RU2540634C1 - Способ и система для удаления газообразных загрязнений - Google Patents
Способ и система для удаления газообразных загрязнений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540634C1 RU2540634C1 RU2013136539/05A RU2013136539A RU2540634C1 RU 2540634 C1 RU2540634 C1 RU 2540634C1 RU 2013136539/05 A RU2013136539/05 A RU 2013136539/05A RU 2013136539 A RU2013136539 A RU 2013136539A RU 2540634 C1 RU2540634 C1 RU 2540634C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing solution
- used washing
- location
- regenerator
- heated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Рассматриваются способ и система (100) для удаления газообразных загрязнений из газового потока (120, 140) при контактировании газового потока с промывочным раствором и регенерирования промывочного раствора в регенерационной системе (160) для будущего применения в удалении газообразных загрязнений из газового потока. Изобретение позволяет снизить количество энергии, потребляемой регенератором. 3 н. з., 12 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США серии № 61/430280, поданной 6 января 2011 года, описание которой в степени, не противоречащей с ней, приводится здесь в качестве ссылки в своей полноте.
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам и системам для удаления газообразных загрязнений из газовых потоков.
2. ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА
В традиционных промышленных технологиях очистки газа загрязнения, такие как H2S, CO2 и/или COS, удаляются из газового потока, такого как топочный газ, природный газ, синтез- газ или другие газовые потоки, абсорбцией в жидком промывочном растворе, например, в жидком растворе, содержащем аминное соединение.
Использованный промывочный раствор в последствии регенерируется в регенерационной колонне (также называемой как «регенератор») с высвобождением загрязнений, присутствующих в растворе, обычно при противоточном контакте с паром. Пар, необходимый для регенерации, обычно получается при кипячении регенерированного промывочного раствора в ребойлере, т.е. расположенном вблизи нижней части регенерационной колонны. Кроме того, кипячение в ребойлере регенерированного промывочного раствора может обеспечить дополнительное высвобождение загрязнений, присутствующих в промывочном растворе.
В традиционных способах абсорбции-регенерации, как описано выше, регенерированный и обработанный в ребойлере промывочный раствор обычно используется повторно в другом абсорбционном цикле. Однако, обработанный в ребойлере раствор может иметь такую высокую температуру, как 100-150°C. Для обеспечения эффективной абсорбции промывочные растворы на основе аминных соединений обычно охлаждают перед пропусканием на другой цикл абсорбции. Охлаждение обычно осуществляется при теплообмене с использованным промывочным раствором от способа абсорбции.
Энергия, получаемая ребойлером, используется не только для регенерации, но также в других местах способа абсорбции-регенерации. Вообще потребности в энергии традиционного способа очистки газа являются трех типов: энергия связи, энергия отгонки и количество теплоты. Энергия связи требуется для разрушения химической связи, образованной между загрязнениями и промывочным раствором, тогда как энергия отгонки требуется для получения водяного пара, необходимого для высвобождения загрязнений из промывочного раствора. Количество теплоты, в свою очередь, необходимо для нагревания промывочного раствора перед регенерацией. В традиционных системах и способах часть получаемой энергии может теряться, например, в системе холодильников, которые снижают температуру в определенных местах в системе, например, холодильник расположен вблизи впуска абсорбера для охлаждения возвратного промывочного раствора перед подачей его в абсорбер. Кроме того, энергия может теряться в конденсаторах, расположенных в верхней части абсорбера, регенератора и т.п., и в форме водяного пара, покидающего процесс, наиболее часто в верхней части регенератора, где водяной пар присутствует в очищенном газе СО2.
Таким образом, удаление загрязнения из газовых потоков и, в частности, регенерация промывочных растворов являются энергетически затратным способом. Снижение энергетической потребности в различных частях способа очистки газа может потенциально снизить общую энергию, требуемую системой.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспектам, показанным здесь, предусматривается система для регенерации промывочного раствора, использованного для удаления газообразных загрязнений из газового потока, причем система содержит: первый теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и использованным промывочным раствором для образования первого нагретого использованного промывочного раствора; второй теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и, по меньшей мере, частью использованного промывочного раствора из первого теплообменника для образования второго нагретого использованного промывочного раствора; и регенератор для приема использованного промывочного раствора, первого нагретого использованного промывочного раствора и второго нагретого использованного промывочного раствора, где второй нагретый использованный промывочный раствор имеет температуру выше, чем первый нагретый использованный промывочный раствор, и первый нагретый использованный промывочный раствор имеет температуру выше, чем использованный промывочный раствор.
Согласно другому аспекту, показанному здесь, предусматривается способ регенерации промывочного раствора, использованного в удалении газообразных загрязнений из газового потока, причем способ содержит: подачу первой части использованного промывочного раствора в регенератор; подачу второй части использованного промывочного раствора в первый теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и второй частью использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора; подачу первой части первого нагретого использованного промывочного раствора в регенератор; подачу второй части первого нагретого использованного промывочного раствора во второй теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и первым нагретым использованным промывочным раствором для образования второго нагретого использованного промывочного раствора; и подачу второго нагретого использованного промывочного раствора в регенератор, где второй нагретый использованный промывочный раствор, поданный в регенератор, имеет температуру выше, чем температура первого нагретого использованного промывочного раствора, поданного в регенератор, и первый нагретый использованный промывочный раствор, подачу в регенератор, имеет температуру выше, чем температура использованного промывочного раствора, поданного в регенератор.
