RU2725319C2 - Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method - Google Patents
Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725319C2 RU2725319C2 RU2018142451A RU2018142451A RU2725319C2 RU 2725319 C2 RU2725319 C2 RU 2725319C2 RU 2018142451 A RU2018142451 A RU 2018142451A RU 2018142451 A RU2018142451 A RU 2018142451A RU 2725319 C2 RU2725319 C2 RU 2725319C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- vol
- content
- less
- production
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения диоксида углерода (СО2) применяемого в содовом производстве.The invention relates to the field of production of carbon dioxide (CO 2 ) used in soda production.
Традиционным способом получения диоксида углерода в настоящее время в России является метод Э. Сольве (патент 1861 г.) из аммиака, поваренной соли, углекислого газа. По указанному способу диоксид углерода и известь получают обжигом карбонатного сырья (известняка), добываемого из камней (Шиханов) карьеры Шахтау. Кстати говоря, запасы известняка карьера Шахтау хватит до 2020 г. в будущем проблема обеспечения содового производства сырьем - диоксидом углерода остается пока еще не решенной. Аммиачный способ, которым получают кальцинированную соду в г. Стерлитамаке (Республика Башкортостан) методом Эрнеста Сольве (бельгийский химик и предприниматель) существует уже 72-ой год. Также способ Сольве отличает большая доля отходов - на одну 1 кальцинированной соды образуется 10-12 м3 (более 10-12 тонн) так называемой дистиллярной жидкости (ДЖ), т.е. отходов получается в 10 раз больше произведенной кальцинированной соды. В США производят соду (Na2CO3) из природной соды (Na2CO3-NaHCO3-2H2O) и нахколита (NaHCO3) и даусонита MaAl(ОН)2СО3. Источники природной соды имеются также в других странах - в Бельгии, Турции, Бразилии, Китае, Канаде и ЮАР.Currently, the traditional method for producing carbon dioxide in Russia is the method of E. Solve (patent 1861) from ammonia, sodium chloride, carbon dioxide. According to this method, carbon dioxide and lime are obtained by calcining carbonate raw materials (limestone), extracted from stones (Shikhanov) quarry Shakhtau. By the way, the reserves of limestone in the Shakhtau quarry will be enough until 2020. In the future, the problem of providing soda production with raw materials - carbon dioxide remains unresolved. The ammonia method by which soda ash is obtained in Sterlitamak (Republic of Bashkortostan) by the method of Ernest Solve (Belgian chemist and entrepreneur) has already existed for the 72nd year. Also, the Solve method is distinguished by a large proportion of waste - 10-12 m 3 (more than 10-12 tons) of the so-called distillate liquid (J) are formed per 1 soda ash waste is 10 times more than soda ash produced. In the USA, soda (Na 2 CO 3 ) is produced from natural soda (Na 2 CO 3 -NaHCO 3 -2H 2 O) and nachcolite (NaHCO 3 ) and dausonite MaAl (OH) 2 CO 3 . Soda sources are also available in other countries - in Belgium, Turkey, Brazil, China, Canada and South Africa.
Известен способ выделения жидкого диоксида углерода из технологических и энергетических газов путем абсорбции CO2 водным раствором моноэтаноламина (МЭА) с последующим компремированием углекислоты [Т.Ф. Пименова. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. М.: легкая и пищевая промышленность, 1982 г.].A known method of separating liquid carbon dioxide from technological and energy gases by absorption of CO 2 with an aqueous solution of monoethanolamine (MEA), followed by compression of carbon dioxide [T.F. Pimenova. Production and use of dry ice, liquid and gaseous carbon dioxide. M .: light and food industry, 1982].
