RU2551510C2 - Method of removing harmful substances from carbon dioxide and device for its realisation - Google Patents
Method of removing harmful substances from carbon dioxide and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551510C2 RU2551510C2 RU2012107387/05A RU2012107387A RU2551510C2 RU 2551510 C2 RU2551510 C2 RU 2551510C2 RU 2012107387/05 A RU2012107387/05 A RU 2012107387/05A RU 2012107387 A RU2012107387 A RU 2012107387A RU 2551510 C2 RU2551510 C2 RU 2551510C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- harmful substances
- harmful substance
- separation
- cos
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002731 mercury compounds Chemical class 0.000 description 1
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/22—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
- B01D2257/602—Mercury or mercury compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/416—Further details for adsorption processes and devices involving cryogenic temperature treatment
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к способу, а также устройству для отделения вредных веществ из потока диоксида углерода, например для вредных веществ, которые представляют собой соединения серы или ртути.SUBSTANCE: group of inventions relates to a method, as well as a device for separating harmful substances from a stream of carbon dioxide, for example, for harmful substances, which are sulfur or mercury compounds.
По причине так называемого парникового эффекта и связанного с ним глобального потепления эмиссия вызывающих парниковый эффект газов в атмосферу оценивается все более как критическая. Значительная доля парникового эффекта приписывается диоксиду углерода СO2, который образуется при сжигании ископаемого топлива.Due to the so-called greenhouse effect and the global warming associated with it, the emission of greenhouse gases into the atmosphere is increasingly regarded as critical. A significant proportion of the greenhouse effect is attributed to carbon dioxide CO 2 , which is formed during the burning of fossil fuels.
В настоящее время в обществе существует консенсус в том, что отделение диоксида углерода из газообразных отходов электростанций может противодействовать росту парникового эффекта. На этом основании должны стать возможными соответствующие усовершенствования установок с небольшой или совсем без эмиссии диоксида углерода. При этом разрабатываются самые новые концепции для электростанций, которые выбрасывают небольшое количество или совсем не выбрасывают диоксида углерода. Все программы преследуют общую цель при небольших затратах отделять по возможности полностью и с высокой чистотой диоксид углерода.There is currently a consensus in society that the separation of carbon dioxide from gaseous waste from power plants can counteract the growth of the greenhouse effect. On this basis, appropriate improvements to installations with little or no carbon dioxide emission should be possible. At the same time, the newest concepts are developed for power plants that emit a small amount or do not emit carbon dioxide at all. All programs have the common goal of separating carbon dioxide as completely and with high purity as possible at low cost.
В центре внимания в начале находится отделение диоксида углерода. Кроме этого, однако, существуют другие нежелательные вещества, которые возникают в зависимости от вида топлива и должны удаляться. Такие вещества, как сера, ртуть и их соединения, при этом являются самыми частыми в количественном отношении.The focus in the beginning is the separation of carbon dioxide. In addition, however, there are other undesirable substances that arise depending on the type of fuel and must be removed. Substances such as sulfur, mercury and their compounds, while being the most frequent in quantitative terms.
Самые современные программы электростанций имеют типовые условия, которые предъявляют в соответствии с современным уровнем техники самое современное отделение вредных веществ.The most modern programs of power plants have standard conditions that present in accordance with the modern level of technology the most modern separation of harmful substances.
До сих пор вредные вещества, являющиеся отходами работы электростанций, такие как соединения серы или ртути, удалялись прямо из газовой фазы. Так, например, отделение сероводорода осуществляется с помощью абсорбционной очистки газов (промывания газов). При этом поток газа пропускается через абсорбер, в котором жидкая среда абсорбирует вредные вещества. Жидкие абсорбирующие среды, например водные растворы аминоспиртов, специальный водный метил-диэтаноламин, или, например, холодный метанол применимы при Ректизол-процессе. Подобного рода способы с жидкими абсорбирующими средами известны, и на них основаны различные технологии.Until now, hazardous substances that are waste from power plants, such as sulfur compounds or mercury, have been removed directly from the gas phase. So, for example, the separation of hydrogen sulfide is carried out using absorption gas cleaning (gas flushing). In this case, a gas stream is passed through an absorber in which a liquid medium absorbs harmful substances. Liquid absorbent media, such as aqueous solutions of amino alcohols, special aqueous methyl-diethanolamine, or, for example, cold methanol, are useful in the rectification process. Similar methods with liquid absorbing media are known, and various technologies are based on them.