Согласно другим аспектам, показанным здесь, предусматривается способ снижения количества энергии, потребляемой регенератором, причем способ содержит: разделение использованного промывочного раствора на множество частей; подачу первой части использованного промывочного раствора в регенератор, причем использованный промывочный раствор имеет первую температуру (Т1); нагревание второй части использованного промывочного раствора с образованием первого нагретого использованного промывочного раствора, имеющего вторую температуру (Т2); нагревание третьей части использованного промывочного раствора с образованием второго нагретого использованного промывочного раствора, имеющего третью температуру (Т3); и подачу первого и второго нагретых использованных промывочных растворов в регенератор, причем поддерживается температурное распределение T1<T2<T3, со снижением в результате количества энергии, потребляемой регенератором.
Вышеописанное и другие характеристики иллюстрируются следующими фигурами и подробным описанием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Что касается теперь чертежей, на них показаны типичные варианты, и подобные элементы пронумерованы одинаково:
на фиг.1 схематически представлена система для удаления газообразных загрязнений из газового потока; и
на фиг.2 схематически представлен регенератор; и
на фиг.3 показан график, представляющий данные по моделирующему испытанию системы, описанной здесь.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показана система 100 для удаления газообразных загрязнений из газового потока 120. Газовым потоком 120 может быть любой поток газа, содержащего газообразные загрязнения, который включает в себя (но не ограничивается этим) поток топочного газа из источника горения, поток природного газа, синтез-газ и т.п. Газообразные загрязнения, присутствующие в газовом потоке 120, включают в себя (но не ограничиваются этим) загрязнения кислого газа, такие как CO2, H2S и т.п.
Газовый поток 120 вводится в абсорбер 130, который установлен с обеспечением контакта между газовым потоком и промывочным раствором. В одном варианте осуществления абсорбер 130 представляет собой насадочную колонну. Насадочная колонна может иметь множественные секции одинакового или различного насадочного материала. Как показано на фиг.1, абсорбер 130 имеет две (2) абсорбционные секции: верхнюю абсорбционную секцию 132 и нижнюю абсорбционную секцию 134. Абсорбер 130 не ограничивается в том отношении, насколько больше или меньше абсорбционных секций могут присутствовать в абсорбере.
Газовый поток 120, содержащий газообразные загрязнения, поступает в абсорбер 130 в точке 131 впуска и перемещается по длине L абсорбера. Как показано на фиг.1, точка 131 впуска расположена в нижней части 133 абсорбера 130. Когда газовый поток 120 перемещается по длине L абсорбера 130, он контактирует с промывочным раствором в абсорбционных секциях 132, 134. Промывочный раствор обычно перемещается по длине L абсорбера 130 так, что он находится в противоточном контакте с газовым потоком 120.
В одном варианте осуществления промывочным раствором является аминосодержащий промывочный раствор. Примеры аминосодержащих промывочных растворов включают в себя (но не ограничиваются этим) аминосоединения, такие моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА), диизопропиламин (ДИПА) и аминоэтоксиэтанол (дигликольамин). Наиболее часто используемыми аминосоединениями на промышленных установках являются алканоламины МЭА, ДЭА, МДЭА и некоторые смеси традиционных аминов с ускорителями, ингибиторами и т.п. Аминосодержащий промывочный раствор может также содержать ускоритель для улучшения кинетики химической реакции, участвующей в улавливании CO2 аммиачным раствором. Например, ускоритель может включать в себя амин (например, пиперазин) или энзим (например, карбоновую ангидразу или ее аналоги), который может быть в форме раствора или может быть закреплен на твердой или полутвердой поверхности.
Однако, понятно, что системы и способы, как рассмотрено здесь, могут быть применены к любому раствору, включенному в способ со схемой абсорбция/регенерация.
По меньшей мере, часть промывочного раствора вводится в абсорбер 130 в верхнюю часть 135 абсорбера по линии 136 и перемещается вниз по длине L абсорбера, где она контактирует с газовым потоком 120 в абсорбционных секциях 132, 134.
В абсорбере 130 газообразные загрязнения, такие как диоксид углерода (СО2), присутствующие в газовом потоке 120, абсорбируются промывочным раствором, образуя в результате использованный промывочный раствор 138 и газовый поток 140 со сниженным уровнем загрязнений. Использованный промывочный раствор 138 является обогащенным загрязнениями, абсорбированными из газового потока 120.
Как показано на фиг.1, газовый поток 140 со сниженным уровнем загрязнений высвобождается из верхней части 135 абсорбера 130. Газовый поток 140 со сниженным уровнем загрязнений может подвергаться дополнительный обработке (не показано) перед направлением в выводную трубу для выброса в окружающую среду. Дополнительная обработка газового потока 140 со сниженным уровнем загрязнений может включать в себя, например, удаление твердых частиц.