Известный процесс выделения диоксида углерода из дымовых газов включает следующие стадии:The known process for the emission of carbon dioxide from flue gases includes the following stages:
1) охлаждение дымовых газов в водяном скруббере;1) cooling of flue gases in a water scrubber;
2) извлечение диоксида углерода из дымовых газов путем его абсорбции водным раствором МЭА при температуре 40-50°С;2) the extraction of carbon dioxide from flue gases by its absorption with an aqueous MEA solution at a temperature of 40-50 ° C;
3) регенерацию циркулирующего раствора МЭА при 110-130°С и давлении 0,17-0,2 МПа с десорбцией CO2 из раствора абсорбента;3) regeneration of the circulating MEA solution at 110-130 ° C and a pressure of 0.17-0.2 MPa with desorption of CO 2 from the absorbent solution;
4) сжижение CO2 путем сжатия в механическом компрессоре с дальнейшим охлаждением. В промышленных установках сжижение CO2, полученного из дымовых газов, используют обычно сжатие газообразного диоксида углерода до давления 7,1 МПа (71 кг/см3) в 4-х ступенчатом поршневом компрессоре с дальнейшим охлаждением продукта до 15-20°С либо сжатие в 2-х ступенчатом компрессоре до давления 1,5 МПа с охлаждением до температуры минус 30°С.4) liquefaction of CO 2 by compression in a mechanical compressor with further cooling. In industrial installations, the liquefaction of CO 2 obtained from flue gases usually uses compression of gaseous carbon dioxide to a pressure of 7.1 MPa (71 kg / cm 3 ) in a 4-stage piston compressor with further cooling of the product to 15-20 ° C or compression in a 2-stage compressor to a pressure of 1.5 MPa with cooling to a temperature of minus 30 ° C.
Недостатком этих процессов являются высокие затраты электроэнергии на компремирование CO2 перед сжижением и значительные потери МЭА за счет уноса из регенератора.The disadvantage of these processes is the high cost of electricity for the compression of CO 2 before liquefaction and significant losses of MEA due to entrainment from the regenerator.
Наиболее близкой по совокупности признаков является способ очистки газов от диоксида углерода путем абсорбции водным раствором аминов с последующей регенерацией абсорбента при давлении 0,5-9,5 МПа. В этом способе используют одноступенчатую схему абсорбции-десорбции CO2 водным раствором одного абсорбента - МЭА, который в высоких температурах (129-160°С) регенерации под давлением подвергается повышенной деградации [А.с. 512785 СССР/Лейтес И.Л., Мурзин В.И. и др. Опубл. 05.05.76. Бюл. №17].The closest in combination of features is a method of purification of gases from carbon dioxide by absorption with an aqueous solution of amines followed by regeneration of the absorbent at a pressure of 0.5-9.5 MPa. This method uses a single-stage absorption-desorption scheme of CO 2 with an aqueous solution of one absorbent - MEA, which at high temperatures (129-160 ° C) of pressure regeneration undergoes increased degradation [A.S. 512785 USSR / Leites I.L., Murzin V.I. and other publ. 05/05/76. Bull. No. 17].
Известно, что при повышении температуры на каждые 10°С скорость деградации МЭА увеличивается 1,6-1,8 раза, что приводит к увеличению потерь абсорбента. При этом упругость паров МЭА при указанных температурах высокая, что значительно увеличивает физические потери МЭА за счет уноса из регенератора. Разумеется, резко возрастает расходный коэффициент абсорбента в процессе выделения диоксида углерода.It is known that with an increase in temperature for every 10 ° С, the rate of MEA degradation increases 1.6-1.8 times, which leads to an increase in absorbent losses. Moreover, the vapor pressure of the MEA at these temperatures is high, which significantly increases the physical loss of the MEA due to entrainment from the regenerator. Of course, the consumption coefficient of the absorbent increases sharply in the process of carbon dioxide emission.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа получения диоксида углерода, применяемого в производстве кальцинированной соды из дымовых газов тепловых электростанций (ТЭЦ), доведение содержания CO2 до требуемых норм для содового производства. Технический результат при использовании изобретения выражается в разработке комбинированного способа получения диоксида углерода из дымовых газов ТЭЦ с последующим концентрированием путем абсорбции аминоспиртами, аминами и смешением с высококонцентрированным CO2 (более 90-95%) получаемого на установке [см. Пат. 2547105 РФ / Загидуллин Р.Н. и др. Опубл. 10.04.2015 Бюл. №10].The problem to which the invention is directed is to develop a method for producing carbon dioxide used in the production of soda ash from flue gases of thermal power plants (CHP), bringing the CO 2 content to the required standards for soda production. The technical result when using the invention is expressed in the development of a combined method for producing carbon dioxide from flue gases of a thermal power plant, followed by concentration by absorption with amino alcohols, amines and mixing with highly concentrated CO 2 (more than 90-95%) obtained at the plant [see Pat. 2547105 RF / Zagidullin R.N. and other publ. 04/10/2015 Bull. No. 10].