Недостатки в уровне технике, прежде всего, состоят в том, что способы абсорбционной очистки газов влекут за собой повышенное потребление энергии, так как они могут быть связаны с такими стадиями способа, как сжатие и/или охлаждение.The disadvantages in the prior art, in particular, are that the methods of absorption gas purification entail increased energy consumption, since they can be associated with such stages of the method as compression and / or cooling.
Регенерация абсорбирующих сред происходит с помощью дистилляции, с чем связаны значительные расходы энергии.The regeneration of absorbent media occurs through distillation, which is associated with significant energy costs.
Кроме того, конструкционное оформление подобного рода способов относительно сложно, что отрицательно сказывается на осуществлении способа и на инвестиционных затратах.In addition, the design of such methods is relatively difficult, which negatively affects the implementation of the method and investment costs.
Задачей изобретения является раскрытие энергосберегающей возможности для удаления вредных веществ в электростанциях с преимущественным отоплением с помощью ископаемого топлива. Кроме того, должно предлагаться легко обслуживаемое устройство для осуществления способа.The objective of the invention is the disclosure of energy-saving opportunities for the removal of harmful substances in power plants with primary heating using fossil fuels. In addition, an easily maintained device for implementing the method should be offered.
Изобретение основывается на том, что в газовой смеси, которая большей частью состоит из диоксида углерода СО2 и содержит составные части, представляющие ценные газы и вредные вещества, вредные вещества обогащаются преимущественно в жидком диоксиде углерода непосредственно при конденсации диоксида углерода. Эти знания используются в том отношении, что отделение вредных веществ из жидкой фазы диоксида углерода осуществляется при низких температурах с помощью применения адсорбирующих материалов/адсорбентов, преимущественно твердых адсорбирующих материалов. При этом особенно предпочтительно, что энергетический баланс отделения вредных веществ при низких температурах получается положительным, т.е. в целом необходим меньший расход энергии.The invention is based on the fact that in a gas mixture, which for the most part consists of carbon dioxide CO 2 and contains components representing valuable gases and harmful substances, harmful substances are enriched mainly in liquid carbon dioxide directly during condensation of carbon dioxide. This knowledge is used in that the separation of harmful substances from the liquid phase of carbon dioxide is carried out at low temperatures by the use of adsorbent materials / adsorbents, mainly solid adsorbent materials. It is particularly preferred that the energy balance of separation of harmful substances at low temperatures is positive, i.e. overall, less energy is needed.
Отделение вредных веществ из жидкой фазы может происходить при низких температурах особенно предпочтительно с помощью адсорбирующих материалов, так как указанные материалы имеют большую площадь поверхности, которая предоставляется в распоряжение для адсорбции вредных веществ.Separation of harmful substances from the liquid phase can occur at low temperatures, especially with absorbent materials, since these materials have a large surface area that is available for adsorption of harmful substances.
Если способ отделения вредных веществ из состоящего, в основном, из диоксида углерода газового потока комбинируется со способом, в котором диоксид углерода уже существует в жидком состоянии, то в общем энергетическом балансе могут достигаться синергетические эффекты.If a method for separating harmful substances from a gas stream consisting mainly of carbon dioxide is combined with a method in which carbon dioxide already exists in a liquid state, then synergistic effects can be achieved in the overall energy balance.
