраты на его регенерацию. Этому также способствует низкое сопротивление по газу, которое может обеспечить применяемое контактное устройство 17.At least a single intermediate cooling of the absorbent solution in the middle of the
Разделение потока насыщенного раствора этаноламина в регенераторе-рекуператоре 4 на ряд каскадов с последовательным повышением температуры приближает характер движения раствора к режиму идеального вытеснения. В случае, когда раствор помимо тарелок 8 последовательно проходит тарелки 22 кипятильника 10 сверху вниз, а парогазовая смесь (ПГС) противотоком поступает снизу вверх, разность концентраций диоксида углерода в растворе до и после кипятильника 10 увеличивается в 2,5-2,7 раза по сравнению с обычным нагревом за счет установления индивидуальных точек равновесия на каждой тарелке 22, в отличие от известных технологий, использующих вынесенные кипятильники. Конечная температура раствора на выходе из регенератора-рекуператора 4 составляет 120-135° С, что позволяет добиться концентрации СО2 в регенерированном растворе на уровне 0,15-0,17 моль СО2/моль ЭА - это обеспечивает высокую движущую силу абсорбции после возврата раствора в абсорбер 1.The separation of the flow of a saturated solution of ethanolamine in the regenerator-
Названные изменения в способе нагрева раствора в регенераторе-рекуператоре 4 позволяют увеличить степень регенерации раствора при сохранении общей площади поверхности теплообмена и, соответственно, снизить энергозатраты. Проведенные исследования показывают, что для достижения концентрации СО2 в регенерированном растворе 0,15-0,17 моль СО2/моль ЭА достаточно 3-6 каскадов кипятильника 10 в регенераторе-рекуператоре 4, при этом энергозатраты на нагрев раствора по сравнению с известными техническими решениями, например с аппаратом АМ-76, снижаются на 400 кДж/кг СО2.These changes in the method of heating the solution in the regenerator-
Выбор абсорбента диктуется величиной парциального давления СО2 в разделяемой смеси. Исследованиями установлено, что для диапазона парциальных давлений СО2 в пределах 25-60 кПа, что соответствует реальным процессам очистки топочных газов с давлением газовой смеси 100-250 кПа и содержанием СО2 в смеси 25-40% или очистки восстановительного газа с давлением 500-700 кПа и содержанием СО2 4-8%, наилучшее сочетание капиталоемкости и издержек эксплуатации обеспечивает моноэтаноламин в концентрации 1,8-3,0 кМоль/м3. Понижение концентрации моноэтаноламина ниже обозначенного предела приводит к увеличению удельных энергозатрат из-за заметного увеличения количества раствора в цикле, повышение же концентрации моноэтаноламина увеличивает капиталоемкость за счет необходимости применения специальных материалов для изготовления технологического оборудования, т.к. резко возрастает коррозионная активность насыщенного диоксидом углерода раствора абсорбента.The choice of absorbent is dictated by the partial pressure of CO 2 in the mixture to be separated. Studies have established that for the range of partial pressures of CO 2 in the range of 25-60 kPa, which corresponds to real processes of flue gas purification with a gas mixture pressure of 100-250 kPa and a CO 2 content of 25-40% in the mixture or purification of a reducing gas with a pressure of 500- 700 kPa and CO 2 content of 4-8%, the best combination of capital intensity and operating costs provides monoethanolamine in a concentration of 1.8-3.0 kMol / m 3 . A decrease in the concentration of monoethanolamine below the indicated limit leads to an increase in specific energy consumption due to a noticeable increase in the amount of solution in the cycle, while an increase in the concentration of monoethanolamine increases the capital intensity due to the need to use special materials for the manufacture of technological equipment, since the corrosive activity of the absorbent solution saturated with carbon dioxide increases sharply.
При парциальном давлении СО2 более 60 кПа, что соответствует реальному процессу очистки доменного газа с давлением газовой смеси 200-250 кПа и содержании СО2 40-45%, лучшие результаты дает метилдиэтаноамин, особенно в активированной форме. Концентрационные пределы применения метилдиэтаноамина выбираются аналогично по соотношению капиталоемкости и эксплуатационных издержек.At a CO 2 partial pressure of more than 60 kPa, which corresponds to a real blast furnace gas purification process with a gas mixture pressure of 200-250 kPa and a CO 2 content of 40-45%, methyldiethanoamine gives the best results, especially in the activated form. Concentration limits for the use of methyldiethanoamine are chosen similarly by the ratio of capital intensity and operating costs.