Вышеуказанный технический результат достигается способом получения диоксида углерода с содержанием не менее 38-42% об. (такое содержание CO2 требуется для содового производства) путем концентрирования дымовых газов ТЭЦ при температуре 45°С, где содержание CO2 составляет 7-14% об. сначала в регенеративных блоках с использованием смеси диэтанолбензиламина (ДЭБА) и моноэтаноламина (МЭА) или моноэтанолэтилендиамина (МЭЭДА) и этилендиамина (ЭДА) в качестве абсорбентов CO2.The above technical result is achieved by the method of producing carbon dioxide with a content of at least 38-42% vol. (such a CO 2 content is required for soda production) by concentrating the flue gases of a thermal power plant at a temperature of 45 ° C, where the CO 2 content is 7-14% vol. first in regenerative blocks using a mixture of diethanolbenzylamine (DEBA) and monoethanolamine (MEA) or monoethanol ethylene diamine (MEEDA) and ethylene diamine (EDA) as CO 2 absorbents.
Природный газ (метан) подают в форсунку газотурбинной установки 1 для сжигания с расчетным количеством воздуха с учетом полного его сгорания. При этом происходит образование тепловой энергии (около 8200 ккал/моль град), подаваемой в котел 2, где происходит разогрев труб. По этим трубам за счет теплообменника 3 осуществляется съем тепла потребителям. Отходящие газы (CO2, СО, окислы азота) - продукты сгорания топлива уносятся в трубу ТЭЦ и в настоящее время выводят в атмосферу. Предусмотрена подача дымовых газов, содержащих 7-14% об. диоксида углерода на установку (фиг. 2) для извлечения и концентрирования его с помощью абсорбентов в системе абсорбции и десорбции (регенерация CO2). Предусмотрено также смешение 7-14% об. дымовых газов диоксидом углерода, полученного реакцией кальцийсодержащего сырья с соляной кислотой (см. пат.2547105 РФ. Опубл. 10.04.2015 Бюл. №10; Пат. №2291109 Опубл. 10.01.2007. Бюл. №1).Natural gas (methane) is fed into the nozzle of the gas turbine unit 1 for combustion with the estimated amount of air, taking into account its complete combustion. In this case, the formation of thermal energy (about 8,200 kcal / mol hail) is supplied to
Описание установки с регенеративными блоками для извлечения и конвертирования диоксида углерода из дымовых газов с использованием абсорбентов.Description of a plant with regenerative units for the extraction and conversion of carbon dioxide from flue gases using absorbents.
Дымовые газы, содержащие 7-14% об. диоксида углерода поступают в блок охлаждения и промывки газа 5 (фиг. 2) и аппарат (фиг. 3) и проходят каждую ступень 16 через рабочие гидродинамические зоны 20 в патрубке 21.Flue gases containing 7-14% vol. carbon dioxide enter the cooling and washing unit of gas 5 (Fig. 2) and the apparatus (Fig. 3) and pass each stage 16 through the working
Дымовые газы в патрубке 21 насыщаются циркулирующим агентом, поступающим через впускные трубки 22 в рабочую гидродинамическую зону, где образуется газожидкостная смесь, которая интенсивно перемешивается в турбулентном режиме.The flue gases in the
Газы охлаждаются и промываются с освобождением пылесажовых частиц и вредных газовых примесей из патрубка 21. Охлажденный и промытый газ проходит через сепаратор 23 с отделением газов от пыльножидкого агента.Gases are cooled and washed with the release of dust particles and harmful gas impurities from the
Далее газы через вывод 16 направляются в блок абсорбции 6 (фиг. 2), а отработанный агент возвращается в сборник 25 (фиг. 4, на фиг. 4 показан двухступенчатый аппарат) и вновь со свежим агентом продолжает циркулировать по замкнутому циклу при помощи циркуляционного насоса 26 из сборника 25 через аппарат (фиг. 4).Next, the gases through terminal 16 are sent to the absorption unit 6 (Fig. 2), and the spent agent is returned to the collector 25 (Fig. 4, Fig. 4 shows a two-stage apparatus) and again with a fresh agent continues to circulate in a closed cycle using a
В блоке 6 подобно блоку 5, газы в аппарате (фиг. 4) обрабатываются агентом, например, моноэтаноламином (МЭА), моноэтанолэтилендиамином (МЭДА), которые абсорбирует углекислый газ.In block 6, like block 5, the gases in the apparatus (Fig. 4) are treated with an agent, for example, monoethanolamine (MEA), monoethanol ethylene diamine (MEDA), which absorb carbon dioxide.
Аппараты фиг. 3 и фиг. 4 представлены для лучшего понимания процесса.The apparatuses of FIG. 3 and FIG. 4 are presented for a better understanding of the process.
