RU2656661C1 - Method for removing carbon dioxide from gas mixtures - Google Patents

Method for removing carbon dioxide from gas mixtures Download PDF

Info

Publication number
RU2656661C1
RU2656661C1 RU2017115620A RU2017115620A RU2656661C1 RU 2656661 C1 RU2656661 C1 RU 2656661C1 RU 2017115620 A RU2017115620 A RU 2017115620A RU 2017115620 A RU2017115620 A RU 2017115620A RU 2656661 C1 RU2656661 C1 RU 2656661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
mea
absorbent
solution
absorption
Prior art date
Application number
RU2017115620A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Григорьевич Новицкий
Владимир Павлович Василевский
Евгения Александровна Грушевенко
Алексей Владимирович Волков
Владимир Васильевич Волков
Степан Дмитриевич Баженов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2017115620A priority Critical patent/RU2656661C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656661C1 publication Critical patent/RU2656661C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/14Separation 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 absorption
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

FIELD: technology of water and air purification.
SUBSTANCE: invention relates to the field of purification from carbon dioxide of various gas mixtures such as natural gas, hydrocarbon conversion gases, flue gases, etc. by absorption. Method for removing carbon dioxide from gas mixtures comprises absorbing carbon dioxide with an aqueous solution of an absorbent with a monoethanolamine (MEA) content of 10–14 % by weight at a saturation degree of the absorption solution not less than 0.65 MCO2/MIEA, desorption of carbon dioxide at a temperature of 70–90 °C to produce carbon dioxide and a carbon dioxide-depleted solution of the absorbent that is returned to the absorption step completely without further purification.
EFFECT: minimization of losses of MEA associated with high-temperature degradation, reduction of equipment corrosion, heat consumption and increase in the degree of removal of carbon dioxide.
1 cl, 1 tbl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки от диоксида углерода различных газовых смесей, таких как природный газ, газы конверсии углеводородов, дымовые газы и др. методом абсорбции. Более узко изобретение относится к технологии абсорбции диоксида углерода водными растворами этаноламинов и в первую очередь моноэтаноламина (МЭА). Развитие этих технологий определяется необходимостью исключить выброс диоксида углерода в окружающую среду, как в случае с дымовыми газами, или необходимостью очистить от него различные технологические газы с последующей его утилизацией.The invention relates to the field of carbon dioxide purification of various gas mixtures, such as natural gas, hydrocarbon conversion gases, flue gases, etc. by absorption method. More narrowly, the invention relates to a technology for the absorption of carbon dioxide in aqueous solutions of ethanolamines, and in particular monoethanolamine (MEA). The development of these technologies is determined by the need to exclude the release of carbon dioxide into the environment, as in the case of flue gases, or by the need to purify various process gases from it with its subsequent disposal.