Особенно предпочтительно устанавливать и поддерживать температуру способа менее -30°С. Не имеет смысла применять температуры ниже -70°С, так как при таких низких температурах диоксид углерода существует в твердой фазе.It is particularly preferable to set and maintain the temperature of the process below -30 ° C. It does not make sense to use temperatures below -70 ° C, since at such low temperatures carbon dioxide exists in the solid phase.
Давление, при котором осуществляется способ, должно лежать выше тройной точки диоксида углерода в соответствии с диаграммой температура/давление. При этом оно составляет, по меньшей мере, 5 бар. Точно также применяемый диапазон температур, при котором осуществляется способ, начинается при -5°С и распространяется в направлении более низкой температуры.The pressure at which the method is carried out must lie above the triple point of carbon dioxide in accordance with the temperature / pressure diagram. However, it is at least 5 bar. Similarly, the applicable temperature range at which the method is carried out starts at -5 ° C and extends towards a lower temperature.
Применение способа для отделения вредных веществ из газовой смеси, которая состоит, в основном, из диоксида углерода, особенно предпочтительно может реализоваться в так называемых «свободных от диоксида углерода» электростанциях. В этих электростанциях отделение диоксида углерода может осуществляться криогенно. При этом диоксид углерода охлаждается до низкой температуры, сжижается и отделяется. Жидкая фаза очень хорошо подходит для адсорбционного отделения вредных веществ, так как они преимущественно обогащаются в жидком диоксиде углерода. Кроме того, низкие температуры способствуют адсорбции, так что, например, отпадает необходимость в ранее предусмотренной абсорбционной очистке газов. Применение адсорберов со стационарным слоем для адсорбции вредных веществ является предпочтительным, так как в данном случае используются твердые вещества с большой площадью поверхности. Такие вещества, в частности, представляют собой глинозем (оксид алюминия), активированный уголь, силикагель, цеолит или полимеры с большой площадью поверхности.The application of the method for separating harmful substances from a gas mixture, which consists mainly of carbon dioxide, can particularly preferably be implemented in so-called "carbon dioxide-free" power plants. In these power plants, carbon dioxide can be separated cryogenically. In this case, carbon dioxide is cooled to a low temperature, liquefied and separated. The liquid phase is very suitable for adsorptive separation of harmful substances, since they are predominantly enriched in liquid carbon dioxide. In addition, low temperatures facilitate adsorption, so that, for example, there is no need for previously provided absorption gas cleaning. The use of adsorbers with a stationary layer for adsorption of harmful substances is preferred, since in this case solids with a large surface area are used. Such substances, in particular, are alumina (alumina), activated carbon, silica gel, zeolite or polymers with a large surface area.
Так как на поверхности адсорбентов в ходе осуществления способа происходит осаждение вредных веществ, предпочтительно предусматривается периодическая регенерация отдельных адсорберов со стационарным слоем.Since harmful substances are deposited on the surface of the adsorbents during the process, it is preferable to periodically regenerate individual adsorbers with a stationary layer.
Ниже с помощью сопровождающихся схематических фигур описываются примеры осуществления.Below, using the accompanying schematic figures, examples of implementation are described.
В частности, фигуры показывают:In particular, the figures show:
фигура 1 схематически изображает адсорбер со стационарным слоем, через который пропускается жидкий диоксид углерода, содержащий вредные вещества, причем вредные вещества адсорбируются в адсорбере со стационарным слоем;figure 1 schematically depicts an adsorber with a stationary layer through which liquid carbon dioxide containing harmful substances is passed, and harmful substances are adsorbed in the adsorber with a stationary layer;
фигура 2 изображает параллельно включенные адсорберы, которые с помощью соответствующих клапанов отдельно или группами могут переключаться между режимами, при которых осуществляется адсорбция и регенерация.figure 2 depicts parallel-connected adsorbers, which, using the corresponding valves, individually or in groups, can switch between modes in which adsorption and regeneration are carried out.