Дополнительная обработка части регенерируемого раствора острым водяным паром позволяет снизить концентрацию СО2 в растворе на выходе из регенератора-рекуператора 4 практически до нуля, что повышает эффективность работы конечных ступеней абсорбера 1 и дополнительно снижает рабочий объем раствора в цикле с соответствующим снижением энергозатрат.Additional processing of the part of the regenerated solution with hot steam allows to reduce the concentration of CO 2 in the solution at the outlet of the regenerator-
Общий объем пара, подаваемого на нагрев регенератора-рекуператора 4, в данном варианте остается при этом на том же уровне, что и в случае работы без дополнительной отпарки раствора, но производится разделение общего потока пара на две части, одна из которых направляется в теплообменники 21 кипятильника 10, а другая - либо непосредственно на отпарные тарелки 30, либо в теплообменник (испаритель) 32 флегмы.The total volume of steam supplied to the heating of the regenerator-
Использование для приготовления пара флегмы, извлекаемой из конденсатора-отделителя 11, дает дополнительный выигрыш на процессах водоподготовки и подогрева воды в производстве пара, кроме того, упрощается управление балансом агрегата по воде, так как при непосредственной (автономной) подаче пара на отпарные тарелки 30 необходимо постоянно удалять из агрегата избыток флегмы, равный массе поданного пара за вычетом потерь воды в цикле.The use of reflux extracted from the condenser-
Конкретные конструктивные признаки обоих вариантов устройств для очистки газовых смесей от диоксида углерода следуют из признаков соответствующих вариантов способов.Specific design features of both variants of devices for cleaning gas mixtures of carbon dioxide follow from the characteristics of the respective variants of the methods.
Вынесенный контур для промежуточного охлаждения абсорбента в абсорбере 1 предпочтительнее встроенного, т.к. для эффективного охлаждения при малом градиенте температур требуется большая площадь поверхности теплопередачи, что при использовании совмещенного аппарата приводит к неоправданному увеличению его габаритов.An external circuit for intermediate cooling of the absorbent in the
Для регенератора-рекуператора 4, работающего при повышенных температурах, наоборот, более целесообразным является использование встроенного секционного кипятильника 10, это снижает тепловые потери и уменьшает общую материалоемкость подсистемы “регенератор-кипятильник”. Размещение теплообменников (нагревательных элементов) 21 кипятильника 10 непосредственно на тарелках 22 регенератора дополнительно улучшает теплопередачу и снижает металлоемкость кипятильника 10 по сравнению, например, с аппаратом АМ-76.For regenerator-
Представленные выше крайние значения параметров способов очистки газовых смесей от диоксида углерода предназначены в большей степени для контроля протекания технологического процесса как допустимые или для организации обратной связи в автоматических режимах. Оптимальным же параметрам примерно соответствуют средние значения этих показателей.The above extreme values of the parameters of the methods for cleaning gas mixtures of carbon dioxide are intended to a greater extent to control the process as acceptable or to organize feedback in automatic modes. The optimal parameters roughly correspond to the average values of these indicators.
Все перечисленное позволяет говорить о соответствии заявляемых технических решений условиям патентоспособности, предъявляемым к изобретениям.All of the above allows us to talk about the conformity of the claimed technical solutions to the conditions of patentability for inventions.
Устройство по первому варианту работает следующим образом.The device according to the first embodiment works as follows.