К настоящему времени типичная широко применяемая технология удаления диоксида углерода состоит в следующем. На первой стадии проводится абсорбция диоксида углерода в абсорберах насадочного или тарельчатого типа, при этом очищаемый газ подается снизу, а противотоком очищаемому газу абсорбер орошается потоком абсорбента. Температура в абсорбере составляет 35-40°C, давление - 0,9÷4 МПа. Как правило, абсорбентом является 30% мас. раствор моноэтаноламина (МЭА) в воде. Степень насыщения абсорбента составляет 0,4-0,6 МСO2МЭА, предпочтительно 0,5 МСO2МЭА. Насыщенный раствор затем проходит через систему рекуперативных теплообменников, где он нагревается потоком десорбированного раствора, и поступает в десорбер, где при температуре 100-140°C происходит десорбция CO2, как правило, до его содержания не ниже 0,2 МСO2МЭА. Очищенный раствор абсорбента (регенерированный абсорбент) через ту же систему рекуперативных теплообменников возвращается в абсорбер. Температуру в десорбере поддерживают подогревом его кубовой части либо встроенным, либо выносным кипятильником, обогреваемым водяным паром. Недостатком этой технологии является то обстоятельство, что в кубовой части десорбера, как правило, температура поддерживается на уровне 115-140°C. В этих условиях происходит термическая или термоокислительная деградация МЭА с образованием ряда коррозионно активных веществ, которые накапливаются в потоке абсорбента - это, так называемые, термостабильные соли (ТСС). Образование ТСС имеет два негативных последствия - потеря эффективности абсорбента за счет уменьшения его концентрации и развитие процесса коррозии оборудования и трубопроводов. Специальное балансовое исследование этой проблемы [Peter Mosera, Sandra Schmidta, Knut Stahla. // Investigation of trace elements in the inlet and outlet streams of a MEA-based post-combustion capture process Results from the test programme at the Niederaussem pilot plant. Energy Procedia, 4 (2011), 473-479] показало, что за год эксплуатации потери амина могут достигать ≈150% от исходной загрузки. Это означает, что в процессе эксплуатации такой системы регенерации МЭА необходима постоянная в течение года компенсация его потерь в объеме 50% от исходной загрузки. С учетом того, что реальная степень насыщения по CO2 в абсорбере составляет 0,4-0,5 МСO2МЭА, а десорбцию проводят до остаточного содержания CO2 0,2 МСO2МЭА, эффективность использования МЭА составляет не более 40% (практически максимальное насыщение МЭА CO2 может составлять 0,74).To date, a typical widely used carbon dioxide removal technology is as follows. At the first stage, carbon dioxide is absorbed in the nozzles of a packed or plate type, while the gas to be cleaned is supplied from below, and the absorber is irrigated with a countercurrent flow to the gas to be cleaned. The temperature in the absorber is 35-40 ° C, the pressure is 0.9 ÷ 4 MPa. As a rule, the absorbent is 30% wt. a solution of monoethanolamine (MEA) in water. The degree of saturation of the absorbent is 0.4-0.6 M CO2 / MEA , preferably 0.5 M CO2 / MEA . The saturated solution then passes through a system of recuperative heat exchangers, where it is heated by a stream of desorbed solution, and enters the desorber, where CO 2 is desorbed at a temperature of 100-140 ° C, as a rule, to its content not lower than 0.2 M CO2 / MEA . The purified absorbent solution (regenerated absorbent) is returned to the absorber through the same system of regenerative heat exchangers. The temperature in the stripper is maintained by heating its bottom part with either a built-in or remote boiler, heated by steam. The disadvantage of this technology is the fact that in the bottom part of the stripper, as a rule, the temperature is maintained at 115-140 ° C. Under these conditions, thermal or thermo-oxidative degradation of the MEA occurs with the formation of a number of corrosive substances that accumulate in the absorbent stream - these are the so-called thermostable salts (TSS). The formation of TSS has two negative consequences - the loss of absorbent efficiency by reducing its concentration and the development of the corrosion process of equipment and pipelines. A special balance study of this problem [Peter Mosera, Sandra Schmidta, Knut Stahla. // Investigation of trace elements in the inlet and outlet streams of a MEA-based post-combustion capture process Results from the test program at the Niederaussem pilot plant. Energy Procedia, 4 (2011), 473-479] showed that for a year of operation, amine losses can reach ≈150% of the initial load. This means that during the operation of such an MEA regeneration system, constant compensation of its losses in the amount of 50% of the initial load is necessary throughout the year. Given that the actual degree of saturation of CO 2 in the absorber is 0.4-0.5 M CO2 / MEA , and desorption is carried out to a residual CO 2 content of 0.2 M CO2 / MEA , the efficiency of using MEA is not more than 40% (almost the maximum saturation of MEA CO 2 may be 0.74).

Как правило, десорбер работает при температуре 115-140°C.Typically, the stripper operates at a temperature of 115-140 ° C.

На Фиг. 1 можно видеть зависимость роста потерь МЭА во времени от состава абсорбента и температуры.In FIG. 1 you can see the dependence of the growth of MEA losses over time on the composition of the absorbent and temperature.

На Фиг. 1, сверху вниз:In FIG. 1, top to bottom:

1 - абсорбент содержит 40% мас. МЭА, насыщение CO2 - 0,4 МСO2МЭА, температура в десорбере - 135°C;1 - absorbent contains 40% wt. MEA, CO 2 saturation — 0.4 M CO2 / M MEA , desorber temperature — 135 ° C;

2 - абсорбент содержит 30% мас. МЭА, насыщение CO2 - 0,4 МСO2МЭА, температура в десорбере - 135°C;2 - the absorbent contains 30% wt. MEA, CO 2 saturation — 0.4 M CO2 / M MEA , desorber temperature — 135 ° C;

3 - абсорбент содержит 30% мас. МЭА, насыщение CO2 - 0,2 МСO2МЭА, температура в десорбере - 135°C;3 - absorbent contains 30% wt. MEA, CO 2 saturation 0.2 MCO2 / MEA , desorber temperature 135 ° C;