По меньшей мере, часть использованного промывочного раствора 138 выводится и выходит из абсорбера 130 на первом уровне 139 выведения. На фиг.1 первый уровень 139 выведения показан в нижней части 133 абсорбера 130, т.е. ниже по потоку от нижней абсорбционной секции 134 по отношению к потоку промывочного раствора. Однако, предусмотрено, что первый уровень выведения может быть расположен в любой позиции на абсорбере 130.
Использованный промывочный раствор 138, который выводится на первом уровне 139 выведения, может быть регенерирован в регенераторе, где загрязнения отделяются от использованного промывочного раствора для того, чтобы получать регенерированный промывочный раствор для повторного использования в абсорбере 130.
Еще относительно фиг.1, после выхода из абсорбера 130 на первом уровне 139 выведения использованный промывочный раствор 138 делится на две части: первую часть 138а и вторую часть 138b. В одном варианте осуществления использованный промывочный раствор 138 делится на две равные части, например, 50% использованного промывочного раствора 138 образуют первую часть 138а, тогда как 50% использованного промывочного раствора 138 образуют вторую часть 138b. Однако, предполагается, что в других вариантах использованный промывочный раствор 138 делится на две неравные части, например, 10% использованного промывочного раствора 138 образуют первую часть 138а, тогда как 90% использованного промывочного раствора 138 образуют вторую часть 138b. В частном варианте осуществления 30-60% использованного промывочного раствора 138 образуют первую часть 138а, тогда как остальная часть использованного промывочного раствора 138 образует вторую часть 138b.
Первая часть 138а использованного промывочного раствора подается в охлаждающий блок 142, который находится в сообщении по текучей среде с абсорбером 130. В охлаждающем блоке 142 температура использованного промывочного раствора 138а снижается, и использованный промывочный раствор 138а возвращается в абсорбер 130 как охлажденный использованный промывочный раствор 144. Охлажденный использованный промывочный раствор 144 возвращается в абсорбер 130 на первом уровне 146 повторного введения. Первый уровень 146 повторного введения охлажденного использованного промывочного раствора 144 расположен выше по потоку от первого уровня 139 выведения по отношению к потоку промывочного раствора в абсорбере 130.
Как показано на фиг.1, абсорбер 130 имеет второй уровень 148 выведения, который расположен в положении ниже по потоку от верхней абсорбционной секции 132 и выше по потоку от первого уровня 146 повторного введения по отношению к потоку промывочного раствора в абсорбере 130. Использованный промывочный раствор 150, который частично насыщен загрязнениями, абсорбированными из газового потока 120, выводится из абсорбера 130 на втором уровне 148 выведения и подается в охлаждающий блок 142. Использованный промывочный раствор 150 объединяется с использованным промывочным раствором 138а, охлажденным в охлаждающем блоке 142 и возвращается в абсорбер как часть охлажденного использованного промывочного раствора 144.
Температура, до которой охлаждаются использованные промывочные растворы 138а, 150, зависит от нескольких факторов, включая (но не ограничиваясь этим) доступность охлаждающей среды, кинетики реакции промывочного раствора и загрязнений, присутствующих в газовом потоке 120, и характеристик насадочного материала, используемого в абсорбционных секциях 132, 134. В одном варианте осуществления охлаждающий блок 142 снижает температуру использованных промывочных растворов 138а, 150 до температуры около 40 градусов Цельсия (40°C).
Охлажденный использованный промывочный раствор 144 вводится в абсорбер 130 через первый уровень 146 введения и течет вниз и проходит через нижнюю абсорбционную секцию 134, где он контактирует с газовым потоком 120. Когда охлажденный использованный промывочный раствор 144 контактирует с газовым потоком 120, загрязнения абсорбируются из газового потока до того, как промывочный раствор выводится на первом уровне 139 выведения как использованный промывочный раствор 138. Указанный процесс может повторяться.
Вторая часть использованного промывочного раствора 138b, которая выводится из абсорбера 130, подается в регенерационную систему 160. Регенерационная система 160 содержит регенератор 162, который выполнен для приема использованного промывочного раствора для его регенерации. Использованный промывочный раствор подается в регенератор 162 в виде, по меньшей мере, трех частей: использованный промывочный раствор 141, первый нагретый использованный промывочный раствор 164b и второй нагретый использованный промывочный раствор 166. Регенератором 162 может быть, например, колонна, такая как насадочная колонна или колонна, содержащая тарелки. В случае насадочной колонны регенератор 162 может содержать множественные секции, имеющие одинаковый или различный насадочный материал.
Регенератор 162 удаляет, или абсорбирует, газообразные загрязнения из использованного промывочного раствора («регенераты») с образованием регенерированного промывочного раствора 168 и потока 170 загрязнений. Предполагается, что использованный промывочный раствор 141, 164b, 166 регенерируется при отгонке газообразных загрязнений при разрыве химической связи между загрязнениями и промывочным раствором.
Поток 170 загрязнений может быть подвергнут дополнительной обработке, такой как конденсация, или может быть непосредственно направлен в хранилище. В одном варианте осуществления использованный промывочный раствор 141, 164b, 166 содержит СО2, который удаляется из промывочного раствора в регенераторе 162 как газовый поток 170 СО2, который затем конденсируется и хранится для последующего использования.