Освобожденные от диоксида углерода, отработанные газы воздуходувкой 11 (фиг. 2) либо выбрасываются в случае больших объемов (это свободные от вредных примесей газы и пылеобразных частиц) либо используются, например, на подогрев теплоносителей.Exempted from carbon dioxide, the exhaust gases by the blower 11 (Fig. 2) are either emitted in the case of large volumes (these are gases and dust-free particles free from harmful impurities) or are used, for example, for heating coolants.
Насыщенный диоксидом углерода абсорбент из блока 6 направляется в замкнутый цикл 7 циркулирования раствора абсорбента через испаритель 8, теплообменник - 9 (фиг. 2), сборник - 25 с циркуляционным насосом 26. (фиг. 4).Saturated carbon dioxide absorbent from block 6 is sent to the closed
В испарителе 8 из абсорбента за счет подогрева паром десорбируется диоксид углерода при температуре 145°С, который направляется в блок 10 (фиг. 2).In the
В замкнутом цикле 7, в теплообменнике 9 часть тепла из испарителя 8 регенерируется для предварительного подогрева циркулируемого абсорбента, насыщенного диоксидом углерода.In a closed
В блоке 10 диоксид углерода подвергается осушке и очистке с KMnO4, циркулирующим из сборника 12 центробежным насосом 13 по замкнутому циклу. Диоксид углерода в блоке 10 циркулирует по замкнутому циклу в газопроводе через аппарат (фиг. 4) газодувкой 11 с одновременным регулированием вывода части объема готовой продукции, например, на компремирование.In
В реактор 27 (фиг. 5) сверху подают известняк или кальцийсодержащее вторичное сырье 37 (кальцийсодержащие отходы, шламы и т.п.), содержащие 94% СаСО3.In the reactor 27 (Fig. 5), limestone or calcium-containing secondary raw materials 37 (calcium-containing waste, sludge, etc.) containing 94% CaCO 3 are fed from above.
В нижнюю часть реактора дозируют (дозированная подача соляной кислоты или хлористого водорода) соляную кислоту (ингибированная соляная кислота 38 и соляная кислота 39). Для получения более концентрированных растворов CaCl2 предусмотрена подача газообразного хлорводорода 40. Раствор CaCl2, содержащий Н2O, небольшое количество HCl и незначительное количество CO2 42 поступает в реактор 28 (реактор - нейтрализатор), заполненный СаСО3 или известняковой мукой 43. В реакторе 28 происходит нейтрализация остаточного HCl по реакцииIn the lower part of the reactor, hydrochloric acid (inhibited
СаСО3+2 HCl=CaCl2+CO2+H2O.CaCO 3 + 2 HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O.
В результате данной реакции происходит образование дополнительного количества хлористого кальция и, соответственно, CO2. Нерастворимый осадок 41 выводится из нижней части реактора в сборник 29.The result of this reaction is the formation of an additional amount of calcium chloride and, accordingly, CO 2 . Insoluble precipitate 41 is discharged from the bottom of the reactor to a
Для получения CaCl2 используют соляную кислоту согласно СТП 6-01-08-105-96 «кислота соляная из абгазов хлорорганических производств» 31,5% (высший сорт), 30,0% (первый сорт), 27,5% (второй сорт), концентрированную соляную кислоту с концентрацией 36-37%, а также абгазную и техническую кислоту с концентрацией ниже 27,5%.To obtain CaCl 2 , hydrochloric acid is used according to STP 6-01-08-105-96 “hydrochloric acid from the exhaust gases of organochlorine production” 31.5% (premium), 30.0% (first grade), 27.5% (second grade), concentrated hydrochloric acid with a concentration of 36-37%, as well as gas and technical acid with a concentration below 27.5%.
После реактора 28 раствор хлористого кальция 46 подают в сборник 30, после сборника раствор хлористого кальция 45 подают на выпарку и сушку.After the
Для получения гранул твердого хлористого кальция - после выпарки и сушки - подают в гранулятор.To obtain granules of solid calcium chloride - after evaporation and drying - served in the granulator.