4 - абсорбент содержит 30% мас. МЭА, насыщение CO2 - 0,4 МСO2МЭА, температура в десорбере - 120°C;4 - the absorbent contains 30% wt. MEA, CO 2 saturation - 0.4 M CO2 / M MEA , desorber temperature - 120 ° C;

5 - абсорбент содержит 30% мас. МЭА, насыщение CO2 - 0,4 МСO2МЭА, температура в десорбере - 100°C.5 - absorbent contains 30% wt. MEA, CO 2 saturation is 0.4 M CO2 / M MEA , the temperature in the stripper is 100 ° C.

Фиг. 1 свидетельствует, что в случае абсорбента, содержащего 30% мас. МЭА и при насыщении 0,4 МСO2МЭА, даже при 100°C через 3 недели работы появляются ТСС и далее их количество увеличивается. Это и является причиной возрастания потерь МЭА даже при относительно мягких условиях десорбции [Chi, S., Rochelle, G.T., 2001. Oxidative degradation of monoethanolamine. In: First National Conference on Carbon Sequestration, Washington, DC, May 14-17, 2001].FIG. 1 indicates that in the case of an absorbent containing 30% wt. MEA and at a saturation of 0.4 M CO2 / M MEA , even at 100 ° C after 3 weeks of operation, TSS appear and then their number increases. This is the reason for the increase in MEA losses even under relatively mild desorption conditions [Chi, S., Rochelle, GT, 2001. Oxidative degradation of monoethanolamine. In: First National Conference on Carbon Sequestration, Washington, DC, May 14-17, 2001].

На Фиг. 2 представлен график для определения степени насыщения растворов МЭА по их удельной электропроводности (УЭОП).In FIG. Figure 2 presents a graph for determining the degree of saturation of MEA solutions by their specific electrical conductivity (UEOP).

Известно множество предложений по сокращению потерь МЭА. Одна группа методов предусматривает ионный обмен и электродиализ.There are many proposals for reducing IEA losses. One group of methods involves ion exchange and electrodialysis.

Так, в патенте США 5268155А, 1993 г. описан процесс удаления ТСС из водного раствора МЭА, включающий предварительную фильтрацию этого раствора с последующей очисткой методом ионного обмена, причем очищаемый раствор амина сначала проходит через катионообменную колонку и затем через анионообменную.Thus, US Pat. No. 5,268,155 A, 1993, describes a process for removing TCC from an aqueous MEA solution, including pre-filtering this solution with subsequent purification by ion exchange, the purified amine solution first passing through a cation exchange column and then through an anion exchange.

Метод неприемлем для крупнотоннажных производств: большой расход ионообменных смол, реагентов на регенерацию, большие объемы сточных вод делают его экономически неэффективным.The method is unacceptable for large-scale production: a large consumption of ion-exchange resins, regeneration reagents, large volumes of wastewater make it economically inefficient.

Типичный способ удаления ТСС из МЭА абсорбента с применением электродиализа приводится в патенте США 6517700 В2, 11.02.2003 г. Согласно патенту из холодной части петли рецикла системы регенерации МЭА отбирается часть потока, обеденного по CO2. Перед подачей в электродиализатор отобранный поток обрабатывается раствором гидроокиси натрия для перевода остаточного диоксида углерода в карбонатную форму и разрушения ТСС также с образованием соответствующих солей натрия. Образовавшиеся соли натрия удаляются в электродиализаторе и очищенный поток абсорбента возвращается в рецикл перед абсорбером. Способ не нашел масштабного применения из-за необходимости расходования реагентов и большого объема сточных вод.A typical method for removing TCC from an MEA absorbent using electrodialysis is given in US Pat. No. 6,517,700 B2, February 11, 2003. According to the patent, part of the CO 2 depleted stream is selected from the cold portion of the loop of the MEA regeneration system. Before being fed to the electrodialyzer, the selected stream is treated with a sodium hydroxide solution to convert the residual carbon dioxide to the carbonate form and destroy the TCC also with the formation of the corresponding sodium salts. The formed sodium salts are removed in the electrodialyzer and the purified absorbent stream is recycled before the absorber. The method has not found large-scale application due to the need for reagents and a large volume of wastewater.