Очищаемая газовая смесь по трубопроводу 34 подается в нижнюю часть абсорбера 1. В его верхнюю часть через вход 2 поступает поток охлажденного абсорбента (регенерированного раствора этаноламина), которым орошается насадка 17, представляющая собой, как упоминалось выше, один или несколько пакетов фасонных керамических изделий, увеличивающих площадь контактной поверхности газовой смеси и абсорбента. По мере контакта встречных потоков происходят очистка газовой смеси от диоксида углерода и, соответственно, насыщение им абсорбента. По мере прохождения абсорбера 1 раствор абсорбента нагревается. В средней части абсорбера 1 его отбирают при помощи устройства 18 в емкость 19, откуда насосом 16 через холодильник 20 снова возвращают в абсорбер 1, где охлажденный раствор продолжает свое движение в нижних слоях насадки 17, контактируя со встречным потоком очищаемой газовой смеси. Насыщенный диоксидом углерода раствор абсорбента собирается в кубе абсорбера 1, откуда при помощи насоса 14 через вход 5 поступает в регенератор-рекуператор 4.The gas mixture to be cleaned is fed through a
Очищенный от диоксида углерода газ собирается в верхней части абсорбера 1 и по трубопроводу 35 отводится для повторного использования в технологическом процессе, например, в качестве высококачественного топлива, замещающего часть кокса (до 50%).The gas purified from carbon dioxide is collected in the upper part of the
Поданный в регенератор-рекуператор 4 насыщенный диоксидом углерода раствор движется сверху вниз, нагреваясь до температуры, при которой углекислый газ в составе парогазовой смеси испаряется, поднимаясь в верхнюю часть регенератора-рекуператора 1, откуда поступает в конденсатор-отделитель 11 диоксида углерода. Товарный диоксид углерода отводится на дальнейшую переработку или сбрасывается, а остающаяся в результате конденсации флегма самотеком возвращается в регенератор-рекуператор 4, восполняя потери воды и участвуя в процессе повторной регенерации абсорбента. Регенерированный (восстановленный) абсорбент, имеющий высокую рабочую температуру, стекает в куб регенератора-рекуператора 1. Регенерированный абсорбент с помощью насоса 15 подается в размещенные на тарелках 8 теплообменники 9, где передает имеющееся тепло подлежащему регенерации насыщенному диоксидом углерода раствору абсорбента. При этом происходит частичное охлаждение регенерированного абсорбента, который, продолжая движение уже вне регенератора-рекуператора 4, дополнительно охлаждается в холодильнике 13 до рабочей температуры и снова поступает в верхнюю часть абсорбера 1, замыкая цикл.The solution saturated with carbon dioxide fed to the regenerator-
Как упоминалось выше, подлежащий регенерации, насыщенный диоксидом углерода раствор абсорбента при движении в регенераторе-рекуператоре 4 сверху вниз проходит последовательно сквозь сетчатые тарелки 8 и нагревается о стенки расположенных в них теплообменников 9. Для дальнейшего повышения температуры подлежащего очистке раствора абсорбента используют кипятильник 10, который представляет собой ряд теплообменников 21, размещенных на ситчатых тарелках 20 и нагреваемых паром с автономным подводом. В кипятильнике 10 практически в режиме идеального вытеснения, созданного секционированием, происходит каскадное взаимодействие потоков жидкости и парогазовой смеси с окончательным выделением свободного диоксида углерода.As mentioned above, the absorbent solution to be regenerated that is saturated with carbon dioxide when moving in the regenerator-
Устройство по второму варианту работает аналогично первому варианту, но имеет следующие особенности.The device according to the second embodiment works similarly to the first embodiment, but has the following features.
Под кипятильником 10 расположена глухая тарелка 27, в которой собирается регенерированный раствор абсорбента. Именно он отводится насосом 15(г) в теплообменники 9 и далее в холодильник 13, откуда поступает через дополнительный вход 2(г) в свободную от насадки 17 зону между входом 2(т) и первой из глухих тарелок 23, служащей для отбора абсорбента на промежуточное охлаждение.Under the
Переливающийся через перепускные патрубки глухой тарелки 27 раствор абсорбента попадает на отпарные тарелки 30, где подвергается острой регенерации водяным паром. Остатки диоксида углерода поднимаются через горловину 28, проходят через тарелки 22 и 8 и собираются в верхней части регенератора-рекуператора вместе с диоксидом углерода, освободившимся на более ранних стадиях регенерации. Тонкорегенерированный абсорбент с практически нулевым содержанием диоксида углерода из куба регенератора-рекуператора 4 при помощи насоса 15(т) поступает в теплообменник 31, откуда направляется в верхнюю часть абсорбера 1. В результате этого происходит наиболее полная очистка газовой смеси, поступающей в абсорбер 1 по трубопроводу 34.The absorbent solution overflowing through the bypass pipes of the blank plate 27 enters the stripping
Следует отметить, что острый пар, которым обрабатывается последняя часть абсорбента, может быть получен в результате автономного подвода, но может, что более предпочтительно, быть получен в результате испарения поступающей из конденсатора-отделителя 11 флегмы в теплообменнике 32.It should be noted that the sharp steam that processes the last part of the absorbent can be obtained by autonomous supply, but can, more preferably, be obtained by evaporation of the reflux coming from the condenser-
Рассмотрим некоторые характерные примеры реализации изобретений.Consider some typical examples of the implementation of the inventions.