Как показано на фиг.1, использованный промывочный раствор 138b из абсорбера 130 делится на две части с первой частью 141, направляемой непосредственно в регенератор 162 без нагревания или охлаждения промывочного раствора, тогда как вторая часть 143 подается в теплообменник 172. Примеры теплообменников включают в себя (но не ограничиваются этим) кожухотрубные теплообменники и пластинчатые и рамные теплообменники.
В одном варианте осуществления использованный промывочный раствор 138b делится на две равные части, например, 50% использованного промывочного раствора 138b образуют первую часть 141, подаваемую в регенератор 162, тогда как 50% использованного промывочного раствора 138b образуют вторую часть 143, подаваемую в теплообменник 172. Однако, предполагается, что в других вариантах использованный промывочный раствор 138b делится на две неравные части, например, 10% использованного промывочного раствора 138b образуют первую часть 141, подаваемую в регенератор 162, тогда как 90% использованного промывочного раствора образуют вторую часть 143, подаваемую в теплообменник 172.
В частном варианте осуществления 1-10% использованного промывочного раствора 138b образуют первую часть 141, подаваемую в регенератор 162, тогда как остальная часть использованного промывочного раствора 138b образует вторую часть 143, которая подается в теплообменник 172.
Первая часть 141 использованного промывочного раствора, подаваемая в регенератор 162, имеет температуру (Т1), которая является равной или меньше температуры использованного промывочного раствора 138 в то время, когда он выводится из абсорбера 130. Обычно, температура использованного промывочного раствора 141, подаваемого в регенератор 162, находится в интервале 40-60°C.
Вторая часть 143 использованного промывочного раствора, подаваемая в теплообменник 172, получает тепловую энергию и увеличивает температуру для образования первого нагретого использованного промывочного раствора 164. В одном варианте осуществления, как показано на фиг.1, первый нагретый использованный промывочный раствор 164 делится на две части 164а и 164b с первой частью 164а, подаваемой регенератор 162 в точке впуска ниже по потоку по отношению к потоку использованного промывочного раствора в регенераторе, где использованный промывочный раствор поступает в регенератор 162. Вторая часть 164b использованного промывочного раствора подается в сепаратор 174.
В одном варианте осуществления первый нагретый использованный промывочный раствор 164 делится на две равные части, например, 50% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как 50% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют вторую часть 164b, подаваемую в сепаратор 174. Однако, предполагается, что в других вариантах первый нагретый использованный промывочный раствор 164 делится на две неравные части, например, 10% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как 90% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют вторую часть 164b, подаваемую в сепаратор 174.
В частном варианте осуществления 30-60% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как остальная часть раствора 164 образует вторую часть 164b, подаваемую в сепаратор 174.
Первый нагретый использованный промывочный раствора 164а, подаваемый в регенератор 162, имеет температуру (Т2), которая является выше температуры использованного промывочного раствора 141, подаваемого в регенератор. Обычно, температура (Т2) первого нагретого использованного промывочного раствора 164а, подаваемого в регенератор 162, находится в интервале 80-100°C.
Сепаратор 174 удаляет газообразные компоненты (пары) 176 из второй части 164b использованного промывочного раствора и подает использованный промывочный раствор в теплообменник 178. Газообразные компоненты 176 подаются в регенератор 162 в точке впуска ниже по потоку по отношению к месту, где первый нагретый использованный промывочный раствор 164а подается в регенератор. Использованный промывочный раствор 164b, поступающий в теплообменник 178, нагревается в нем с образованием второго нагретого использованного промывочного раствора 166.
В другом варианте осуществления, как показано на фиг.2, первый нагретый использованный промывочный раствор 164 делится на две части 164а и 164b после выхода из теплообменника 172. Первая часть 164а подается в регенератор 162 в точку впуска ниже по потоку по отношению к месту, где использованный промывочный раствор 141 поступает в регенератор, а вторая часть 164b подается непосредственно в теплообменник 178, где она нагревается с образованием второго нагретого использованного промывочного раствора 166. Схема на фиг.2 не содержит сепаратор 174 для удаления газообразных компонентов из первого нагретого использованного промывочного раствора 164. В данном варианте осуществления для облегчения работы и для эффективного использования тепловой энергии выпуск теплообменника 178 может быть нагрет до точки выпаривания, например, очень близко к температуре кипения раствора.
На фиг.2 первый нагретый использованный промывочный раствор 164 может быть разделен на две равные части, например, 50% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как 50% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют вторую часть 164b, подаваемую в теплообменник 178. Однако, предполагается, что в других вариантах осуществления первый нагретый использованный промывочный раствор 164 делится на две неравные части, например, 10% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как 90% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют вторую часть 164b, подаваемую в теплообменник 178. В частном варианте осуществления 30-60% первого нагретого использованного промывочного раствора 164 образуют первую часть 164а, подаваемую в регенератор 162, тогда как остальная часть раствора 164 образует вторую часть 164b, подаваемую в теплообменник 178.