Известен, например, метод регенерации МЭА-абсорбента с применением химических реагентов, описанный в заявке США №20090155889 А1, 18.06.2009 г. Для удаления ТСС с малым количеством CO2 предлагалось раствор абсорбента обрабатывать, например, цеолитами основного типа, соединениями переходных металлов, энзимами типа «карбоник ангидраза», являющимися катализаторами реакции CO22O=H2CO3. Недостатки - на крупных предприятиях большие расходы реагентов и образование большого количества отходов результате поглощения CO2.For example, there is a known method for regenerating an MEA absorbent using chemical reagents, described in US application No. 20090155889 A1, 06/18/2009. To remove TCC with a small amount of CO 2, it was proposed to treat the absorbent solution with, for example, basic zeolites, transition metal compounds, enzymes of the type “carbonic anhydrase”, which are catalysts for the reaction of CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 . Disadvantages - large enterprises have high reagent costs and the formation of large amounts of waste as a result of CO 2 absorption.

В заявке США 20120235087 А1, 20.09.2012 г., предложен метод удаления ТСС из аминового (МЭА) абсорбента в процесс поглощения диоксида углерода. Метод включает отбор из выходящего из куба десорбера обедненного по CO2 потока части аминового абсорбента в объеме предпочтительно 0.01-10% и подача этой части в дополнительный блок, где при температуре 120°C и выше из выведенного потока абсорбента удаляют остаточные количества CO2 с одновременным выделением ТСС, с последующим возвратом этого дополнительно очищенного абсорбента с уменьшенной концентрацией ТСС в рецикл «абсорбция-десорбция» поглощения CO2. Удаление CO2 из указанного потока происходит за счет дросселирования давления, при этом газовый поток CO2 выводится из системы, освобожденный от CO2 поток поступает через холодильник в электродиализатор. Концентрат из электродилизатора (аминный раствор с ТСС) направляется в шламонакопитель, а дилюат (очищенный абсорбент) - в линию регенерированного абсорбента, возвращаемого на стадию абсорбции. Количество этого очищенного потока составляет 75-80% от выведенного из линии потока с низким содержанием CO2, или 8% от общего потока. Приведенная в данном патенте технология минимизации потерь МЭА достигает поставленных целей лишь частично. Во-первых, десорбция диоксида углерода, как в основной циркуляционной линии, так и в дополнительной перед подачей раствора в электродиализатор, проводится при высоких (от 120°C и выше) температурах, что и является причиной образования ТСС.In US application 20120235087 A1, 09/20/2012, a method for removing TCC from an amine (MEA) absorbent into a carbon dioxide absorption process is proposed. The method involves the selection of a portion of the amine absorbent depleted in the CO 2 depleted stream from the stripper cube in a volume of preferably 0.01-10% and feeding this part to an additional unit, where at a temperature of 120 ° C or higher, residual CO 2 is removed from the extracted absorbent stream while the release of TCC, followed by the return of this additionally purified absorbent with a reduced concentration of TCC in the absorption-desorption recycling of CO 2 absorption. The removal of CO 2 from the specified stream occurs due to the throttling of pressure, while the gas stream of CO 2 is removed from the system, the stream freed from CO 2 enters the electrodialyzer through the refrigerator. The concentrate from the electrolyzer (amine solution with TCC) is sent to the sludge collector, and the diluate (purified absorbent) is sent to the regenerated absorbent line, which is returned to the absorption stage. The amount of this purified stream is 75-80% of the low CO 2 withdrawn from the line, or 8% of the total stream. The technology for minimizing IEA losses described in this patent only partially achieves its goals. Firstly, carbon dioxide desorption, both in the main circulation line and in the additional one before the solution is fed to the electrodialyzer, is carried out at high (from 120 ° C and above) temperatures, which is the reason for the formation of TSS.

Большинство методов сокращения потерь МЭА относятся к другой группе и сводятся к отводу части загруженного диоксидом углерода абсорбента из кубовой зоны десорбера, глубокой доочистке отведенного потока от ТСС в выносном кипятильнике и возврату очищенного потока в десорбер.Most methods for reducing MEA losses belong to another group and boil down to removing part of the absorbent loaded with carbon dioxide from the distillation zone of the stripper, deeply treating the diverted stream from the TSS in a remote boiler, and returning the purified stream to the stripper.