Адсорбция вредных веществ происходит в адсорберах со стационарным слоем, как они представлены на фигурах 1 и 2. Адсорбенты после определенного срока службы должны регенерироваться. Это осуществляется с помощью понижения давления, повышения температуры, пропускания газа или пара или комбинации указанных действий. Из этих соображений имеется несколько адсорберов, которые могут находиться попеременно в рабочем режиме или могут регенерироваться. Компоновка для трех абсорберов со стационарным слоем изображена на фигуре 2. Аналогичные конфигурации возможны для двух или более чем трех адсорберов.Adsorption of harmful substances occurs in adsorbers with a stationary layer, as they are shown in figures 1 and 2. Adsorbents after a certain service life should be regenerated. This is done by lowering the pressure, raising the temperature, passing gas or steam, or a combination of these actions. For these reasons, there are several adsorbers that can be alternately in operation or can be regenerated. The layout for three absorbers with a stationary layer is shown in figure 2. Similar configurations are possible for two or more than three adsorbers.
При конденсации диоксида углерода в жидком диоксиде углерода автоматически происходит существенное обогащение вредных веществ, содержащихся в газовой смеси. Это могло бы быть показано с помощью моделирующих расчетов на примере сероводорода H2S, а также карбонилсульфида COS. После этого может осуществляться отделение вредных веществ из жидкой фазы при низких температурах с помощью адсорбирующих материалов.During the condensation of carbon dioxide in liquid carbon dioxide, a significant enrichment of harmful substances contained in the gas mixture automatically occurs. This could be shown by simulation calculations for example hydrogen sulphide H 2 S, and carbonyl sulphide COS. After this, harmful substances can be separated from the liquid phase at low temperatures using absorbent materials.
Предпочтительным является отделение вредных веществ при более низких температурах, дающее экономию энергии в общей программе. С программой электростанции, которая уже предусматривает криогенное отделение диоксида углерода, может отлично комбинироваться способ, соответствующий изобретению.Preferred is the separation of harmful substances at lower temperatures, which saves energy in the overall program. With the power plant program, which already provides for cryogenic separation of carbon dioxide, the method according to the invention can be perfectly combined.
Диапазон температур, при котором осуществляется способ, может лежать между -5°С и 70°С. Нижняя граница температуры лежит в области застывания диоксида углерода из жидкой фазы, в результате чего твердые вещества могут блокировать способ. Вообще должны быть созданы предпосылки для того, чтобы адсорбер со стационарным слоем, оставался открытым для жидкого реакционного потока. Энергетический баланс всего способа, однако, показывает, что температуры -30°С и ниже предпочтительны для отделения вредных веществ.The temperature range at which the method is carried out may lie between -5 ° C and 70 ° C. The lower temperature limit lies in the solidification zone of carbon dioxide from the liquid phase, as a result of which solids can block the method. In general, prerequisites must be created for the adsorber with a stationary layer to remain open to the liquid reaction stream. The energy balance of the whole process, however, shows that temperatures of -30 ° C and below are preferred for the separation of harmful substances.
Содержащиеся в описанном способе при известных условиях в газообразной форме или в виде жидкого потока ценные газы, такие как водород, монооксид углерода, азот или благородные газы, при осуществлении описанного способа не адсорбируются. Вредные вещества, такие как ртуть, сера или их соединения, которые находятся, в основном, в жидком потоке диоксида углерода, благодаря адсорбентам осаждаются, т.е. адсорбируются в адсорберах со стационарном слоем и таким образом задерживаются в адсорберах со стационарным слоем. Другим вредным веществом, которое может отделяться таким образом, является карбонилсульфид COS.Valuable gases such as hydrogen, carbon monoxide, nitrogen or noble gases contained in the described method under known conditions in a gaseous form or in the form of a liquid stream are not adsorbed during the implementation of the described method. Harmful substances, such as mercury, sulfur or their compounds, which are mainly found in the liquid carbon dioxide stream, precipitate due to adsorbents, i.e. adsorbed in adsorbers with a stationary layer and thus are retained in adsorbers with a stationary layer. Another harmful substance that can be separated in this way is COS carbonyl sulfide.