Пример 1. Очистке подлежит 100 000 нм3/час колошникового газа с целью его возвращения в рецикл. Общее давление газа Р=250 кПа, содержание СО2 в колошниковом газе 40%, парциальное давление РСО2=100 кПа. Абсорбент - активированный метилдиэтаноламин (аМДЭА).Example 1. Purification is subject to 100,000 nm 3 / hour of blast furnace gas in order to return it to recycling. The total gas pressure P = 250 kPa, the content of CO 2 in the top gas 40%, the partial pressure P CO2 = 100 kPa. The absorbent is activated methyldiethanolamine (amdea).
Диаметр абсорбера D=4000 мм, высота абсорбера Н=20000 мм. В абсорбере газ движется противотоком со скоростью v=0,75 м/с насыщающемуся диоксидом углерода хемосорбенту (аМДЭА), проходя два слоя насадки. Плотность орошения 80 м3/м2 за 1 час. Очищенный газ, содержащий 0,5% диоксида углерода, отводится из абсорбера 1 для дальнейшего использования. Промежуточное охлаждение в холодильнике позволяет увеличить поглотительную способность раствора. Насыщенный раствор аМДЭА со степенью карбонизации α н=0,6 моль СО2/моль аМДЭА насосом подается на верх регенератора-рекуператора. В верхней части регенератора размещаются барботажные (ситчатые) тарелки с уложенными в зоне барботажа регенерируемого раствора теплообменными элементами, в которых тепло регенерированного раствора передается регенерируемому раствору.The diameter of the absorber D = 4000 mm, the height of the absorber H = 20,000 mm. In the absorber, the gas moves countercurrent at a speed v = 0.75 m / s of the chemisorbent saturating with carbon dioxide (AMDEA), passing through two layers of the nozzle. Irrigation density 80 m 3 / m 2 for 1 hour. The purified gas containing 0.5% carbon dioxide is discharged from the
В нижней части регенератора-рекуператора размещены 4-х секционный кипятильник раствора, и три отпарных тарелки, после которых степень карбонизации острорегенерированного раствора снижается до α р=0,1 моль СО2/моль аМДЭА. Регенерированный раствор с температурой t=128° C при помощи насоса проходит через теплообменники, размещенные на тарелках регенератора-рекуператора, и после дополнительного охлаждения в холодильнике до температуры t=40-60° C подается в абсорбер.In the lower part of the regenerator-recuperator there is a 4-section boiler of the solution, and three stripping plates, after which the degree of carbonization of the sharply regenerated solution is reduced to α p = 0.1 mol of CO 2 / mol of amdea. The regenerated solution with a temperature of t = 128 ° C is pumped through heat exchangers located on the plates of the regenerator-recuperator, and after additional cooling in the refrigerator to a temperature of t = 40-60 ° C, it is supplied to the absorber.
Энергозатраты на очистку в основном состоят из затрат теплоты на регенерацию насыщенного раствора.The energy consumption for cleaning mainly consists of the cost of heat for the regeneration of a saturated solution.
Расход теплоты на регенерацию насыщенного раствора определяется следующими составляющими:The heat consumption for the regeneration of a saturated solution is determined by the following components:
qр=qx+qн+qg,q p = q x + q n + q g ,
где qp - расход теплоты на регенерацию насыщенного раствора;where q p is the heat consumption for the regeneration of a saturated solution;
qx - расход теплоты на компенсацию эндотермических тепловых эффектов реакций разложения соединений СО2 и ЭА, является величиной постоянной для всех процессов и составляет примерно 1200 кДж/кг удаленного СO2;q x is the heat consumption for compensation of the endothermic thermal effects of decomposition reactions of СО 2 and EA compounds, is a constant value for all processes and is approximately 1200 kJ / kg of removed СО 2 ;
qн - расход теплоты на нагрев насыщенного раствора до температуры кипения;q n is the heat consumption for heating the saturated solution to the boiling point;
qg - расход теплоты на создание пара, покидающего регенератор вместе с выделенным диоксидом углерода.q g - heat consumption for the creation of steam leaving the regenerator together with the released carbon dioxide.