В патенте США 8927450 В2, 06.01.2015 г. для интенсификации процесса абсорбции очищаемый поток газа перед абсорбером охлаждают в холодильнике, орошаемом захоложенной водой, и затем подают в абсорбер. Кубовая часть десорбера при этом также связана с выносным кипятильником, который нагревает проходящий через него насыщенный CO2 абсорбент до 150°C. Деградированный МЭА и ТСС выводятся из кипятильника как шлам, а пары абсорбента и воды очищенной части абсорбента возвращают в десорбер.In US patent 8927450 B2, 01/06/2015, to intensify the absorption process, the gas stream to be cleaned before the absorber is cooled in a refrigerator irrigated with chilled water, and then fed to the absorber. The bottom part of the stripper is also connected with a remote boiler, which heats the saturated CO 2 absorbent passing through it to 150 ° C. Degraded MEA and TCC are removed from the boiler as sludge, and the pairs of absorbent and water of the purified part of the absorbent are returned to the stripper.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ, описанный в заявке РСТ №WO2010142716 А1, 16.12.2010 г. Согласно способу удаления диоксида углерода из газовых смесей ведут его абсорбцию водным раствором абсорбента, затем десорбцию диоксида углерода из насыщенного раствора абсорбента при нагреве до 120°C. Среди перечисленных абсорбентов упоминается моноэтаноламин МЭА. Выводимый из кубовой зоны десорбера поток с температурой 120°C подается в выносной кипятильник, где поддерживается температура (130-140°C), обеспечивающая испарение абсорбента. Пары затем возвращают в десорбер, а жидкую фазу, содержащую ТСС, выводят. Такой прием позволяет увеличить глубину извлечения CO2. Одновременно на выходе из верха десорбера создают разряжение с помощью вакуум-насоса, либо эжектора. Диоксид углерода и пары воды выводятся из верхней части десорбера, проходят через холодильник-конденсатор. Водяной конденсат возвращается в десорбер, очищенный диоксид углерода направляется на переработку.The closest analogue of the proposed method is the method described in PCT application No. WO2010142716 A1, December 16, 2010. According to the method for removing carbon dioxide from gas mixtures, it is absorbed by an aqueous absorbent solution, then carbon dioxide is desorbed from a saturated absorbent solution when heated to 120 ° C . Among the listed absorbents, MEA monoethanolamine is mentioned. The stream withdrawn from the bottom zone of the stripper with a temperature of 120 ° C is fed to a remote boiler, where the temperature is maintained (130-140 ° C), which ensures evaporation of the absorbent. The vapors are then returned to the stripper, and the liquid phase containing TCC is withdrawn. This technique allows you to increase the depth of extraction of CO 2 . At the same time, at the outlet from the top of the stripper, a vacuum is created using a vacuum pump or an ejector. Carbon dioxide and water vapor are discharged from the upper part of the stripper and pass through a refrigerator-condenser. Water condensate is returned to the stripper, and purified carbon dioxide is sent for processing.

Общий прием в этих процессах - отбор части потока насыщенного абсорбента из кубовой части десорбера и глубокое удаление из него диоксида углерода при более высокой температуре, чем в десорбере, с одновременным выводом из этой отобранной части потока продуктов деградации МЭА - не решает проблему деградации амина, поскольку эта доочистка части абсорбента проводится в жестких температурных условиях, что инициирует дальнейшую деградацию МЭА.A common technique in these processes — taking part of the saturated absorbent stream from the bottom of the stripper and deeply removing carbon dioxide from it at a higher temperature than in the stripper, with the simultaneous removal of MEA degradation products from this selected portion of the stream — does not solve the problem of amine degradation, since this post-treatment of part of the absorbent is carried out in harsh temperature conditions, which initiates further degradation of the MEA.

Исходя из приведенных примеров, можно сделать вывод, что исключить или минимизировать образование ТСС возможно только снижением температуры десорбции насыщенного диоксидом углерода абсорбционного раствора МЭА.Based on the above examples, it can be concluded that the formation of TCC can be eliminated or minimized only by lowering the desorption temperature of the MEA-saturated carbon dioxide absorption solution.

Целью предлагаемого изобретения является снижение расхода адсборбента и исключение или минимизация образования продуктов деградации амина, таких как термостабильные соли (ТСС), а также коррозии под их воздействием аппаратуры и трубопроводов, при одновременном повышении степени удалении диоксида углерода из различных газовых смесей путем абсорбции.The aim of the invention is to reduce the consumption of adsorbent and to eliminate or minimize the formation of amine degradation products, such as thermostable salts (TCC), as well as corrosion under the influence of equipment and pipelines, while increasing the degree of removal of carbon dioxide from various gas mixtures by absorption.