Обращаясь теперь к обеим фиг.1 и 2, температура первого нагретого использованного промывочного раствора 164b в теплообменнике 178 увеличивается, образуя в результате второй нагретый использованный промывочный раствор 166. Второй нагретый использованный промывочный раствор 166 подается в регенератор 162. Температура (Т3) второго нагретого использованного промывочного раствора 166, который подается в регенератор 162, является выше температуры (Т2) первого нагретого использованного промывочного раствора 164b, подаваемого в регенератор. Температура (Т3) второго нагретого использованного промывочного раствора 166 является также выше температуры (Т1) использованного промывочного раствора 141, подаваемого в регенератор 162. В одном варианте осуществления температура (Т3) второго нагретого использованного промывочного раствора 166 находится в интервале 110-150°C. Температурное распределение использованных промывочных растворов 141, 164а, 166, которые подаются в регенератор 162, составляет T1<T2<T3.
Второй нагретый использованный промывочный раствор 166 подается в регенератор 162 в точке впуска ниже по потоку от места, где вводятся первый нагретый использованный промывочный раствор 164а и использованный промывочный раствор 141.
Как показано на фиг.1 и 2, температура (Т3) второго нагретого использованного промывочного раствора 166, подаваемого в регенератор 162, является выше температуры (Т2) первого нагретого использованного промывочного раствора 164а, подаваемого в регенератор, и температура первого нагретого использованного промывочного раствора, подаваемого в регенератор, является выше температуры (Т1) использованного промывочного раствора 141 подаваемого в регенератор (T1<T2<T3). Поддержание температурного распределения использованных промывочных растворов 141, 164а, 166 обеспечивает максимальное использование тепловой энергии в регенераторе 162 при одновременной минимизации потери энергии, требуемой для отгонки загрязнений из промывочного раствора («энергия отгонки»). Максимальное использование тепловой энергии, таким образом, снижает энергопотребление регенератора 162.
Энергия регенерации, требуемая для осуществления традиционного о способа улавливания загрязнений на основе растворителя, распределяется в различных формах: (1) энергия, требуемая для нагревания промывочного раствора с инициированием реакции регенерации («количество теплоты»); и (2) энергия водяного пара, требуемая для удаления загрязнений из промывочного раствора, т.е. растворителя («энергия отгонки»).
Теоретическое минимальное количество энергии, необходимой для удаления загрязнений из растворителя, устанавливается для энергии связи растворителя. Однако, энергия, затрачиваемая на отгону загрязнений, может быть минимизирована эффективным использованием тепловой энергии.
Температурное распределение по регенератору 162 является таким, что температура является наиболее высокой в нижней части, где регенерация улучшается. Наличие температурного распределения, которое удовлетворяет следующей формуле: температура (Т1) использованного промывочного раствора < температура (Т2) первого нагретого использованного промывочного раствора < температура (Т3) второго нагретого использованного промывочного раствора, облегчает минимизацию энергии отгонки.
Использованный промывочный раствор 141, первый нагретый использованный промывочный раствор 164а и второй нагретый использованный промывочный раствор 166 регенерируются в регенераторе, как рассмотрено выше, для образования регенерированного промывочного раствора 168. Регенерированный промывочный раствор 168 выводится из нижней части 169 регенератора 162 и подается в ребойлер 180, который расположен ниже по потоку от регенератора (по отношению к потоку промывочного раствора) и установлен для получения регенерированного промывочного раствора.
Ребойлер 180 кипятит регенерированный промывочный раствор 168 для образования водяного пара 182 и горячего регенерированного промывочного раствора 184. Водяной пар 182 подается в регенератор 162 для облегчения удаления загрязнений из использованного промывочного раствора 141, 164а, 166, присутствующего в регенераторе. Горячий регенерированный промывочный раствор 184, также называемый как «горячий обедненный раствор», подается в абсорбер 130 для удаления газообразных загрязнений из газового потока 120.
Горячий регенерированный промывочный раствор 184 может быть подан непосредственно в абсорбер для повторного использования. Однако, учитывая преимущество тепловой энергии, присутствующей в горячем регенерированном промывочном растворе 184, как показано на фиг.1 и 2, горячий регенерированный промывочный раствор 184 подается в теплообменник 178, где происходит теплообмен с использованным промывочным раствором 164b. Соответственно, после прохождения через теплообменник 178 горячий регенерированный промывочный раствор 184 имеет сниженную температуру по сравнению с температурой после выхода из ребойлера 180.
В одном варианте осуществления после прохождения через теплообменник 178 горячий регенерированный промывочный раствор 184 имеет температуру в интервале примерно 100-140°C. Нагревание использованного промывочного раствора 164b горячим регенерированным промывочным раствором 184 исключает необходимость в отдельной нагревательной среде, подаваемой в теплообменник 178, поэтому снижая стоимость и энергопотребление системы 100.
После прохождения через теплообменник 178 горячий регенерированный промывочный раствор 184 подается в теплообменник 172, где происходит теплообмен с использованным промывочным раствором 143 для образования первого нагретого использованного промывочного раствора 164. Соответственно, после прохождения через теплообменник 172 горячий регенерированный промывочный раствор 184 имеет сниженную температуру по сравнению с температурой после выхода из теплообменника 178.
В одном варианте осуществления после прохождения через теплообменник 172 горячий регенерированный промывочный раствор 184 имеет температуру в интервале примерно 80-120°C.