Фигура 1 показывает адсорбер 1 со стационарным слоем, в который направляется жидкий поток 2 диоксида углерода, содержащий вредные вещества. На выходе адсорбера 1 со стационарным слоем получается жидкий поток 3 диоксида углерода без вредных веществ.Figure 1 shows an adsorber 1 with a stationary layer into which a liquid stream of carbon dioxide containing harmful substances is directed. At the outlet of the adsorber 1 with a stationary layer, a liquid stream of
Фигура 2 показывает три адсорбера 1 со стационарным слоем, включенных параллельно. Жидкий поток 2 диоксида углерода подводится к верхней стороне, вредные вещества задерживаются в адсорберах 1 со стационарным слоем, и жидкий поток 3 диоксида углерода может отводиться на нижней стороне без вредных веществ. Для регенерации 4 отдельные адсорберы 1 со стационарным слоем могут соответственно переключаться.Figure 2 shows three adsorbers 1 with a stationary layer connected in parallel. The carbon dioxide
Прямое каталитическое превращение благодаря низким температурам может быть связано с благоприятным положением равновесия, однако имеет очень неблагоприятную кинетику. Потребовалось бы очень большое количество катализаторов, которые из-за наличия серы, вероятно, очень быстро бы деактивировались.Direct catalytic conversion due to low temperatures can be associated with a favorable equilibrium position, but it has very unfavorable kinetics. A very large number of catalysts would be required, which, due to the presence of sulfur, would probably deactivate very quickly.
Claims (8)
- в качестве по меньшей мере одного вредного вещества обрабатывают сероводород (H2S) или карбонилсульфид (COS),
осуществляют адсорбционное отделение сероводорода (H2S) или карбонилсульфида (COS) из жидкого диоксида углерода, и
- температуру способа устанавливают в диапазоне от -30°С до -70°С.1. The method of separation of at least one harmful substance from a gas mixture that contains mainly carbon dioxide (CO 2 ), and at least one valuable substance selected from the group of substances consisting of hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO ), nitrogen (N 2 ) or a noble gas in which carbon dioxide is condensed in order to obtain and separate liquid carbon dioxide, characterized in that
- as at least one harmful substance is treated with hydrogen sulfide (H 2 S) or carbonyl sulfide (COS),
carry out the adsorption separation of hydrogen sulfide (H 2 S) or carbonyl sulfide (COS) from liquid carbon dioxide, and
- the temperature of the method is set in the range from -30 ° C to -70 ° C.
- в качестве по меньшей мере одного вредного вещества обрабатывают сероводород (H2S) или карбонилсульфид (COS),
- для адсорбционного отделения сероводорода (H2S) или карбонилсульфида (COS) из жидкого диоксида углерода устройство содержит по меньшей мере один адсорбер (1) со стационарным слоем, и тем, что
- рабочая температура устройства лежит в диапазоне от -70°С до -30°С.5. A device for separating at least one harmful substance, in particular mercury, sulfur or their compounds from a gas mixture that contains mainly carbon dioxide, and at least one valuable substance, in particular hydrogen, carbon monoxide, nitrogen or a noble gas, which for producing liquid carbon dioxide contains a carbon dioxide condensation unit, characterized in that
- as at least one harmful substance is treated with hydrogen sulfide (H 2 S) or carbonyl sulfide (COS),
- for adsorption separation of hydrogen sulfide (H 2 S) or carbonyl sulfide (COS) from liquid carbon dioxide, the device contains at least one adsorber (1) with a stationary layer, and the fact that
- the operating temperature of the device lies in the range from -70 ° C to -30 ° C.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102009035389.5 | 2009-07-30 | ||