Поставленная цель достигается тем, что в способе удаления диоксида углерода из газовых смесей путем абсорбции диоксида углерода водным раствором абсорбента - моноэтаноламина МЭА - с получением насыщенного диоксидом углерода раствора абсорбента, десорбции диоксида углерода из этого насыщенного раствора абсорбента при нагреве с получением диоксида углерода и обедненного диоксидом углерода раствора абсорбента и возвращения его на стадию абсорбции, используют раствор абсорбента с содержанием моноэтаноламина 10-14% мас., степень насыщения абсорбционного раствора составляет не менее 0,65 МCO2МЭА, десорбцию ведут при температуре 70-90°C, а указанный обедненный раствор возвращают на стадию абсорбции полностью без дополнительной очистки.This goal is achieved in that in a method for removing carbon dioxide from gas mixtures by absorbing carbon dioxide with an aqueous absorbent solution — MEA monoethanolamine — to obtain an absorbent solution of carbon dioxide saturated with carbon dioxide, to desorb carbon dioxide from this saturated absorbent solution by heating to produce carbon dioxide and depleted in dioxide carbon solution of the absorbent and returning it to the absorption stage, use an absorbent solution with a monoethanolamine content of 10-14% wt., the degree of saturation the absorption solution is at least 0.65 M CO2 / M MEA , desorption is carried out at a temperature of 70-90 ° C, and said depleted solution is returned to the absorption step completely without further purification.

Наиболее предпочтительно используют раствор абсорбента с содержанием моноэтаноламина 12% мас.Most preferably, an absorbent solution with a monoethanolamine content of 12% by weight is used.

В качестве газовых смесей могут использовать природный газ, газы конверсии углеводородов, дымовые газы и др.As gas mixtures, natural gas, hydrocarbon conversion gases, flue gases, etc. can be used.

При применении в качестве абсорбентов водных растворов, например, моноэтаноламина с концентрацией 10-14% мас. степень насыщения по CO2 до 0,74 МCO2МЭА. При этом согласно предлагаемому методу десорбция насыщенного диоксидом углерода потока осуществляется при температуре 70-90°C. При осуществлении процесса десорбции в указанных условиях термодеструкция МЭА не наблюдается, что исключает или минимизирует потери абсорбента в процессе эксплуатации.When used as absorbents in aqueous solutions, for example, monoethanolamine with a concentration of 10-14% wt. degree of saturation in CO 2 to 0.74 M CO2 / M MEA . Moreover, according to the proposed method, the desorption of a stream saturated with carbon dioxide is carried out at a temperature of 70-90 ° C. When the desorption process is carried out under the indicated conditions, thermal degradation of the MEA is not observed, which eliminates or minimizes the loss of absorbent during operation.

Пример проведения десорбции диоксида углеродаCarbon dioxide desorption example

Эффективность десорбции CO2 из растворов абсорбента, содержащих МЭА (% мас. и ММЭА/л): 7,5/1,25; 10/1,64; 12/1,97; 14/2,29; 30/4,92), определяют экспериментально. Емкость, оснащенную обратным холодильником и мешалкой, заполняют насыщенным раствором МЭА. Степень насыщения растворов МЭА определяли по значениям удельной электропроводности (УЭП), используя градуировки, пример представлен на Фиг. 2. При нулевой концентрации CO2 указано значение УЭП для исходного раствора МЭА - 1,17 мСм/см.The efficiency of desorption of CO 2 from absorbent solutions containing MEA (% wt. And M MEA / l): 7.5 / 1.25; 10 / 1.64; 12 / 1.97; 14 / 2.29; 30 / 4.92), determined experimentally. A vessel equipped with a reflux condenser and a stirrer is filled with a saturated MEA solution. The degree of saturation of the MEA solutions was determined by the values of electrical conductivity (SEC) using calibration, an example is presented in FIG. 2. At a zero concentration of CO 2 the value of the SEC for the initial MEA solution is 1.17 mS / cm.