Нагревание использованного промывочного раствора 143 при теплообмене с горячим регенерированным промывочным раствором 184 исключает отдельную нагревательную среду для теплообменника 172, поэтому снижая стоимость и энергопотребление системы 100. Это обеспечивает использование тепловой энергии от горячего регенерированного промывочного раствора 184 как количество теплоты в способе регенерации.
После прохождения через теплообменник 172 горячий регенерированный промывочный раствор 184 подается в охлаждающий блок 186. Охлаждающий блок 186 расположен между теплообменником 172 и абсорбером 130 и выполнен для приема горячего регенерированного промывочного раствора 184 и снижения его температуры с образованием охлажденного регенерированного промывочного раствора 188. Охлажденный регенерированный промывочный раствор 188 имеет температуру примерно между 25-50°C.
Охлажденный регенерированный промывочный раствор 188 подается в абсорбер 130 в точке впуска по линии 136. Точка впуска охлажденного регенерированного промывочного раствора 188 расположена в верхней части 135 абсорбера 130. Охлажденный регенерированный промывочный раствор 188 контактирует с газовым потоком 120 для удаления из него газообразных загрязнений с повторением в результате цикла абсорбции и регенерации.
При использовании тепловой энергии горячего регенерированного промывочного раствора 184 и поддержании вышеуказанного температурного распределения в регенераторе общее энергопотребление системы 100 может быть снижено в сравнении с традиционными системами.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Для определения энергопотребления системы согласно описанию здесь используют систему моделирования, показанную на фиг.1. Моделирование имеет 90% СО2 удаление из топочного газа при работе с примерно 13-14% мол. СО2 на впуске. По сравнению с традиционной системой система, описанная здесь, использует на 30-40% меньше энергии. Результаты моделирования показаны на фиг.3.
Если не указано иное, все интервалы, рассмотренные здесь являются включительными и охватывают все конечные точки и все промежуточные точки здесь.
Термины «первый», «второй» и тому подобные, не обозначают какой-либо порядок, количество, важность, а применяются для различения одного элемента от другого. Признаки неопределенного количества здесь не означают ограничение количества, но скорее означают присутствие, по меньшей мере, одного указанного предмета. Все цифры с добавлением слова «примерно (около)» включают точное числовое значение, если не указано иное.
Хотя настоящее изобретение описано с ссылкой на различные типичные варианты, должно быть понятно для специалистов в данной области техники, что могут быть сделаны различные изменения, и что элементы могут быть заменены эквивалентами без отступления от объема изобретения. Кроме того, могут быть сделаны многие модификации для применения частной ситуации или материала к описанию изобретения по существу без отступления от объема изобретения. Поэтому подразумевается, что изобретение не ограничивается частным вариантом, рассмотренным как наилучший вариант для осуществления данного изобретения, но что изобретение включает все варианты, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.
Claims (15)
1. Система для регенерации промывочного раствора, использованного для удаления газообразных загрязнений из газового потока, содержащая:
регенератор, причем в указанный регенератор подается первая часть использованного промывочного раствора в первом местоположении,
первый теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и второй частью использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора, причем первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора подается во втором местоположении,
второй теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и второй частью первого нагретого использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора, причем второй нагретый использованный промывочный раствор подается к регенератору в третьем местоположении, и
при этом второй нагретый использованный промывочный раствор
имеет температуру выше, чем температура первой части первого нагретого использованного промывочного раствора, и первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора имеет температуру выше, чем температура первой части использованного промывочного раствора.
регенератор, причем в указанный регенератор подается первая часть использованного промывочного раствора в первом местоположении,
первый теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и второй частью использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора, причем первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора подается во втором местоположении,
второй теплообменник для переноса тепла между горячим регенерированным промывочным раствором и второй частью первого нагретого использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора, причем второй нагретый использованный промывочный раствор подается к регенератору в третьем местоположении, и
при этом второй нагретый использованный промывочный раствор
имеет температуру выше, чем температура первой части первого нагретого использованного промывочного раствора, и первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора имеет температуру выше, чем температура первой части использованного промывочного раствора.
2. Система по п.1, дополнительно содержащая:
абсорбер для приема газового потока, содержащего газообразные загрязнения.
абсорбер для приема газового потока, содержащего газообразные загрязнения.
3. Система по п.2, дополнительно содержащая:
первый охлаждающий блок для приема горячего регенерированного промывочного раствора из первого теплообменника и его охлаждения для образования охлажденного регенерированного промывочного раствора, который подают к абсорберу.
первый охлаждающий блок для приема горячего регенерированного промывочного раствора из первого теплообменника и его охлаждения для образования охлажденного регенерированного промывочного раствора, который подают к абсорберу.
4. Система по п.2, дополнительно содержащая:
второй охлаждающий блок, который находится в сообщении по текучей среде с абсорбером, причем второй охлаждающий блок принимает использованный промывочный раствор с первого уровня выведения абсорбера и возвращает охлажденный использованный промывочный раствор на первый уровень повторного введения абсорбера, причем первый уровень повторного введения находится выше по потоку от первого уровня выведения по отношению к потоку промывочного раствора в абсорбере.