Углекислый газ, выделяющийся в процессе, из реакторов 27 и 28 по линии 44 подают в санитарную колонну 31, заполненную известняком или известняковой мукой 43 и раствором CaCl2 (26-28%-ной концентрации) в весовом соотношении СаСО3 : CaCl2, равном 2-4:1.Carbon dioxide released in the process from
Образовавшийся раствор CaCl2 со следами соляной кислоты и углекислого газа 42 из нижней части колонны 31 подают в емкость 32. Часть раствора CaCl2 из емкости 32 насосом 33 подают в санитарную колонну 31 или в реактор 28.The resulting CaCl 2 solution with traces of hydrochloric acid and
Предусмотрена подпитка емкости 32 раствором CaCl2 46. Очищенный углекислый газ 47 пропускают через каплеуловитель 34. Углекислый газ может найти применение в производстве карбоната натрия 49 или мела 50. Предусмотрен сброс избытка CO2 в атмосферу 48.The
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142451A RU2725319C2 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142451A RU2725319C2 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018142451A RU2018142451A (en) | 2020-06-01 |
RU2018142451A3 RU2018142451A3 (en) | 2020-06-01 |
RU2725319C2 true RU2725319C2 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71067077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142451A RU2725319C2 (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725319C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782927C1 (en) * | 2022-01-14 | 2022-11-07 | Самуил Вульфович Гольверк | Method for lime purification of flue gases of coal-fired boilers of tpps from carbon dioxide |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU512785A1 (en) * | 1970-07-03 | 1976-05-05 | Предприятие П/Я Р-6603 | The method of purification of gas from carbon dioxide |
US20060185985A1 (en) * | 2004-09-23 | 2006-08-24 | Jones Joe D | Removing carbon dioxide from waste streams through co-generation of carbonate and/or bicarbonate minerals |
RU2547105C2 (en) * | 2013-05-29 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method of joint obtaining calcium chloride and carbon dioxide |
-
2018
- 2018-11-30 RU RU2018142451A patent/RU2725319C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU512785A1 (en) * | 1970-07-03 | 1976-05-05 | Предприятие П/Я Р-6603 | The method of purification of gas from carbon dioxide |
US20060185985A1 (en) * | 2004-09-23 | 2006-08-24 | Jones Joe D | Removing carbon dioxide from waste streams through co-generation of carbonate and/or bicarbonate minerals |
RU2547105C2 (en) * | 2013-05-29 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method of joint obtaining calcium chloride and carbon dioxide |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782927C1 (en) * | 2022-01-14 | 2022-11-07 | Самуил Вульфович Гольверк | Method for lime purification of flue gases of coal-fired boilers of tpps from carbon dioxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018142451A (en) | 2020-06-01 |
RU2018142451A3 (en) | 2020-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102000486B (en) | Method for catching carbon dioxide in flue gas by active sodium carbonate and apparatus thereof | |
CN107108247B (en) | Process for the production of sodium carbonate/bicarbonate | |
CN103303877B (en) | Many sources of the gas low concentration SO 2smoke comprehensive reclaims acid-making process flow process | |
CN103936036B (en) | Integrated carbon dioxide removes and ammonia-soda process | |
WO2019091259A1 (en) | Method and system for recycling carbon dioxide | |
CN102773006A (en) | Device and process for cyclic capture of carbon dioxide by taking CaO as carrier | |
WO2013053235A1 (en) | Process for removing acid gas from flue gas by using waste heat of same | |
EP3384973A1 (en) | Process of recovering carbon dioxide for enriching the gas streams used for producing sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate by solvay process | |
CN109482049B (en) | Dry desulfurization, denitrification and purification integrated process for coke oven flue gas | |
WO2014026637A1 (en) | Apparatus and method implementing carbon dioxide capturing in lime production process | |
KR101709859B1 (en) | Method for producing highly pure sodium bicarbonate | |
CN102584527B (en) | Method for utilizing coal and salt comprehensively | |
CN201168557Y (en) | Flue gas processing system | |
KR101956926B1 (en) | Apparatus for treating acidic gas and methof thereof | |
CN105413429A (en) | Method for separating and purifying lime kiln tail gas | |
EP3369707B1 (en) | Process of manufacturing sodium carbonate integrated with uptaking carbon dioxide by ammonia process | |
RU2725319C2 (en) | Method of producing carbon dioxide for production of calcined soda by ammonia method | |
EP3363523B1 (en) | A method for limiting the emissions of co2 in soda processes | |
TW201900263A (en) | Device And Treatment Method For Carbon Dioxide Capture and Utilization | |
JP2011162404A (en) | Method for producing sodium carbonate | |
CN103626206B (en) | Sodium carbonate-vinyl chloride coproduction technique based on ammonium chloride chemical looping | |
JP2000119049A (en) | Production of cement | |
CN103030117A (en) | Recovering technology for waste acid | |
CN220083708U (en) | Cement kiln waste heat power generation system for removing CO2 by utilizing solid absorbent | |
CN115090092B (en) | Natural gas decarbonization process and device thereof |