Десорбцию насыщенного диоксидом углерода раствора проводят при 90°C. Выделяющийся диоксид углерода вместе с парами воды проходит через холодильник-конденсатор, где пары воды конденсируются, а CO2 через вакуум-компрессор собирается в накопителе для дальнейшей утилизации. Температура охлаждающей воды в холодильнике-конденсаторе составляет 20°C. Содержание CO2 в растворах определяют по измеряемым значениям удельной электропроводности для растворов соответствующих концентраций МЭА. Полученные результаты нескольких экспериментов по десорбции диоксида углерода представлены в таблице.The desorption of a solution saturated with carbon dioxide is carried out at 90 ° C. The carbon dioxide released together with water vapor passes through a condenser-refrigerator, where water vapor condenses, and CO 2 is collected through a vacuum compressor in a storage tank for further disposal. The temperature of the cooling water in the condenser refrigerator is 20 ° C. The content of CO 2 in solutions is determined by the measured values of electrical conductivity for solutions of the corresponding concentrations of MEA. The results of several experiments on the desorption of carbon dioxide are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Полученные результаты свидетельствуют, что десорбция абсорбента с концентрацией МЭА 10-14% мас. успешно происходит при 90°C с интенсивностью, сопоставимой с общепринятыми сегодня параметрами, и достигает значений степени извлечения, превышающих 70%. Раствор после регенерации можно возвращать на стадию абсорбции без дополнительных стадий очистки. Оптимальным является раствор, содержащий 12% МЭА.The results obtained indicate that the desorption of the absorbent with an MEA concentration of 10-14% wt. It successfully occurs at 90 ° C with an intensity comparable to the parameters generally accepted today and reaches values of the degree of extraction exceeding 70%. After regeneration, the solution can be returned to the absorption stage without additional purification steps. Optimal is a solution containing 12% MEA.

Устойчивость к воздействию температуры 90°C была проверена нагреванием насыщенного 12% раствора МЭА (0,74 МCO2МЭА) в течение 4 недель. При указанных условиях и времени экспозиции образование ТСС не обнаружено, поскольку УЭП раствора осталась неизменной.Resistance to 90 ° C was tested by heating a saturated 12% MEA solution (0.74 M CO2 / M MEA ) for 4 weeks. Under the indicated conditions and exposure time, the formation of TSS was not detected, since the EEC of the solution remained unchanged.

При более низкой температуре десорбции ТСС также не будут образовываться, но ее снижение до значения ниже 70°C приведет к падению эффективности удаления CO2.At a lower desorption temperature, TSS will also not form, but its decrease to a value below 70 ° C will lead to a decrease in the efficiency of CO 2 removal.

Процесс регенерации абсорбционных растворов МЭА согласно предлагаемому изобретению минимизирует потери МЭА и коррозию оборудования, снижает расход тепла: нагрев десорбируемого раствора можно проводить паровым конденсатом вместо пара при 2-5 атм. Как можно видеть из таблицы, снижение температуры десорбции и содержания МЭА в абсорбенте при повышении степени насыщения исходного раствора CO2 также приводит к получению за то же время более чистого регенерированного абсорбента (насыщение очищенного раствора CO2 - не выше 0,2 МCO2МЭА) и повышению степени удаления CO2.The process of regeneration of MEA absorption solutions according to the invention minimizes MEA losses and corrosion of equipment, reduces heat consumption: the desorbed solution can be heated with steam condensate instead of steam at 2-5 atm. As can be seen from the table, a decrease in the desorption temperature and the MEA content in the absorbent with an increase in the degree of saturation of the initial CO 2 solution also leads to a cleaner regenerated absorbent at the same time (saturation of the purified CO 2 solution is not higher than 0.2 M CO2 / M IEA ) and increased CO 2 removal.

Claims (1)

Способ удаления диоксида углерода из газовых смесей путем абсорбции диоксида углерода водным раствором абсорбента моноэтаноламина МЭА - с получением насыщенного диоксидом углерода раствора абсорбента, десорбции диоксида углерода из этого насыщенного раствора абсорбента при нагреве с получением диоксида углерода и обедненного диоксидом углерода раствора абсорбента и возвращения его на стадию абсорбции, отличающийся тем, что используют раствор абсорбента с содержанием моноэтаноламина 10-14 мас.%, степень насыщения абсорбционного раствора составляет не менее 0,65 МCO2МЭА, десорбцию ведут при температуре 70-90, а указанный обедненный раствор возвращают на стадию абсорбции полностью без дополнительной очистки.The method of removing carbon dioxide from gas mixtures by absorbing carbon dioxide in an aqueous solution of an MEA monoethanolamine absorbent is to obtain a carbon dioxide-saturated absorbent solution, to desorb carbon dioxide from this saturated absorbent solution by heating to obtain carbon dioxide and a carbon dioxide-depleted absorbent solution and returning it to the stage absorption, characterized in that use an absorbent solution with a content of monoethanolamine 10-14 wt.%, the degree of saturation of the absorption solution the ora is not less than 0.65 M CO2 / M MEA , desorption is carried out at a temperature of 70-90, and said depleted solution is returned to the absorption stage completely without further purification.
RU2017115620A 2017-05-04 2017-05-04 Method for removing carbon dioxide from gas mixtures RU2656661C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017115620A RU2656661C1 (en) 2017-05-04 2017-05-04 Method for removing carbon dioxide from gas mixtures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017115620A RU2656661C1 (en) 2017-05-04 2017-05-04 Method for removing carbon dioxide from gas mixtures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656661C1 true RU2656661C1 (en) 2018-06-06