| DE102009035389A DE102009035389A1 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Process for pollutant removal from carbon dioxide and apparatus for carrying it out |
| PCT/EP2010/060335 WO2011012470A1 (en) | 2009-07-30 | 2010-07-16 | Process for removing harmful substances from liquid carbon dioxide and apparatus for performance thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012107387A RU2012107387A (en) | 2013-09-10 |
| RU2551510C2 true RU2551510C2 (en) | 2015-05-27 |
Family
ID=42628433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107387/05A RU2551510C2 (en) | 2009-07-30 | 2010-07-16 | Method of removing harmful substances from carbon dioxide and device for its realisation |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120144860A1 (en) |
| EP (1) | EP2459293A1 (en) |
| KR (1) | KR20120055576A (en) |
| CN (1) | CN102470287B (en) |
| AU (1) | AU2010277760B2 (en) |
| BR (1) | BR112012001719A2 (en) |
| CA (1) | CA2769495C (en) |
| DE (1) | DE102009035389A1 (en) |
| RU (1) | RU2551510C2 (en) |
| WO (1) | WO2011012470A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715841C1 (en) * | 2016-10-28 | 2020-03-03 | Юоп Ллк | Methods and apparatus for removing contaminants from hydrogen streams |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010006102A1 (en) | 2010-01-28 | 2011-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft, 80333 | Process for the separation of purified value gas from a gas mixture, and apparatus for carrying out this process |
| US9458022B2 (en) | 2014-03-28 | 2016-10-04 | L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and apparatus for separating NO2 from a CO2 and NO2—containing fluid |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5772783A (en) * | 1994-11-09 | 1998-06-30 | R.R. Street & Co. Inc. | Method for rejuvenating pressurized fluid solvent used in cleaning a fabric article |
| RU2125480C1 (en) * | 1994-02-15 | 1999-01-27 | Ростовская-на-Дону государственная академия строительства | Method of cleaning flue gases from gaseous contaminating components |
| US5925326A (en) * | 1995-08-23 | 1999-07-20 | The Boc Group, Inc. | Process for the production of high purity carbon dioxide |
| EA200700815A1 (en) * | 2004-10-08 | 2007-10-26 | Юнион Инджиниринг А/С | METHOD FOR EXTRACTING CARBON DIOXIDE FROM GAS |
| RU2007138433A (en) * | 2005-03-17 | 2009-04-27 | НОКС II ИНТЕНЭШНЛ, эЛТиДи. (US) | A method of reducing sulfur and / or mercury in the flue gas (VARIANTS) sorbent composition METHOD FOR COAL COMBUSTION with reduced environmental emissions harmful elements (OPTIONS), coal ash, the method described above, and cement, pozzolan, CONCRETE MIXTURE AND ITS MORTAR, CONCRETE STRUCTURE, METHOD FOR PRODUCING A CEMENT MIXTURE RECEIVED ON THE BASIS OF THE ASH OR BY MEANS |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2039330A (en) * | 1930-07-08 | 1936-05-05 | Ralph H Mckee | Purification of carbon dioxide |
| US3074245A (en) * | 1957-07-18 | 1963-01-22 | Linde Eismasch Ag | Process for the selective removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide from gaseous mixtures containing the same |
| US3001373A (en) * | 1958-04-11 | 1961-09-26 | Texaco Inc | Separation of carbon dioxide from gaseous mixtures |
| US3421984A (en) * | 1967-05-02 | 1969-01-14 | Susquehanna Corp | Purification of fluids by selective adsorption of an impure side stream from a distillation with adsorber regeneration |
| US4052176A (en) * | 1975-09-29 | 1977-10-04 | Texaco Inc. | Production of purified synthesis gas H2 -rich gas, and by-product CO2 -rich gas |
| US4270937A (en) * | 1976-12-01 | 1981-06-02 | Cng Research Company | Gas separation process |