qн=gp· C· (tp-tн),q n = g p · C · (t p -t n ),
где gp - необходимое количество раствора на 1 кг выделенного CO2;where g p is the required amount of solution per 1 kg of extracted CO 2 ;
С - теплоемкость раствора;C is the heat capacity of the solution;
tp - температура регенерированного раствора после прохождения встроенного рекуперационного теплообменика;t p is the temperature of the regenerated solution after passing the built-in heat recovery heat exchange;
tн - температура насыщенного раствора.t n is the temperature of the saturated solution.
qн=16· 4,18-(55-50)=334,4 кДж/кг СО2.q n = 16 · 4.18- (55-50) = 334.4 kJ / kg CO 2 .
Величина qg определяется по известному количеству выделяемого СО2. Так как состав парогазовой смеси, покидающей регенератор, близок к равновесному, то содержание пара в ПГС близко к равновесному и составляет qg=112,9 кДж/кг СО2.The value of q g is determined by the known amount of CO 2 emitted. Since the composition of the vapor-gas mixture leaving the regenerator is close to equilibrium, the vapor content in the ASG is close to equilibrium and is q g = 112.9 kJ / kg CO 2 .
Энергозатраты на очистку колошникового газа составятEnergy consumption for the treatment of top gas will amount to
qp=1200+334,4+112,9=1647,3 кДж/кг СО2.q p = 1200 + 334.4 + 112.9 = 1647.3 kJ / kg CO 2 .
Пример 2. Условия повторяют условия примера 1, но 32% потока регенерированного раствора подвергают дополнительной обработке водяным паром на 3-х отпарных тарелках, расположенных ниже кипятильника регенератора-рекуператора. Степень карбонизации раствора после отпарных тарелок составляет α р=0,03-0,05 моль СО2/моль ЭА. Температура острорегенерированной части раствора после отпарных тарелок t=135°С, раствор подается через теплообменник на верх абсорбера. Остальные 68% потока регенерированного раствора через рекуператор регенератора подаются в среднюю часть абсорбера.Example 2. Conditions repeat the conditions of example 1, but 32% of the flow of the regenerated solution is subjected to additional steam treatment on 3 stripping plates located below the boiler of the regenerator-recuperator. The degree of carbonization of the solution after stripping plates is α p = 0.03-0.05 mol of CO 2 / mol of EA. The temperature of the sharply regenerated part of the solution after stripping plates t = 135 ° C, the solution is fed through a heat exchanger to the top of the absorber. The remaining 68% of the flow of the regenerated solution through the regenerator of the regenerator is fed to the middle part of the absorber.
Энергозатраты на очистку составят qp=1469 кДж/кг СО2.The energy consumption for cleaning will be q p = 1469 kJ / kg CO 2 .
Пример 3 - сравнительный. Повторяются условия примера 1, но без промежуточного охлаждения раствора в абсорбере и подогревом в односекционном вынесенном кипятильнике (условия способа-прототипа).Example 3 is comparative. The conditions of example 1 are repeated, but without intermediate cooling of the solution in the absorber and heated in a single-section remote boiler (conditions of the prototype method).
Энергозатраты на очистку составляют qp=2720 кДж/кг CO2.The energy consumption for cleaning is q p = 2720 kJ / kg CO 2 .
Пример 4. Очистке подлежит 100000 нм3/ч восстановительного газа в производстве железа методом прямого восстановления с целью его возвращения в рецикл. Общее давление газа Р=500 кПа, содержание CO2 в смеси 5%, парциальное давление диоксида углерода PCO2=25 кПа. Абсорбент - моноэтаноамин (МЭА) концентрации 2,4 кмоль/м3. Диаметр абсорбера D=2500 мм, высота Н=15000 мм. Отпарка части раствора не производится. Остальные условия аналогичны приведенным в примере 1. Энергозатраты на очистку восстановительного газа составят qp=1790 кДж/кг СО2.Example 4. Purification is subject to 100,000 nm 3 / h of reducing gas in the production of iron by direct reduction in order to return it to recycling. The total gas pressure P = 500 kPa, the content of CO 2 in the
Пример 5. Повторяет условия примера 4, но с отпаркой 35% потока регенерированного раствора на 4-х отпарных тарелках.Example 5. Repeats the conditions of example 4, but with stripping 35% of the flow of the regenerated solution on 4 stripping plates.