Family

ID=62560360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017115620A RU2656661C1 (en) 2017-05-04 2017-05-04 Method for removing carbon dioxide from gas mixtures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656661C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2193441C2 (en) * 2000-05-04 2002-11-27 Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" Absorbent regeneration method
WO2010142716A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-16 Aker Clean Carbon As Method for reclaiming of co2 absorbent and a reclaimer
RU2526455C2 (en) * 2012-12-06 2014-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно Исследовательский Проектный Институт нефти и газа "Петон" Method of purifying discharged gases from hydrogen sulphide
RU2555011C2 (en) * 2013-05-29 2015-07-10 Андрей Владиславович Курочкин Method of regenerating saturated amine solution

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2193441C2 (en) * 2000-05-04 2002-11-27 Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" Absorbent regeneration method
WO2010142716A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-16 Aker Clean Carbon As Method for reclaiming of co2 absorbent and a reclaimer
RU2526455C2 (en) * 2012-12-06 2014-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно Исследовательский Проектный Институт нефти и газа "Петон" Method of purifying discharged gases from hydrogen sulphide
RU2555011C2 (en) * 2013-05-29 2015-07-10 Андрей Владиславович Курочкин Method of regenerating saturated amine solution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5507584B2 (en) Method and plant for amine emissions control
US10456749B2 (en) System for the removal of heat stable amine salts from an amine absorbent
JP5658243B2 (en) Method and recycling device for recycling CO2 absorbent
KR101476310B1 (en) Removal of non-volatiles from ammonia - based c0₂-absorbent solution
KR101170891B1 (en) Removal of carbon dioxide from flue gas with ammonia comprising medium
JP2013059726A (en) Co2 recovery device and co2 recovery method
CN103977683A (en) Method and device for reducing regeneration energy consumption of decarburization absorption liquid
KR20130023484A (en) Energy saving method and apparatus for carbon dioxide capture in power plant
CN109126392B (en) Method for carrying out CO (carbon monoxide) in flue gas by adopting ionic liquid2Trapping device and process
JP5704438B2 (en) Method and apparatus for regenerating amine liquid
WO2012038794A1 (en) Trace component removal in c02 removal processes by means of a semipermeable membrane
KR101726162B1 (en) Method of resource reuse of stripping system for acid gas capture
US10213728B2 (en) Method for separating carbon dioxide from a gas flow, in particular from a flue gas flow, and separating device for separating carbon dioxide from a gas flow, in particular from a flue gas flow
RU2011141273A (en) SYSTEM AND METHOD FOR CLEANING A FUEL GAS USING AN AMMONIA SOLUTION
RU2547021C1 (en) Method and unit for stripping of natural gas from carbon dioxide and hydrogen sulphide
JP2015134334A (en) Reclaiming device and method and recovery device for co2, h2s or both
KR20150004562A (en) Carbon dioxide capture device
KR20140042536A (en) Apparatus for treating carbon dioxide
RU2656661C1 (en) Method for removing carbon dioxide from gas mixtures
RU2381823C1 (en) Method of purifying gas from acid components and installation for realising said method
CN114247291A (en) Working method for removing heat stable salt in industrial carbon dioxide capture system
RU2555011C2 (en) Method of regenerating saturated amine solution
EP4301492A1 (en) Method and system for treating a steam condensate generated by a high-pressure generator of a carbon dioxide absorption solution
Olnev et al. The process of CO2 desorption in the stripper plant (desorber) for cleaning exhaust gases with aqueous solutions of ethanolamines (MEA solution)
KR101854623B1 (en) Method for regenerating ammonium bicarbonate solution