| US4144038A (en) * | 1976-12-20 | 1979-03-13 | Boc Limited | Gas separation |
| US4759848A (en) * | 1985-01-23 | 1988-07-26 | Mg Industries | Sterilization of cryogenic liquids by ultrafiltration |
| US4784672A (en) * | 1987-10-08 | 1988-11-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Regeneration of adsorbents |
| US5100635A (en) * | 1990-07-31 | 1992-03-31 | The Boc Group, Inc. | Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery |
| US5837032A (en) * | 1991-01-30 | 1998-11-17 | The Cynara Company | Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures |
| US5271760A (en) * | 1993-03-01 | 1993-12-21 | Uop | Recovery of liquid mercury from process streams |
| US5450728A (en) * | 1993-11-30 | 1995-09-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovery of volatile organic compounds from gas streams |
| FR2774006B1 (en) * | 1998-01-23 | 2000-02-18 | Air Liquide | INSTALLATION AND METHOD FOR FILTERING THE LIQUID PHASE OF A CRYOGENIC FLUID |
| US6511528B1 (en) * | 1999-03-26 | 2003-01-28 | Uop Llc | Purification of carbon dioxide |
| US6361696B1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-03-26 | Aeronex, Inc. | Self-regenerative process for contaminant removal from liquid and supercritical CO2 fluid streams |
| KR20040058207A (en) * | 2001-10-17 | 2004-07-03 | 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 | Recycle for Supercritical Carbon Dioxide |
| US7291271B2 (en) * | 2003-12-09 | 2007-11-06 | Separation Design Group, Llc | Meso-frequency traveling wave electro-kinetic continuous adsorption system |
| US7556671B2 (en) * | 2005-08-08 | 2009-07-07 | The Boc Group, Inc. | System and method for purifying a gas |
| JP5512281B2 (en) * | 2007-01-17 | 2014-06-04 | ユニオン、エンジニアリング、アクティーゼルスカブ | High-purity carbon dioxide recovery method |
| US7850763B2 (en) * | 2007-01-23 | 2010-12-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Purification of carbon dioxide |
| US20080271466A1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Giacobbe Frederick W | Method and System for Purifying Liquified Gases |
| US7708804B2 (en) * | 2007-07-11 | 2010-05-04 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture |
| US20090013868A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Arthur Darde | Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture |
| FR2918578B1 (en) * | 2007-07-13 | 2010-01-01 | Air Liquide | PROCESS FOR PURIFYING GAS CONTAINING CO2 |
| US8980211B2 (en) * | 2008-03-01 | 2015-03-17 | Bryan Christopher Timmins | Method for the capture and disposal of carbon dioxide in an energy conversion process |
-
2009
- 2009-07-30 DE DE102009035389A patent/DE102009035389A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-07-16 WO PCT/EP2010/060335 patent/WO2011012470A1/en active Application Filing
- 2010-07-16 BR BR112012001719A patent/BR112012001719A2/en not_active Application Discontinuation
- 2010-07-16 KR KR1020127005360A patent/KR20120055576A/en not_active Application Discontinuation
- 2010-07-16 CA CA2769495A patent/CA2769495C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-16 RU RU2012107387/05A patent/RU2551510C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-07-16 EP EP10734117A patent/EP2459293A1/en not_active Withdrawn
- 2010-07-16 AU AU2010277760A patent/AU2010277760B2/en not_active Ceased
- 2010-07-16 US US13/384,616 patent/US20120144860A1/en not_active Abandoned
- 2010-07-16 CN CN201080032593.XA patent/CN102470287B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125480C1 (en) * | 1994-02-15 | 1999-01-27 | Ростовская-на-Дону государственная академия строительства | Method of cleaning flue gases from gaseous contaminating components |
| US5772783A (en) * | 1994-11-09 | 1998-06-30 | R.R. Street & Co. Inc. | Method for rejuvenating pressurized fluid solvent used in cleaning a fabric article |
| US5925326A (en) * | 1995-08-23 | 1999-07-20 | The Boc Group, Inc. | Process for the production of high purity carbon dioxide |
| EA200700815A1 (en) * | 2004-10-08 | 2007-10-26 | Юнион Инджиниринг А/С | METHOD FOR EXTRACTING CARBON DIOXIDE FROM GAS |
| RU2007138433A (en) * | 2005-03-17 | 2009-04-27 | НОКС II ИНТЕНЭШНЛ, эЛТиДи. (US) | A method of reducing sulfur and / or mercury in the flue gas (VARIANTS) sorbent composition METHOD FOR COAL COMBUSTION with reduced environmental emissions harmful elements (OPTIONS), coal ash, the method described above, and cement, pozzolan, CONCRETE MIXTURE AND ITS MORTAR, CONCRETE STRUCTURE, METHOD FOR PRODUCING A CEMENT MIXTURE RECEIVED ON THE BASIS OF THE ASH OR BY MEANS |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715841C1 (en) * | 2016-10-28 | 2020-03-03 | Юоп Ллк | Methods and apparatus for removing contaminants from hydrogen streams |
| US11135542B2 (en) | 2016-10-28 | 2021-10-05 | Uop Llc | Processes and apparatuses for removing contaminants from hydrogen streams |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120144860A1 (en) | 2012-06-14 |
| WO2011012470A1 (en) | 2011-02-03 |
| BR112012001719A2 (en) | 2016-04-12 |
| CN102470287A (en) | 2012-05-23 |
| CA2769495A1 (en) | 2011-02-03 |
| EP2459293A1 (en) | 2012-06-06 |
| DE102009035389A1 (en) | 2011-02-03 |
| AU2010277760A1 (en) | 2012-02-02 |
| CN102470287B (en) | 2015-09-30 |
| AU2010277760B2 (en) | 2015-02-19 |
| KR20120055576A (en) | 2012-05-31 |
| RU2012107387A (en) | 2013-09-10 |
| CA2769495C (en) | 2018-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10960343B2 (en) | Methods and systems for performing chemical separations | |
| CN105749699B (en) | Full-temperature-range pressure swing adsorption gas separation, purification and purification method | |
| JP5873228B2 (en) | Method and apparatus for purification of a methane-rich gas stream | |
| RU2408664C2 (en) | Composite method for removing heavy hydrocarbons, amine purification and drying | |
| CA2975743C (en) | Advanced oxidative coupling of methane | |
| RU2558881C2 (en) | Method and system for separation and purification of methane from biogas | |
| WO2017006724A1 (en) | Source gas purification apparatus and purification method | |
| TWI500579B (en) | Ammonia purification system | |
| CA2925555C (en) | Carbon dioxide recovery | |
| CA2577387A1 (en) | Combined use of external and internal solvents in processing gases containing light, medium and heavy components | |
| AU2011226389A1 (en) | Method for the absorptive drying of purified biogas and for regenerating laden adsorbents | |
| CN102303865A (en) | Improved production method of food-grade liquid carbon dioxide product | |
| RU2551510C2 (en) | Method of removing harmful substances from carbon dioxide and device for its realisation | |
| EA014385B1 (en) | Process for producing a gas stream depleted of mercaptans | |
| JP5074116B2 (en) | Regenerative desulfurization apparatus and desulfurization system | |
| RU2565320C1 (en) | Preparation plant of hydrocarbon gas for low-temperature processing | |
| CN102410704A (en) | Production method of food grade liquid carbon dioxide product for recycling resurgent gases | |
| NO173601B (en) | PROCEDURE FOR SULFURING | |
| RU2520544C2 (en) | Detection of purified valuable gas from gas mix and device to this end | |
| Ansarpour et al. | Swing technologies for natural gas sweetening: Pressure, temperature, vacuum, electric, and mixed swing processes | |
| Shariff et al. | CARBON DIOXIDE SEPARATION: TECHNOLOGICAL ISSUES AND SOLUTION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180717 |