Энергозатраты на очистку составят qp=1630 кДж/кг СО2.The energy consumption for cleaning will be q p = 1630 kJ / kg CO 2 .
Пример 6. Очистке подлежит 100 000 нм3/час топочного газа с целью получения чистого диоксида углерода. Давление газа на входе в абсорбер 150 кПа, содержание СО2 в смеси 30%, парциальное давление СО2 45 кПа. Абсорбент - моноэтаноламин концентрации 2,4 кмоль/м3. Диаметр абсорбера D=2500 мм, высота Н=15000 м. Процесс производится с дополнительной отпаркой 30% регенерированного раствора. Остальные условия аналогичны приведенным в примере 1.Example 6. Cleaning is subject to 100,000 nm 3 / h of flue gas in order to obtain pure carbon dioxide. The gas pressure at the inlet of the absorber is 150 kPa, the CO 2 content in the mixture is 30%, and the partial pressure of CO 2 is 45 kPa. The absorbent is monoethanolamine with a concentration of 2.4 kmol / m 3 . The diameter of the absorber D = 2500 mm, height H = 15000 m. The process is carried out with additional stripping of a 30% regenerated solution. The remaining conditions are similar to those in example 1.
Энергозатраты на выделение диоксида углерода составят qp=1880 кДж/кг СО2.The energy consumption for the release of carbon dioxide will be q p = 1880 kJ / kg CO 2 .
Пример 7. Повторяет условия примера 6, но процесс производится с дополнительной отпаркой 30% регенерированного раствора на 3-х отпарных тарелках. Остальные условия аналогичны приведенным в предыдущих примерах.Example 7. Repeats the conditions of example 6, but the process is performed with additional stripping of a 30% regenerated solution on 3 stripping plates. The remaining conditions are similar to those given in the previous examples.
Энергозатраты на очистку составят qр=1760 кДж/кг СО2.The energy consumption for cleaning will be q p = 1760 kJ / kg CO 2 .
В результате использования изобретений появилась возможность снизить общее избыточное давление процесса очистки газовых смесей от диоксида углерода и его парциальное давление, уменьшить удельные энергозатраты на очистку газовых смесей от диоксида углерода, а также расширить область применения этаноламиновой очистки - распространить ее на процессы очистки колошникового газа доменного производства с целью его рецикла, очистку восстановительного газа в производстве губчатого железа и очистку топочных газов с выделением товарного диоксида углерода.As a result of using the inventions, it became possible to reduce the total overpressure of the process of purification of gas mixtures from carbon dioxide and its partial pressure, to reduce the specific energy consumption for the purification of gas mixtures from carbon dioxide, and also to expand the scope of ethanolamine purification - to extend it to the purification of blast furnace top gas for the purpose of its recycling, purification of reducing gas in the production of sponge iron and purification of flue gases with the release of commercial dio carbon xide.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119376/15A RU2252063C1 (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119376/15A RU2252063C1 (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2252063C1 true RU2252063C1 (en) | 2005-05-20 |
Family
ID=35820488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004119376/15A RU2252063C1 (en) | 2004-06-28 | 2004-06-28 | Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2252063C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7938889B2 (en) | 2008-02-01 | 2011-05-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | CO2 recovery system and method of cleaning filtration membrane apparatus |
RU2454269C2 (en) * | 2006-11-24 | 2012-06-27 | Акер Клин Карбон Ас | Recovery of absorber by spent solution subjected to instantaneous evaporation, and heat integration |
RU2456060C2 (en) * | 2006-11-24 | 2012-07-20 | Акер Клин Карбон Ас | Absorbent recovery by compressed top flow bled for heating purposes |
RU2469773C1 (en) * | 2011-07-14 | 2012-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Петон" | Method of purification of liquified hydrocarbon gas from carbon dioxide |
RU2476257C2 (en) * | 2007-06-21 | 2013-02-27 | Статойл Аса | System and method of processing offgas bearing со2 and separating со2 |
RU2531197C2 (en) * | 2009-01-29 | 2014-10-20 | Басф Се | Absorbent for removal of acid gases, containing amino acid and acid promoter |
RU2550899C2 (en) * | 2010-03-24 | 2015-05-20 | Осака Гэс Ко., Лтд. | Combustible gas enrichment method |
RU2656655C2 (en) * | 2014-02-17 | 2018-06-06 | Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. | Co2 recovery apparatus, and co2 recovery method |
-
2004
- 2004-06-28 RU RU2004119376/15A patent/RU2252063C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник азотчика. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. 2-е изд., перераб. - М.: Химия, 1986, с.260-263. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454269C2 (en) * | 2006-11-24 | 2012-06-27 | Акер Клин Карбон Ас | Recovery of absorber by spent solution subjected to instantaneous evaporation, and heat integration |
RU2456060C2 (en) * | 2006-11-24 | 2012-07-20 | Акер Клин Карбон Ас | Absorbent recovery by compressed top flow bled for heating purposes |
RU2476257C2 (en) * | 2007-06-21 | 2013-02-27 | Статойл Аса | System and method of processing offgas bearing со2 and separating со2 |
US7938889B2 (en) | 2008-02-01 | 2011-05-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | CO2 recovery system and method of cleaning filtration membrane apparatus |
RU2531197C2 (en) * | 2009-01-29 | 2014-10-20 | Басф Се | Absorbent for removal of acid gases, containing amino acid and acid promoter |
RU2550899C2 (en) * | 2010-03-24 | 2015-05-20 | Осака Гэс Ко., Лтд. | Combustible gas enrichment method |
RU2469773C1 (en) * | 2011-07-14 | 2012-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Петон" | Method of purification of liquified hydrocarbon gas from carbon dioxide |
RU2656655C2 (en) * | 2014-02-17 | 2018-06-06 | Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. | Co2 recovery apparatus, and co2 recovery method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8080089B1 (en) | Method and apparatus for efficient gas treating system | |
US7488463B2 (en) | Carbon dioxide recovery and power generation | |
KR101518726B1 (en) | Removal of carbon dioxide from a feed gas | |
RU2508158C2 (en) | Method and device for separation of carbon dioxide from offgas at electric power station running at fossil fuel | |
US8088200B2 (en) | Method for removing acid gases from a fluid stream | |
CN102985161B (en) | The separation equipment and process thereof of producing gases at high pressure is purged by gas pressurized | |
EP2722097B1 (en) | Combustion exhaust gas treatment system and combustion exhaust gas treatment method | |
JPS6135890B2 (en) | ||
US9573093B2 (en) | Heat recovery in absorption and desorption processes | |
MXPA00005733A (en) | RECOVERY OF CARBON DIOXIDE WITH COMPOSITE AMINE BLENDS | |
JP4851679B2 (en) | Deoxidation of hydrocarbon fluid streams. | |
CN114206472B (en) | Method and treatment device for treating gas by adsorption using thermally optimized thermal flash solvent regeneration | |
CN102448582A (en) | Process for co2 capture with improved stripper performance | |
RU2547021C1 (en) | Method and unit for stripping of natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulphide | |
RU2252063C1 (en) | Method of purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) and a device for purification of gas mixtures from carbon dioxide (alternatives) | |
EP1078676B1 (en) | Acid gas removal by a chemical solvent regenerated with nitrogen | |
JP2021510621A (en) | Cost-effective gas purification methods and systems using ejectors | |
CN115445423A (en) | Ammonia process decarburization device and operation method thereof | |
CN102078744A (en) | Flue gas decarburization system and method as well as absorption tower for flue gas decarburization system | |
JPS597487B2 (en) | Sansei Kitaijiyokiyonimochiil Senjiyouekinokairiyo Saiseihou | |
EP3485960B1 (en) | Method and system for separating co2 based on chemical absorption | |
RU2624160C1 (en) | Method and installation for purifying natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulphide | |
KR100733323B1 (en) | Methode of co2 absorption from flue gas by vortex tube | |
KR20230001891A (en) | Acid gas absorbing system and method for absorbing acid gas using the same | |
CN116847920A (en) | Method for capturing molecules of interest and related capturing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180824 |