второй охлаждающий блок, который находится в сообщении по текучей среде с абсорбером, причем второй охлаждающий блок принимает использованный промывочный раствор с первого уровня выведения абсорбера и возвращает охлажденный использованный промывочный раствор на первый уровень повторного введения абсорбера, причем первый уровень повторного введения находится выше по потоку от первого уровня выведения по отношению к потоку промывочного раствора в абсорбере.
5. Система по п.4, в которой абсорбер дополнительно содержит:
второй уровень выведения для снабжения использованного промывочного раствора во второй охлаждающий блок, причем второй уровень выведения находится выше по потоку от первого уровня выведения по отношению к потоку промывочного раствора в указанном абсорбере.
второй уровень выведения для снабжения использованного промывочного раствора во второй охлаждающий блок, причем второй уровень выведения находится выше по потоку от первого уровня выведения по отношению к потоку промывочного раствора в указанном абсорбере.
6. Система по п.1, в которой относительно направления прохождения использованного промывочного раствора через регенератор, первое местоположение расположено выше по потоку от второго местоположения и второе местоположение находится выше по потоку от третьего местоположения.
7. Система по п.1, дополнительно содержащая сепаратор, который отделяет газовую часть от второго нагретого использованного промывочного раствора, причем газовая часть подается к регенератору в четвертом местоположении.
8. Система по п.7, в которой, отосительно направления прохождения использованного промывочного раствора через регенератор, первое местоположение расположено выше по потоку от второго местоположения, второе местоположение расположено выше по потоку от третьего местоположения, и четвертое местоположение расположено между вторым и третьим местоположением.
9. Способ регенерирования промывочного раствора, использованного для удаления газообразных загрязнений из газового потока, содержащий этапы, на которых:
подают первую часть использованного промывочного раствора в регенератор в первом местоположении;
подают вторую часть использованного промывочного раствора в первый теплообменник для переноса тепла между регенерированным промывочным раствором и второй частью использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора;
подают первую часть первого нагретого использованного промывочного раствора в регенератор во втором местоположении;
подают вторую часть первого нагретого использованного промывочного раствора во второй теплообменник для переноса тепла между регенерированным промывочным раствором и второй частью первого нагретого использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора; и
подают второй нагретый использованный промывочный раствор в регенератор в третьем местоположении, причем второй нагретый использованный промывочный раствор имеет температуру выше температуры первой части первого нагретого использованного промывочного раствора, и первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора имеет температуру выше температуры первой части использованного промывочного раствора.
подают первую часть использованного промывочного раствора в регенератор в первом местоположении;
подают вторую часть использованного промывочного раствора в первый теплообменник для переноса тепла между регенерированным промывочным раствором и второй частью использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора;
подают первую часть первого нагретого использованного промывочного раствора в регенератор во втором местоположении;
подают вторую часть первого нагретого использованного промывочного раствора во второй теплообменник для переноса тепла между регенерированным промывочным раствором и второй частью первого нагретого использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора; и
подают второй нагретый использованный промывочный раствор в регенератор в третьем местоположении, причем второй нагретый использованный промывочный раствор имеет температуру выше температуры первой части первого нагретого использованного промывочного раствора, и первая часть первого нагретого использованного промывочного раствора имеет температуру выше температуры первой части использованного промывочного раствора.
10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этапы, на которых:
подвергают контакту первую часть использованного промывочного раствора, первый нагретый использованный промывочный раствор и второй нагретый использованный промывочный раствор с паром в регенераторе для образования регенерированного промывочного раствора.
подвергают контакту первую часть использованного промывочного раствора, первый нагретый использованный промывочный раствор и второй нагретый использованный промывочный раствор с паром в регенераторе для образования регенерированного промывочного раствора.
11. Способ по п.10, дополнительно содержащий этапы, на которых:
подают регенерированный промывочный раствор в охлаждающий блок для образования охлажденного регенерированного промывочного раствора, причем охлаждающий блок расположен между первым теплообменником и абсорбером,
подают охлажденный регенерированный промывочный раствор в абсорбер; и
подвергают контакту охлажденный регенерированный промывочный раствор с газовым потоком, содержащим газообразные загрязнения, с удалением в результате газообразных загрязнений из газового потока и образованием использованного промывочного раствора.
подают регенерированный промывочный раствор в охлаждающий блок для образования охлажденного регенерированного промывочного раствора, причем охлаждающий блок расположен между первым теплообменником и абсорбером,
подают охлажденный регенерированный промывочный раствор в абсорбер; и
подвергают контакту охлажденный регенерированный промывочный раствор с газовым потоком, содержащим газообразные загрязнения, с удалением в результате газообразных загрязнений из газового потока и образованием использованного промывочного раствора.
12. Способ по п.9, в котором, относительно направления прохождения использованного промывочного раствора через регенератор, первое местоположение находится выше по потоку от второго местоположения и второе местоположение находится выше по потоку от третьего местоположения.
13. Способ по п.9, дополнительно содержащий этапы, на которых:
разделяют газовую часть от второго нагретого использованного промывочного раствора и
снабжают регенератор газовой частью в четвертом местоположении.
разделяют газовую часть от второго нагретого использованного промывочного раствора и
снабжают регенератор газовой частью в четвертом местоположении.
14. Способ по п.13, в котором, относительно направления прохождения использованного промывочного раствора через регенератор, первое местоположение расположено выше по потоку от второго местоположения, второе местоположение расположено выше по потоку от третьего местоположения и четвертое местоположение расположено между вторым и третьим местоположениями.
15. Способ снижения количества энергии, потребляемой регенератором, содержащий этапы, на которых:
разделяют использованный промывочный раствор на первую часть, вторую часть и третью часть,
подают первую часть использованного промывочного раствора в регенератор в первом местоположении, причем использованный промывочный раствор имеет первую температуру (Т1);
нагревают вторую часть использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора, имеющего вторую температуру (T2);
подают первый нагретый использованный промывочный раствор в регенератор во втором местоположении,
нагревают третью часть использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора, имеющего третью температуру (Т3); и
подают второй нагретый использованный промывочный раствор в регенератор в третьем местоположении, и причем поддерживают температурное распределение Т1<Т2<Т3.
разделяют использованный промывочный раствор на первую часть, вторую часть и третью часть,
подают первую часть использованного промывочного раствора в регенератор в первом местоположении, причем использованный промывочный раствор имеет первую температуру (Т1);
нагревают вторую часть использованного промывочного раствора для образования первого нагретого использованного промывочного раствора, имеющего вторую температуру (T2);
подают первый нагретый использованный промывочный раствор в регенератор во втором местоположении,
нагревают третью часть использованного промывочного раствора для образования второго нагретого использованного промывочного раствора, имеющего третью температуру (Т3); и
подают второй нагретый использованный промывочный раствор в регенератор в третьем местоположении, и причем поддерживают температурное распределение Т1<Т2<Т3.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2011/063646 WO2012094089A1 (en) | 2011-01-06 | 2011-12-07 | Method and system for removal of gaseous contaminants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2540634C1 true RU2540634C1 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=53371641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013136539/05A RU2540634C1 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ и система для удаления газообразных загрязнений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2540634C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783771C1 (ru) * | 2019-03-20 | 2022-11-17 | Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. | Установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения co2 и способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1758385A1 (ru) * | 1990-06-07 | 1992-08-30 | Инженерный центр "Экология в сварочном производстве" при Одесском государственном университете им.И.И.Мечникова | Утилизатор тепла |
| EP1736231A1 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus and method for recovering co2 |
| RU2300530C2 (ru) * | 2001-09-10 | 2007-06-10 | Сайентифик Дизайн Компани, Инк. | Способ рекуперации тепла |
-
2011
- 2011-12-07 RU RU2013136539/05A patent/RU2540634C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1758385A1 (ru) * | 1990-06-07 | 1992-08-30 | Инженерный центр "Экология в сварочном производстве" при Одесском государственном университете им.И.И.Мечникова | Утилизатор тепла |
| RU2300530C2 (ru) * | 2001-09-10 | 2007-06-10 | Сайентифик Дизайн Компани, Инк. | Способ рекуперации тепла |
| EP1736231A1 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus and method for recovering co2 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783771C1 (ru) * | 2019-03-20 | 2022-11-17 | Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. | Установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения co2 и способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора |
| RU2791482C1 (ru) * | 2019-03-20 | 2023-03-09 | Мицубиси Хеви Индастриз Энджиниринг, Лтд. | Установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения co2 и способ регенерации абсорбирующего раствора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101485412B1 (ko) | 가스상 오염물들을 제거하기 위한 방법 및 시스템 | |
| JP5507584B2 (ja) | アミン放出物制御のための方法およびプラント | |
| AU2011205517B2 (en) | Water wash method and system for a carbon dioxide capture process | |
| CA2828220C (en) | Systems and processes for removing volatile degradation products produced in gas purification | |
| RU2667285C2 (ru) | Оптимизация конфигурации питания отпарной колонны для регенерации обогащенного/обедненного растворителя | |
| JP2014512944A (ja) | 熱安定性アミン塩のアミン吸収剤からの除去方法 | |
| WO2013039041A1 (ja) | Ｃｏ2回収装置およびｃｏ2回収方法 | |
| JP5591250B2 (ja) | ジアミン吸収剤流の処理方法 | |
| JP5597260B2 (ja) | 燃焼排ガス中の二酸化炭素除去装置 | |
| CA2840382C (en) | Low pressure steam pre-heaters for gas purification systems and processes of use | |
| JP5738137B2 (ja) | Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法 | |
| WO2014045797A1 (ja) | 二酸化炭素回収システムおよび方法 | |
| JP2012522637A (ja) | 改善されたストリッパー性能をもつｃｏ２捕捉法 | |
| JP6004821B2 (ja) | Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法 | |
| RU2540634C1 (ru) | Способ и система для удаления газообразных загрязнений | |
| JP2016112497A (ja) | 二酸化炭素の回収装置および回収方法 | |
| Baburao et al. | Process for CO 2 capture with improved stripper performance | |
| JP2012213752A (ja) | 燃焼排ガスに含有する二酸化炭素を回収する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |