Система для выделения co2 и способ выделения co2

Изобретение относится к системе для выделения СО₂. Система включает абсорбер и регенератор. Абсорбер включает в себя секцию абсорбции СО₂ и по меньшей мере одну водопромывочную секцию. Секция абсорбции СО₂ позволяет дымовому газу вступать в контакт с абсорбентом на основе оснóвного аминосоединения, благодаря чему абсорбент на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂ в дымовом газе. По меньшей мере одна водопромывочная секция позволяет декарбонизированному дымовому газу, у которого количество СО₂ было снижено в секции абсорбции, вступать в контакт с промывочной водой с целью снижения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом. Регенератор высвобождает СО₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО₂. Система для выделения СО₂ дополнительно включает секцию обработки абсорбента, расположенную после, по меньшей мере, одной водопромывочной секции, через которую проходит декарбонизированный дымовой газ. Секция обработки абсорбента позволяет декарбонизированному дымовому газу вступать в контакт с циркулирующей кислой водой с целью дополнительного уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом. Изобретение позволяет дополнительно снизить концентрацию оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе для выделения СО₂ и способу выделения СО₂ с целью снижения концентраций остаточных оснóвных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО₂ был уменьшено в процессе контактирования с абсорбентом.

Уровень техники

Одной из причин глобального потепления принято считать обусловленный СО₂ парниковый эффект, вследствие чего существует острая потребность принятия глобальных мер в отношении парникового эффекта, чтобы защитить окружающую среду. Источники СО₂ можно встретить в различных областях человеческой деятельности, в которых производится сжигание ископаемых топлив и в связи с этим существует тенденция ужесточения законодательства, касающегося выбросов СО₂. Соответственным образом проводятся обширные исследования способов выделения, приемлемых для энергогенерирующих устройств, таких как теплоэлектростанции, на которых используется большой объем ископаемых топлив. В этих способах с целью улавливания и выделения СО₂ дымовой газ из котельных вводится в контакт с абсорбентом аминного типа, таким как водный раствор какого-либо аминосоединения.

Когда такой абсорбент используется для выделения СО₂ из дымового газа, аминосоединение захватывается дымовым газом с уменьшенным количеством СО₂. По этой причине, чтобы предотвратить загрязнение воздуха аминосоединением, необходимо снизить количество аминосоединения, выбрасываемого вместе с декарбонизированным дымовым газом.

В JP 2002-126439А раскрыта традиционная система для выделения амина. Эта система включает в себя множество ступеней промывки водой с целью улавливания аминосоединения, захваченного декарбонизированным дымовым газом. На каждой ступени промывки водой промывочную воду вводят в газожидкостной контакт с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО₂ было снижено с помощью газожидкостного контакта с абсорбирующим СО₂ абсорбентом. Захваченный декарбонизированным дымовым газом амин последовательно улавливается на ряде ступеней водопромывочных устройств. В качестве промывочной воды в JP 2002-126439А используют конденсированную воду, получаемую конденсацией и отделением содержащейся в СО₂ воды в процессе регенерации абсорбента на аминной основе путем удаления СО₂ из абсорбировавшего СО₂ абсорбента на аминной основе.

В JP Н08-80421А раскрыта стандартная система декарбонизации, включающая охлаждающее устройство для охлаждения декарбонизированного дымового газа, в котором количество СО₂ было уменьшено с помощью газожидкостного контакта с абсорбентом; и контактное устройство, в котором конденсированная вода, сконденсированная в холодильном устройстве, вводится в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом. В JP Н08-80421А раскрыта другая система декарбонизации, которая включает в себя водопромывочное устройство для улавливания захваченного декарбонизированным дымовым газом аминосоединения путем введения промывочной воды в газожидкостной контакт с декарбонизированным дымовым газом, в котором количество СО₂ было уменьшено с помощью газожидкостного контакта с каким-либо абсорбентом. Использованная промывочная вода является конденсированной водой, конденсируемой в охлаждающей башне для охлаждения дымового газа, из которого не был выделен СО₂.

В традиционном способе, описанном в JP H10-33938А, в декарбонизированный дымовой газ, в котором количество СО₂ было снижено с помощью газожидкостного контакта с абсорбентом, распыляют серную кислоту. Захваченное декарбонизированным дымовым газом аминосоединение превращается в результате этого в сульфат оснóвного аминосоединения. После этого декарбонизированный дымовой газ, содержащий сульфат оснóвного аминосоединения, проходит через туманоуловитель с целью улавливания из декарбонизированного дымового газа сульфата оснóвного аминосоединения.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Для зашиты окружающей среды в последние годы существует потребность в дополнительном снижении концентраций остаточных компонентов абсорбента, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом. Предполагают, что в будущем система для выделения СО₂ будет использоваться для дымового газа, например, с теплоэлектроцентралей, на которых скорость потока переработанного газа высока. В этом случае количество остаточных компонентов абсорбента, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом, имеет тенденцию к повышению из-за большого объема выбросов дымового газа. Следовательно, концентрации выбрасываемых компонентов абсорбента должны быть дополнительно снижены.

В JP Н10-33938А в дымовой газ из декарбонизатора распыляют серную кислоту с целью введения ее в контакт с оснóвным аминосоединением в дымовом газе. В результате этого в дымовом газе образуется сульфид оснóвного аминосоединения, после чего туман, содержащий сульфид оснóвного аминосоединения, улавливают с помощью туманоуловителя. Таким образом осуществляют улавливание содержащегося в дымовом газе оснóвного аминосоединения из декарбонизатора. Однако, когда нужно уменьшить количество оснóвного аминосоединения с помощью более совершенного способа, то, с точки зрения эффективности контакта между серной кислотой и оснóвным аминосоединением и эффективности образования сульфида оснóвного аминосоединения, регулирование количества распыляемой серной кислоты относительно количества оснóвного аминосоединения, которое необходимо удалить из дымового газа, представляет трудности. По этой причине серную кислоту следует распылять в количестве, большем эквивалентного количества оснóвного аминосоединения. Далее, как следует из JP Н10-33938А, поскольку серная кислота (разбавленный водный раствор серной кислоты) распыляют в дымовой газ, количество тумана в дымовом газе велико и нагрузка тумана на туманоуловитель является высокой. Следовательно, необходимо либо использовать высокопроизводительный туманоуловитель, либо соответственным образом повысить производительность туманоуловителя.

Настоящее изобретение способно решить указанные выше проблемы и целью изобретения является создание системы для выделения СО₂ и способа выделения СО₂, которые могут обеспечить дополнительное снижение концентрации остаточных оснóвных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом.

Решение проблемы

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения система для выделения СО₂ включает абсорбер, включающий секцию абсорбции СО₂ и по меньшей мере одну водопромывочную секцию, причем секция абсорбции СО₂ позволяет дымовому газу вступать в контакт с абсорбентом на основе оснóвного аминосоединения, благодаря чему абсорбент на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂ в дымовом газе, и по меньшей мере одна водопромывочная секция позволяет декарбонизированному дымовому газу, в котором производилось снижение количества СО₂ в секции абсорбции СО₂, вступать в контакт с промывочной водой с целью снижения количеств захваченных декарбонизированным дымовым газом оснóвных аминосоединений; регенератор для высвобождения из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО₂; и секцию обработки абсорбента, расположенную после по меньшей мере одной водопромывочной секции, через которую проходит декарбонизированный дымовой газ, причем секция обработки позволяет декарбонизированному дымовому газу вступать в контакт с циркулирующей кислой водой с целью дополнительного уменьшения количеств захваченных декарбонизированным дымовым газом оснóвных аминосоединений.

В этой системе для выделения СО₂, даже когда в декарбонизированном дымовом газе, прошедшем через водопромывочную секцию, остаются оснóвные аминосоединения, эти оснóвные аминосоединения реагируют с кислотой в кислой воде и могут быть отделены от декарбонизированного дымового газа. Этим путем можно еще больше снизить концентрации остаточных оснóвных аминосоединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом. В частности, в системе для выделения СО₂ декарбонизированный дымовой газ вводят в контакт с циркулирующей кислой водой, в результате чего происходит растворение оснóвных аминосоединений в кислой воде. При этом значение pH кислой воды можно легко довести до интервала, подходящего для получения солей оснóвных аминосоединений и количества оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, можно эффективным образом снижать без использования кислоты в количестве, превышающем эквивалентное количество оснóвных аминосоединений.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает в себя также контрольное устройство до доводки pH кислой воды до заданного значения для получения солей оснóвных аминосоединений при контакте с декарбонизированным дымовым газом.

В этой системе для выделения СО₂ оснóвные аминосоединения в декарбонизированном дымовом газе могут быть растворены в кислой воде в виде их солей.

Система для выделения СО₂ преимущественно дополнительно включает вспомогательный регенератор для добавления натриевой щелочи к абсорбенту на основе оснóвного аминосоединения из регенератора; и выпускную трубу для подачи во вспомогательный регенератор части кислой воды, содержащей удаленные из декарбонизированного дымового газа оснóвные аминосоединения.

В этой системе для выделения СО₂ к содержащей оснóвные аминосоединения кислой воде во вспомогательном регенераторе добавляют натриевую щелочь с целью отделения абсорбента на основе оснóвного аминосоединения от соли кислоты и натрия. При этом абсорбент на основе оснóвного аминосоединения может рециркулировать к абсорберу, а соль кислоты и натрия может быть удалена с установки. В этом случае оснóвные аминосоединения не выбрасывают в атмосферу, а возвращают на установку, благодаря чему расход оснóвных аминосоединений может быть снижен.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает также концентрирующее устройство для упаривания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, перед подачей кислой воды на вспомогательный регенератор.

В этой системе для выделения СО₂ количество подаваемой во вспомогательный регенератор кислой воды можно снизить путем концентрирования кислой воды, содержащей растворенные в ней оснóвные аминосоединения, в концентрирующем устройстве. Это может облегчить проведение обработки во вспомогательном регенераторе. Иными словами, если объем подаваемой во вспомогательный регенератор кислой воды будет уменьшен, могут быть уменьшены и размеры вспомогательного регенератора, а также может быть снижен расход пара в процессе дополнительной регенерации во вспомогательном регенераторе.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает в себя также устройство для обработки сточной воды с целью обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа.

В этой системе для выделения СО₂ содержащую оснóвные аминосоединения кислую воду подают в устройство для обработки сточной воды, и затем обезвреживают. Этим путем оснóвные аминосоединения могут быть соответствующим образом обезврежены и одновременно могут быть обезврежены отличные от оснóвных аминосоединений оснóвные вещества, такие как аммиак.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает в себя также концентрирующее устройство для концентрирования содержащей оснóвные аминосоединения кислой воды перед тем, как кислая вода будет подана в устройство для обработки сточной воды.

В этой системе для выделения СО₂ кислую воду, содержащую растворенные в ней оснóвные аминосоединения, концентрируют в концентрирующем устройстве и благодаря этому количество кислой воды, подаваемой в устройство для обработки сточной воды, уменьшается. Это может облегчить проведение обработки в устройстве для обработки сточной воды. Иными словами, если объем кислой воды, подаваемой в устройство для обработки сточной воды, уменьшается, устройство для обработки сточной воды может быть уменьшено в размерах.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает также туманоуловитель для улавливания кислой воды в форме тумана, который захватывается декарбонизированным-деаминированным дымовым газом, в котором было снижено количество оснóвных аминосоединений.

В этой системе для выделения СО₂ предотвращен выброс вместе с декарбонизированным дымовым газом содержащей оснóвные аминосоединения туманообразной кислой воды.

В системе для выделения СО₂ конденсированную воду, образующуюся при охлаждении газообразного СО₂, выделенного из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, или конденсированную воду, образующуюся при охлаждении дымового газа, подаваемого затем в секцию абсорбции СО₂, предпочтительно подают в качестве пополняющей воды для кислой воды.

В системе для выделения СО₂ используют конденсированную воду, образующуюся на установке для выделения СО₂. Благодаря этому оснóвные аминосоединения могут быть собраны без пополняющей воды, взятой вне пределов системы для выделения СО₂.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает также измерительное устройство для дымового газа, предназначенное для измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе, в котором были снижены количества оснóвных аминосоединений; и контролирующее устройство для регулирования значения pH кислой воды или скорости потока кислой воды в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, измеряемой с помощью измерительного устройства для дымового газа.

В системе для выделения СО₂ pH или скорость циркулирующего потока могут быть доведены до значения, подходящего для улавливания оснóвных аминосоединений в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе, выводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера).

Система для выделения СO₂ преимущественно включает в себя также устройство для удаления летучих органических соединений с целью уменьшения количества летучих органических соединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом вместе с оснóвными аминосоединениями, путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с кислой водой.

В системе для выделения СО₂, в случае когда летучие органические соединения остаются в декарбонизированном дымовом газе, который прошел через водопромывочную секцию, эти летучие органические соединения вместе с оснóвными аминосоединениями растворяют в кислой воде и отделяют от декарбонизированного дымового газа. Благодаря этому концентрации выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом летучих органических соединений могут быть дополнительно снижены.

Система для выделения СО₂ преимущественно включает в себя также измерительное устройство для дымового газа, предназначенное для измерения концентрации летучих органических соединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе, в котором были снижены количества летучих органических соединений и количества оснóвных аминосоединений; и блок управления для регулирования скорости потока кислой воды, подаваемой в устройство для удаления летучих органических соединений, в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, измеряемой с помощью измерительного устройства для дымового газа.

В системе для выделения СО₂ скорость потока кислой воды, подаваемой в устройство для обработки летучих органических соединений с целью улавливания летучих органических соединений, может регулироваться в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, выводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера).

Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ выделения СО₂ включает в себя стадии: введение дымового газа в контакт с абсорбентом на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует содержащийся в дымовом газе СО₂; введение декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством СО₂ в контакт с промывочной водой, в результате чего снижается количество захваченных декарбонизированным дымовым газом оснóвных аминосоединений; высвобождение СО₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, содержащего растворенный в нем СО₂; и введение циркулирующей кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом, который был подвергнут операции введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой для дополнительного уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом.

В этом способе выделения СО₂, даже когда оснóвные аминосоединения остаются в декарбонизированном дымовом газе, который был подвергнут операции введения декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством СО₂ в контакт с промывочной водой, в результате чего снижается количество захваченного декарбонизированным дымовым газом оснóвных аминосоединений, эти оснóвные аминосоединения подвергают реакции с кислой водой, в результате чего они отделяются от декарбонизированного дымового газа. Благодаря этому можно дополнительно снизить концентрации остаточных оснóвных аминосоединений, отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом. В частности, в этом способе выделения СО₂ декарбонизированный дымовой газ вводят в контакт с циркулирующей кислой водой, в результате чего оснóвные аминосоединения растворяются в кислой воде. Благодаря этому значение pH кислой воды можно легко доводить до интервала значений, подходящих для получения солей оснóвных аминосоединений, а количества оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, можно эффективным образом уменьшать без использования кислоты в количестве, превышающем эквивалентное количество оснóвных аминосоединений.

В способе выделения СО₂ стадия введения циркулирующей кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом преимущественно включает операцию доведения pH до заданного значения для получения солей оснóвных аминосоединений путем контактирования с декарбонизированным дымовым газом.

В этом способе выделения СО₂ оснóвные аминосоединения в декарбонизированном дымовом газе могут быть растворены в кислой воде в виде их солей.

В способе выделения СО₂ стадия высвобождения СО₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения преимущественно включает операцию добавления натриевой щелочи к абсорбенту на основе оснóвного аминосоединения, в то время как часть кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа, подают на стадию добавления натриевой щелочи.

В этом способе выделения СО₂ к кислой воде, содержащей оснóвные аминосоединения, добавляют натриевую щелочь, в результате чего абсорбент на основе оснóвного аминосоединения отделяют от соли кислоты и натрия. При этом абсорбент на основе оснóвного аминосоединения может рециркулировать в абсорбер, а соль кислоты и натрия может выводиться из системы. В этом случае оснóвные аминосоединения не выбрасывают в атмосферу, а возвращают в систему, благодаря чему расход оснóвных аминосоединений может быть снижен.

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также стадию упаривания кислой воды перед тем, как часть кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа, будет подана на стадию добавления натриевой щелочи.

В способе выделения СО₂ перед тем, как часть кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа, будет подана на стадию добавления натриевой щелочи, кислую воду, содержащую растворенные в ней оснóвные аминосоединения, концентрируют и количество используемой в последующих обработках кислой воды может быть таким образом уменьшено. Благодаря этому может быть облегчена обработка, обезвреживающая оснóвные аминосоединения.

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также после стадии введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом стадию обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа.

В этом способе выделения СО₂ кислую воду, содержащую оснóвные аминосоединения, подают в устройство для обработки сточной воды, где происходит обезвреживание. Этим путем могут быть обезврежены оснóвные аминосоединения, а также могут быть обезврежены оснóвные вещества, отличные от оснóвных аминосоединений, такие как аммиак.

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также стадию концентрирования кислой воды перед стадией обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения.

В этом способе выделения СО₂ кислую воду, содержащую растворенные в ней оснóвные аминосоединения, концентрируют и количество кислой воды, подаваемой в устройство для обработки сточной воды, может быть таким образом уменьшено. Благодаря этому может быть облегчено проведение обработки в устройстве для обработки сточной воды.

В способе выделения СО₂ стадия введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом преимущественно включает операцию улавливания кислой воды в форме тумана, который захватывается декарбонизированным-деаминированным дымовым газом, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений.

В этом способе выделения СО₂ предотвращается выброс вместе с декарбонизированным дымовым газом туманообразной кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения.

В этом способе выделения СО₂ стадия введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом преимущественно включает операцию подачи в качестве восполняющей кислую воду воды конденсированной воды, образующейся в процессе охлаждения выделенного из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения газообразного СО₂, или конденсированной воды, которая используется для охлаждения дымового газа перед тем, как в ней абсорбируется СО₂.

В этом способе выделения СО₂ используют конденсированную воду, образующуюся в системе для выделения СО₂. Благодаря этому для улавливания оснóвных аминосоединений не требуется восполнение воды за счет воды, забираемой вне системы для выделения СО₂.

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также стадии: измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений; и регулирования значения pH кислой воды и скорости потока кислой воды в соответствии с измеренной концентрацией оснóвных аминосоединений.

В способе выделения СО₂ значение pH или скорости циркуляционного потока могут быть доведены до значения, подходящего для улавливания оснóвных аминосоединений в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе, выводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера).

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также стадию уменьшения количеств летучих органических соединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом вместе с оснóвными аминосоединениями, путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с кислой водой.

В этом способе выделения СО₂, в случае когда в декарбонизированном дымовом газе остаются летучие органические соединения, эти летучие органические соединения вместе с оснóвными аминосоединениями растворяют в кислой воде и отделяют от декарбонизированного дымового газа. Благодаря этому можно дополнительно снизить концентрацию отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом остаточных летучих органических соединений.

Способ выделения СО₂ преимущественно включает в себя также стадии: измерения концентрации летучих органических соединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений; и регулирования скорости потока кислой воды, подаваемой на стадию уменьшения количеств летучих органических соединений в соответствии с измеренными концентрациями летучих органических соединений.

В этом способе выделения СО₂ скорость потока кислой воды, подаваемой в устройство для обработки летучих органических соединений, может регулироваться в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, отводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера).

Преимущества изобретения

Согласно настоящему изобретению можно дополнительно снижать концентрации остаточных оснóвных аминосоединений, отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическая диаграмма системы для выделения СО₂ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематическая диаграмма системы для выделения СО₂ согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - схематическая диаграмма системы для выделения СО₂ согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - схематическая диаграмма одного из примеров (отгонка при пониженном давлении) устройства для обработки летучих органических соединений, показанного на фиг.3.

Фиг.5 - схематическая диаграмма одного из примеров (отгонка с водяным паром) устройства для обработки летучих органических соединений, показанного на фиг.3.

Фиг.6 - таблица с результатами, касающимися концентраций оснóвных аминосоединений и летучих органических соединений, оставшихся в декарбонизированном летучем газе в системах для выделения СО₂, использованных в примерах настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления

Далее варианты осуществления изобретения описываются детально со ссылками на чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. В число составных частей следующих вариантов осуществления входят такие составные части, которые могут быть заменены специалистами, а также такие, которые представляют собой по существу эквивалентные составные части.

Первый вариант осуществления

Первый вариант осуществления описывается со ссылками на чертежи. Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму системы для выделения СО₂ согласно первому варианту осуществления.

Как следует из фиг.1, данная система для выделения СО₂ включает в себя охлаждающее устройство 1, абсорбер 2 и регенератор 3. Охлаждающее устройство 1 охлаждает дымовой газ 101, отводимый с какой-либо промышленной установки (не показана), такое как котлоагрегат с охлаждающей водой 102. Абсорбер 2 обеспечивает обедненному раствору 103а абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, представляющего собой водный раствор оснóвного аминосоединения, которое абсорбирует СО₂, возможность вступать в противоточный контакт с дымовым газом 101, в результате чего абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂ в дымовом газе 101. Дымовой газ 101 с уменьшенным количеством СО₂ выводят из абсорбера 2. Регенератор 3 высвобождает СО₂ из богатого раствора 103b абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, который содержит абсорбированный в нем СО₂, в результате чего регенерируют обедненный раствор 103а.

В содержащем СО₂ дымовом газе 101 с помощью нагнетателя дымового газа (не показан) повышается давление и дымовой газ подают в охлаждающее устройство 1. В охлаждающем устройстве 1 дымовой газ 101 вступает в противоточный контакт с охлаждающей водой 102, в результате чего он охлаждается.

Охлаждающая вода 102 накапливается в нижней части охлаждающего устройства 1 и подается с помощью насоса 1а для циркуляции охлаждающей воды в верхнюю часть охлаждающего устройства 1 по трубе 1b для охлаждающей воды, расположенной снаружи охлаждающего устройства 1. После этого охлаждающая вода 102 стекает вниз через сопла 1с, расположенные в верхней части охлаждающего устройства 1, и при этом охлаждающая вода 102 вступает в противоточный контакт с восходящим дымовым газом 101 в насадочном слое 1d, расположенном между соплами 1с и нижней частью охлаждающего устройства 1. Труба 1b для охлаждающей воды оборудована охлаждающим модулем 1е. Охлаждающая вода 102 охлаждается при этом до температуры ниже температуры дымового газа 101, вследствие чего часть воды в дымовом газе 101 конденсируется в охлаждающем устройстве 1 с образованием конденсированной воды. Дымовой газ 101, охлажденный в охлаждающем устройстве 1, выводят из охлаждающего устройства 1 через трубу 1f для дымового газа и затем подают в абсорбер 2.

Абсорбер 2 включает в себя секцию 21 абсорбции СО₂, расположенную в его нижней части, водопромывочную секцию 22, расположенную в центральной части, и секцию 23 обработки абсорбента в верхней части. В секции 21 абсорбции СО₂ дымовой газ 101, поступающий из холодильной установки 1, вступает в противоточный контакт с обедненным раствором 103а абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂ в дымовом газе 101.

Обедненный раствор 103а абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения поступает из регенератора 3 и стекает вниз через сопла 21а. После вступления в противоточный контакт с восходящим дымовым газом 101 в насадочном слое 21b, расположенном между соплами 21а и нижней частью абсорбера 2, обедненный раствор 103а превращается в богатый раствор 103b, содержащий абсорбированный в нем СО₂, после чего богатый раствор 103b собирается в донной части абсорбера 2. Богатый раствор 103b абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, собранный в донной части абсорбера 2, перекачивают с помощью нагнетательного насоса 21d для богатого раствора, находящегося на трубе 21с для богатого раствора, расположенной снаружи абсорбера 2, и подают в регенератор 3. Декарбонизированный дымовой газ 101А с уменьшенным количеством СО₂ поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 21е, где оснóвное аминосоединение абсорбента 103 улавливают в форме тумана, который захватывается декарбонизированным дымовым газом 101А.

В настоящем варианте осуществления водопромывочная секция 22 включает в себя вертикально расположенные первую водопромывочную секцию 22А и вторую водопромывочную секцию 22В. Расположенная ниже первая водопромывочная секция 22А обеспечивает возможность декарбонизированному дымовому газу 101А с уменьшенным количеством СО₂ войти в секции 21 абсорбции СО₂ в противоточный контакт с промывочной водой 104А, в результате чего промывочная вода 104А уменьшает количество захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А оснóвных аминосоединений.

Промывочная вода 104А стекает вниз через сопла 22Аа, в результате чего промывочная вода 104А вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в насадочном слое 22Аb, расположенном между соплами 22Аа и водоприемником 22Ас. Далее промывочная вода 104А собирается в водоприемнике 22Ас. Собранную в водоприемнике 22Ас промывочную воду 104А перекачивают и циркулируют с помощью насоса 22Ае для циркуляции промывочной воды, расположенного на трубе 22Ad для промывочной воды снаружи абсорбера 2, и при этом промывочную воду 104А охлаждают с помощью охлаждающего модуля 22Af, и она вновь стекает вниз через сопла 22Аа. Более детально, промывочная вода 104А циркулирует и вступает в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А, в результате чего происходит уменьшение количества содержащихся в декарбонизированном дымовом газе 101А оснóвных аминосоединений. После уменьшения под действием промывочной воды 104А количества оснóвных аминосоединений декарбонизированный дымовой газ 101А еще раз поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 22Ag, где собирается захваченная в форме тумана декарбонизированным дымовым газом 101А промывочная вода 104А. Кроме оснóвного аминосоединения, используемого в качестве абсорбента, оснóвные аминосоединения включают в себя также низкомолекулярные оснóвные аминосоединения, образующиеся в результате разложения.

Расположенная выше вторая водопромывочная секция 22В обеспечивает возможность прошедшему через первую водопромывочную секцию 22А восходящему декарбонизированному дымовому газу 101А вступить в противоточный контакт с промывочной водой 104В, в результате чего при действии промывочной воды 104В количество захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А оснóвных аминосоединений дополнительно уменьшается.

Промывочная вода 104В стекает вниз через сопла 22Ва, в результате чего промывочная вода 104В вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в насадочном слое 22Вb, расположенном между соплами 22Ва и водоприемником 22Вс. Далее промывочная вода 104В собирается в водоприемнике 22Вс. Собранную в водоприемнике 22Вс промывочную воду 104В перекачивают и циркулируют с помощью насоса 22Ве для циркуляции промывочной воды, расположенного на трубе 22Bd для промывочной воды снаружи абсорбера 2, в процессе чего промывочная вода 104В охлаждается с помощью охлаждающего модуля 22Bf и вновь стекает вниз через сопла 22Ва. Более детально, промывочная вода 104В циркулирует и вступает в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А, в результате чего происходит уменьшение количества содержащихся в декарбонизированном дымовом газе 101А оснóвных аминосоединений. После уменьшения под действием промывочной воды 104В количества оснóвных аминосоединений декарбонизированный дымовой газ 101А еще раз поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 22Bg, где собирается захваченная в форме тумана декарбонизированным дымовым газом 101А промывочная вода 104В.

Во второй водопромывочной секции 22В часть конденсированной воды (*1), образующейся при охлаждении газообразного СО₂, отделенного в регенераторе 3 от абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, или часть конденсированной воды (*2), образующейся при охлаждении дымового газа 101 в охлаждающем устройстве 1, подают в качестве промывочной воды 104В в трубу 22Bd для промывочной воды на участке, расположенном перед холодильным устройством 22Bf. Промывочная вода 104В, сливаемая над водоприемником 22Вс второй водопромывочной секции 22В, выводится в переливную трубу 22Вh, расположенную снаружи абсорбера 2, и затем подается в водоприемник 22Ас первой водопромывочной секции 22А. Промывочная вода 104А, сливаемая над водоприемником 22Ас первой водопромывочной секции 22А, выводится в переливную трубу 22Ah, расположенную снаружи абсорбера 2, и затем подается в низ секции 21 абсорбции СО₂. Водопромывочная секция 22 может включать в себя либо только одну секцию, либо может включать две или более секций.

В секции 23 обработки абсорбента прошедший через водопромывочные секции 22 (22А и 22В) декарбонизированный дымовой газ 101А вступает в противоточный контакт с кислой водой 105. В результате этого остающиеся в декарбонизированном дымовом газе 101А оснóвные аминосоединения реагируют с кислотой в кислой воде 105 с образованием солей оснóвных аминосоединений. Образующиеся соли растворяются в кислой воде 105 и вследствие этого отделяются от декарбонизированного дымового газа 101А. Часть кислой воды 105 (*3), содержащей растворенные в ней оснóвные аминосоединения, подают во вспомогательный регенератор 31d. Во вспомогательном регенераторе 31d к кислой воде 105, содержащей оснóвные аминосоединения, добавляют натриевую щелочь с целью отделения абсорбента на основе оснóвного аминосоединения от соли кислоты и натрия. Таким образом абсорбент на основе оснóвного аминосоединения может рециркулировать к абсорберу 2, а соль кислоты и натрия может быть удалена из системы. Когда в качестве кислоты используется, например, серная кислота, во вспомогательном регенераторе 31d в оснóвном образуются абсорбент на основе оснóвного аминосоединения и сульфат натрия. Часть кислой воды 105, содержащей растворенные в ней оснóвные аминосоединения, может подаваться в устройство 23j для обработки сточной воды, в результате чего оснóвные аминосоединения обезвреживаются и обработанные оснóвные аминосоединения могут выводиться из системы для выделения СО₂.

Кислая вода 105 стекает вниз через сопла 23 а, в результате чего кислая вода 105 вступает в противоточный контакт с восходящим декарбонизированным дымовым газом 101А в насадочном слое 23b, расположенном между соплами 23а и водоприемником 23с. В результате этого кислая вода 105 растворяет оснóвные аминосоединения и образующаяся кислая вода 105 собирается в водоприемнике 23с. Собранную в водоприемнике 23 с кислую воду 105 перекачивают и циркулируют с помощью насоса 23е для циркуляции кислой воды, расположенного на трубе 23d для кислой воды снаружи абсорбера 2 и затем вода стекает вниз через сопла 23а. Более детально, кислая вода 105 проходит через водоциркуляционное устройство, состоящее из сопел 23а, внутренней части абсорбера 2, насадочного слоя 23b, водоприемника 23с, трубы 23d и насоса 23е для циркуляции кислой воды, в результате чего создается маршрут, который позволяет кислой воде 105 циркулировать по этому маршруту и вступать в противоточный контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А. Выпускная труба 23i для кислой воды, служащая для отвода части циркулирующей кислой воды 105, соединена с трубой 23d для кислой воды. Выпускная труба 23i для кислой воды разветвляется на две трубы. Одна из ответвленных труб соединена с вспомогательным регенератором 31d, а другая ответвленная труба соединена с устройством 23j для обработки сточной воды. Более конкретно, часть циркулирующей кислой воды 105 подают во вспомогательный регенератор 31d и устройство 23j для обработки сточной воды.

Поскольку часть кислой воды 105 отводят во вспомогательный регенератор 31d и устройство 23j для обработки сточной воды, жидкость должна восполняться пополняющей водой. В качестве пополняющей воды используют конденсированную воду (*1), образующуюся при отделении газообразного СО₂ от абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения в регенераторе 3, или конденсированную воду (*2), образующуюся при охлаждении дымового газа 103 в охлаждающем устройстве 1. Этим путем оснóвные аминосоединения могут быть собраны без добавления пополняющей воды, забираемой за пределами системы для выделения СО₂.

Кислота в виде кислой воды 105 поступает из подающего кислоту устройства, состоящего из кислотного бака 23f, содержащего хранящийся в нем водный раствор кислоты, трубы 23g и насоса 23h для водного раствора кислоты. Кислоту подают таким образом: в начале измеряют pH кислой воды 105 и затем доводят его до значения, при котором образуются соли оснóвных аминосоединений. Более конкретно, количество подаваемой кислоты регулируют так, чтобы pH кислой воды составлял от 4,0 до 6,5. Примеры водных растворов кислот включают разбавленные серную кислоту, борную кислоту, щавелевую кислоту, угольную кислоту и хлористоводородную кислоту.

Декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ 101В, из которого был выделен абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения, еще раз поднимается вверх и проходит через туманоуловитель 23k, в результате чего собирается содержащая оснóвный амин кислая вода 105 (кислая вода, содержащая растворенные в ней оснóвные аминосоединения) в форме тумана, захватываемого декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В. После этого дымовой газ 101В отводится из выпускной трубы 23m для дымового газа, расположенной снаружи абсорбера 2.

Сточная вода, подаваемая в устройство 23j для обработки сточной воды, представляет собой кислую воду, содержащую оснóвные амины. Поскольку сточная вода содержит N (азот) в высоких концентрациях и имеет высокое значение ХПК (химической потребности в кислороде), ее необходимо обезвреживать. Примеры обезвреживания сточной воды включают биологическую обработку, каталитическое окисление и сжигание жидких отходов. В случае применения способа биологической обработки органический азот (оснóвный амин) может быть превращен в газообразный азот при комнатной температуре и нормальном давлении. Однако площадь, необходимая для установки биологической очистки, слишком велика. Кроме того, поскольку в качестве побочного продукта образуется шлам, необходима обработка шлама.

В случае применения способа каталитического окисления органический азот (оснóвный амин) может быть разложен до газообразного азота и воды в условиях высокой температуры и высокого давления. При этом способ каталитического окисления имеет то преимущество, что площадь для его установки является небольшой и что не образуется никаких побочных продуктов. Однако полное разложение оснóвного аминосоединения представляет трудности и часть оснóвного аминосоединения может оставаться неразложенной.

В случае применения способа сжигания жидких отходов сточную воду распыляют и сжигают вместе с вспомогательным топливом в высокотемпературных условиях. Этот способ является подходящим для обработки сточной воды с высокой ХПК, содержащих большие количества органических компонентов. Более конкретно, газообразный продукт высокотемпературного сжигания, образующийся при сгорании вспомогательного топлива в какой-либо камере сгорания, вдувают в печь, в которую распыляют кислую воду 105, содержащую растворенные в ней оснóвные аминосоединения. В результате этого С (углерод) в органических материалах разлагается до СО₂ (оксида углерода) при высокой температуре, Н (водород) в органических материалах разлагается до Н₂О (воды) и солевое содержимое превращается в пыль. Пыль улавливается после водопоглотительного устройства, растворяется в воде, нейтрализуется и после этого выбрасывается.

Секция 23 обработки абсорбента оборудована измерительным устройством 23n для дымового газа, предназначенным для измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В. Измерительное устройство 23n для дымового газа расположено на трубе 23m для выпуска дымового газа, через которую декарбонизированный-дезаминированный дымовой газ отводят из абсорбера 2 системы для выделения СО₂. Секция 23 обработки абсорбента имеет кроме того устройство 23о для измерения значения pH кислой воды 105. Устройство 23о для измерения pH расположено на трубе 23d, по которой циркулирует кислая вода 105. Секция 23 обработки абсорбента имеет кроме устройство 23р, предназначенное для измерения скорости потока кислой воды 105. Устройство 23р для измерения скорости потока расположено на трубе 23d, по которой циркулирует кислая вода 105. Измерительное устройство 23n для дымового газа, устройство 23о для измерения pH, устройство 23р для измерения скорости потока, насос 23h для водного раствора кислоты и насос 23е для циркуляции кислой воды соединены с блоком 23q управления.

Каждое из устройств для измерения общей концентрации углеводородов, концентрации щелочи и концентрации общего азота в газе может быть использовано в качестве измерительного устройства 23n для дымового газа. Устройство для измерения общей концентрации углеводородов может измерять ту или иную концентрацию с помощью водородного пламенно-ионизационного детектора. Более конкретно, образец газа вводят в водородный пламенно-ионизационный детектор для измерения концентрации неметановых углеводородов после отделения метана от образца газа на газохроматографической колонке. С помощью устройства для измерения общей концентрации углеводородов могут в оснóвном измеряться концентрации аминосоединений и летучих органических соединений (таких как альдегиды).

В устройстве для измерения концентрации щелочи абсорбент (H₂SO₄, серная кислота, Н₃ВО₄, борная кислота) помещают в контейнер и пропускают через абсорбент заданное количество образца газа, в результате чего абсорбент поглощает содержащиеся в образце газа щелочные компоненты. Абсорбент после этого нейтрализуют титрованием нормальным раствором NaOH (гидроксида натрия), определяя содержание щелочи. С помощью устройства для измерения концентрации щелочи можно главным образом измерять концентрации аминосоединений и продуктов их разложения, таких как аммиак.

В устройстве для измерения концентрации общего азота в газе образец газа вводят в слой катализатора окисления с целью окисления всех оснóвных аминосоединений до NO (оксида азота) или NO₂ (диоксида азота). Полученные NO и NO₂ вводят в конвертер с целью превращения NO₂ в NO и детектируют концентрацию общего азота (NO+NO₂) с помощью детектора (хемилюминесцентным методом). Отдельный образец газа, который не пропускают через слой катализатора окисления, вводят непосредственно в конвертер с целью превращения NO₂ в NO и детектируют концентрацию общего азота с помощью детектора (хемилюминесцентным методом). Концентрацию общего азота образца газа, который не вводили в слой катализатора окисления, вычитают из концентрации общего азота образца газа, который вводили в слой катализатора окисления, в результате чего может быть измерена концентрация азота, происходящего от оснóвных аминов.

Блок 23q управления состоит, например, из микрокомпьютера и включает накопительное устройство (не показано), состоящее из оперативной памяти (RAM), постоянной памяти (ROM) и т.д., в которых хранятся программы и данные. Накопительное устройство включает в себя хранящиеся в нем данные по скорости потока для насоса 23е для циркуляции кислой воды. Эти данные по скорости потока используются для определения скорости циркуляционного потока кислой воды 105 для того, чтобы содержащиеся в газе оснóвные аминосоединения растворялись в кислой воде 105 в виде их солей. Накопительное устройство включает в себя также хранящиеся в нем данные, касающиеся насоса 23е для циркуляции кислой воды. Данные по скорости потока используют для определения (в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В) требуемого значения pH или скорости циркуляции кислой воды 105. Требуемое значение pH определяют таким образом, чтобы содержащиеся в газе оснóвные аминосоединения растворялись в кислой воде 105 в виде солей. Скорость циркуляционного потока определяют таким образом, чтобы степень удаления оснóвных аминосоединений из дымового газа 101В достигала заданного значения. Блок 23q управления регулирует скорость подаваемого потока насоса 23h для водного раствора кислоты в соответствии с концентрацией, измеряемой с помощью измерительного устройства 23n для дымового газа и в соответствии с программами и данными, заранее введенными в накопительное устройство. Скорость подаваемого потока поддерживают в режиме, при котором pH кислой воды 105 доводят до заданного значения для образования солей оснóвных аминосоединений. Альтернативным образом, блок 23q управления регулирует скорость подаваемого потока насосом 23е для циркуляции кислой воды в соответствии с концентрацией, измеряемой с помощью измерительного устройства 23n для дымового газа и в соответствии с программами и данными заранее введенными в накопительное устройство. Эту скорость подаваемого потока поддерживают в режиме, при котором получают заданную степень удаления оснóвных аминосоединений.

Регенератор 3 включает в себя расположенное в его нижней половине регенерирующее абсорбент устройство 31. В регенерирующем абсорбент устройстве 31 из богатого раствора 103b выделяется СО₂ с целью регенерирования абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения с получением обедненного раствора 103а, высвобождая тем самым СО₂ из абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СO₂.

Богатый раствор 103b абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения подают через трубу 21с для богатого раствора секции абсорбции СО₂ в абсорбере 2, и он стекает вниз через сопла 31а. После этого богатый раствор 103b проходит через нижний насадочный слой 31b, расположенный между соплами 31а и нижней частью регенератора 3, в результате чего он превращается в обедненный раствор 103а, из которого практически все количество СО₂ было высвобождено в результате эндотермической реакции, инициируемой регенерационным нагревателем 31с, соединенным с нижней частью регенератора 3. Образующийся обедненный раствор 103а собирается в донной части регенератора 3. Вспомогательный регенератор 31d соединен с нижней частью регенератора 3. Часть обедненного раствора 103а нагревается во вспомогательном регенераторе 31d. В процессе этого продукты разложения и т.п. концентрируются и скапливаются в виде шлама, а образующийся пар возвращается в нижнюю часть регенератора 3. Собирающийся в нижней части регенератора 3 обедненный раствор 103а перекачивается нагнетательным насосом 31f для обедненного раствора, расположенным на трубе 31е для обедненного раствора, и подается в абсорбер 2. Во время этой операции обедненный раствор 103а подвергается теплообмену с богатым раствором 103b, подаваемым в регенератор 3 по трубе 21с для богатого раствора, в теплообменнике 4 для теплообмена богатого раствора с обедненным раствором, после чего охлаждается в охлаждающем модуле 31g.

Высвобожденный СО₂ поднимается вверх в регенераторе 3, проходит через верхний насадочный слой 31h и выводится из верхней части регенератора 3. Поскольку СО₂ содержит воду, он охлаждается в конденсаторе 32b, расположенном на линии 32а отвода СО₂. В результате этого содержащаяся в СО₂ вода конденсируется и сконденсированная вода 106 отделяется от СО₂ в СО₂-сепараторе 32 с. Отделенный от конденсированной воды 106 высокочистый СО₂ отводится из системы декарбонизации по линии 32d отвода СО₂ и используется или ликвидируется в последующем процессе. Конденсированная вода 106 перекачивается с помощью насоса 32е для конденсированной воды и часть конденсированной воды 105 подается в регенератор 3 через сопла 32g, расположенные в верхней части регенератора 3, на линии 32f для оросительной воды регенератора. Конденсированная вода 106 имеет очень низкую концентрацию аминов и, следовательно, может быть использована в качестве пополняющей воды для секции 23 обработки абсорбента и водопромывочной секции 22.

Как было описано выше, система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает в себя абсорбер 2 и регенератор 3. Абсорбер 2 включает в себя секцию 21 абсорбции СО₂ и по меньшей мере одну водопромывочную секцию 22 (22А, 22В). Секция 21 абсорбции СО₂ позволяет дымовому газу 101 вступать в контакт с абсорбентом 103 на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂, содержащийся в дымовом газе 101. По меньшей мере одна водопромывочная секция 22 (22А, 22В) позволяет декарбонизированному дымовому газу 101А, в котором количество СО₂ было уменьшено в секции 21 абсорбции СО₂, вступать в контакт с промывочной водой 104А и 104В, в результате чего уменьшаются количества захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А оснóвных аминосоединений. Регенератор 3 высвобождает СО₂, абсорбированный в абсорбенте 103 на основе оснóвного аминосоединения. Система для выделения СО₂ включает кроме того секцию 23 обработки абсорбента, расположенную после водопромывочной секции 22, через которую проходит декарбонизированный дымовой газ. Секция 23 обработки абсорбента позволяет декарбонизированному дымовому газу 101А вступать в контакт с циркулирующей кислой водой 105 с целью дополнительного уменьшения количества оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А.

В системе для выделения СО₂, в случае когда в прошедшем через водопромывочную секцию 22 декарбонизированном дымовом газе 101А остаются оснóвные аминосоединения, эти оснóвные аминосоединения реагируют с кислотой в кислой воде 105 и отделяются от декарбонизированного дымового газа 101А. Благодаря этому концентрация остаточных оснóвных аминосоединений, отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом 101А, может быть дополнительно снижена.

В частности, в системе для выделения СО₂ декарбонизированный дымовой газ 101А вводится в контакт с циркулирующей кислой водой 105 с целью растворения оснóвных аминосоединений в кислой воде 105. Благодаря этому значение pH кислой воды 105 можно легко доводить до интервала, подходящего для получения солей оснóвных аминосоединений, а количества оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, можно эффективным образом уменьшать без использования кислоты в количестве, превышающем эквивалентное количество оснóвных аминосоединений.

Система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает кроме того блок 23q управления для доведения pH кислой воды 105 до заданного значения с целью получения солей оснóвных аминосоединений в результате контакта с декарбонизированным дымовым газом 101А.

Блок 23q управления регулирует насос 23е для циркуляции кислой воды с целью регулирования скорости потока кислой воды 105, которая циркулирует по трубе 23d для кислой воды. Благодаря этому pH, измеряемый с помощью устройства 23о для измерения pH доводят до заданного значения и, следовательно, оснóвные аминосоединения в декарбонизированном дымовом газе 101А могут растворяться в кислой воде 105 в виде их солей.

Система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает кроме того вспомогательный регенератор 31d, в котором к абсорбенту 103 на основе оснóвного аминосоединения из регенератора 3 добавляют натриевую щелочь. Для подачи к вспомогательному регенератору 31d части кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа 101 А, предусмотрена выпускная труба 23i для кислой воды.

В этой системе для выделения СО₂ к содержащей оснóвные аминосоединения кислой воде 105 во вспомогательном регенераторе 31d добавляют натриевую щелочь с целью отделения абсорбента на основе оснóвного аминосоединения от соли кислоты и натрия. Благодаря этому абсорбент на основе оснóвного аминосоединения может рециркулировать к абсорберу 2, а соль кислоты и натрия может быть удалена из системы. В этом случае оснóвные аминосоединения не выбрасываются в атмосферу, а возвращаются на установку, и расход оснóвных аминосоединений может быть, таким образом, уменьшен.

Система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает кроме того устройство 23j для обработки сточной воды с целью обезвреживания кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаляемые из декарбонизированного дымового газа 101А.

В этой системе для выделения СО₂ кислую воду, содержащую оснóвные аминосоединения, подают в устройство для обработки сточной воды, где она обезвреживается. Этим путем могут быть обезврежены оснóвные аминосоединения, а также оснóвные вещества, отличные от оснóвных аминосоединений, например аммиак.

Система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает кроме того туманоуловитель для улавливания кислой воды 105 в форме тумана, который был захвачен декарбонизированным дымовым газом 101А, от которого были отделены оснóвные аминосоединения.

В этой системе для выделения СО₂ предотвращается выброс содержащей оснóвные аминосоединения туманообразной кислой воды 105 вместе с декарбонизированным дымовым газом 101А.

В системе для выделения СО₂ первого варианта осуществления конденсированная вода 106, образующаяся при охлаждении газообразного СО₂, выделенного из абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, или охлаждающая вода (конденсированная вода) 102 для охлаждения дымового газа 101 перед подачей его в секцию 21 абсорбции СО₂ используется в качестве пополняющей воды для кислой воды 105 и подается как циркуляционная вода, циркулирующая в водоциркуляционном устройстве.

В этой системе для выделения СO₂ используется конденсированная вода, которая образуется в системе для выделения СО₂. Благодаря этому оснóвные аминосоединения могут быть собраны без введения пополняющей воды, забираемой за пределами системы для выделения СО₂.

Система для выделения СО₂ первого варианта осуществления включает: измерительное устройство 23n для дымового газа, предназначенное для измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений; и управляющий блок для доведения значения pH кислой воды 105 или скорости потока кислой воды 105 в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, измеряемой с помощью измерительного устройства 23n для дымового газа.

В этой системе для выделения СО₂ pH или скорость циркуляционного потока могут быть доведены до требуемых значений с целью улавливания оснóвных аминосоединений в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, отводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера 2).

Способ выделения СО₂ первого варианта осуществления включает стадии введения дымового газа 101 в контакт с абсорбентом 103 на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂, содержащийся в дымовом газе 101; введение декарбонизированного дымового газа 101А с уменьшенным количеством СО₂ в контакт с промывочной водой 104А и 104В с целью уменьшения количества захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А оснóвных аминосоединений; и высвобождение СО₂ из абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО₂. Этот способ выделения СО₂ включает стадию контактирования циркулирующей кислой воды 105 с декарбонизированным дымовым газом 101А, который был подвергнут операции контактирования декарбонизированного дымового газа 101А с промывочной водой 104А и 104В, с целью дополнительного уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А.

В этом способе выделения СО₂, при условии если в декарбонизированном дымовом газе 101А, который был подвергнут операции приведения декарбонизированного дымового газа 101А с уменьшенным количеством СО₂ в контакт с промывочной водой 104А и 104В с целью уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А, остаются оснóвные аминосоединения, то поскольку эти оснóвные аминосоединения вводят в реакцию с кислой водой 105, для отделения их от декарбонизированного дымового газа 101А, концентрации остаточных оснóвных аминосоединений, выводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом 101А, могут дополнительно снизиться.

В частности, в этом способе выделения СО₂ декарбонизированный дымовой газ 101А вводят в контакт с циркулирующей кислой водой 105, в результате чего оснóвные аминосоединения растворяются в кислой воде 105. Благодаря этому pH кислой воды 105 можно легко довести до значения в интервале, подходящем для получения солей оснóвных аминосоединений, а количества оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, можно эффективным образом уменьшать без использования кислоты в количестве, превышающем эквивалентное количество оснóвных аминосоединений.

В способе выделения СО₂ первого варианта осуществления стадия введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А дополнительно включает операцию доведения pH кислой воды до заданного значения с целью получения солей оснóвных аминосоединений в результате контакта с декарбонизированным дымовым газом.

Операцию доведения pH кислой воды до заданного значения с целью получения солей оснóвных аминосоединений в результате их контакта с декарбонизированным дымовым газом проводят путем доведения скорости потока циркулирующей кислой воды 105. Благодаря этому оснóвные аминосоединения в декарбонизированном дымовом газе 101А могут должным образом растворяться в кислой воде 105 в виде их солей.

В способе выделения СО₂ первого варианта осуществления стадия высвобождения СО₂ из абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения включает в себя операцию добавления к абсорбенту 103 на основе оснóвного аминосоединения натриевой щелочи и кроме того включает операцию подачи на стадию добавления натриевой щелочи части кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа 101А.

В этом способе выделения СО₂ натриевую щелочь добавляют к кислой воде 105, содержащей оснóвные аминосоединения с целью отделения абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения от соли кислоты и натрия. Благодаря этому абсорбент 103 на основе оснóвного аминосоединения может рециркулировать к абсорберу 2, а соль кислоты и натрия может быть удалена из системы. В этом случае оснóвные аминосоединения не выбрасывают в атмосферу, а возвращают в систему и в результате этого расход оснóвных аминосоединений может быть снижен.

Способ выделения первого варианта осуществления кроме того включает следующую после стадии приведения кислой воды 105 в контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А стадию обезвреживания кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа 101А.

В этом способе выделения СО₂ кислую воду, содержащую оснóвные аминосоединения, подают в устройство для обработки сточной воды, где она обезвреживается. Этим путем могут быть обезврежены оснóвные аминосоединения и оснóвные вещества, отличные от оснóвных аминосоединений, например аммиак.

В способе выделения СО₂ первого варианта осуществления стадия введения кислой воды 105 в контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А дополнительно включает операцию улавливания кислой воды 105 в форме тумана, который был захвачен декарбонизированным-дезаминированным дымовым газом 101В, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений.

В этом способе выделения СО₂ можно предотвратить выброс содержащей оснóвные аминосоединения туманообразной кислой воды 105 вместе с декарбонизированным дымовым газом 101В.

В способе выделения СО₂ первого варианта осуществления стадия введения кислой воды 105 в контакт с декарбонизированным дымовым газом 101А дополнительно включает операцию подачи в качестве пополняющей воды для кислой воды 105 конденсированной воды 106, образующейся при охлаждении газообразного СО₂, выделенного из абсорбента 103 на основе оснóвного аминосоединения, или охлаждающей воды (конденсированной воды) 102, используемой для охлаждения дымового газа 101 до того, как в нем будет абсорбирован СО₂.

В этом способе выделения СО₂ используют конденсированную воду, образующуюся в системе для выделения СО₂. Благодаря этому оснóвные аминосоединения могут быть собраны без применения восполняющей воды, забираемой вне системы для выделения СО₂.

Способ выделения первого варианта осуществления кроме того включает стадии измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений; и регулирования значения pH кислой воды 105 и скорости потока кислой воды 105 в соответствии с измеренной концентрацией оснóвных аминосоединений.

В этом способе выделения СО₂ pH или скорость циркуляционного потока могут быть доведены до значения, подходящего для улавливания оснóвных аминосоединений в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, остающихся в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101 В, отводимом из системы для выделения СО₂.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления описан со ссылками на фиг.2, которая представляет собой схематическую диаграмму системы для выделения СО₂ согласно второму варианту осуществления.

Как следует из фиг.2, в дополнение к составным частям системы, описанной выше в первом варианте осуществления, система для выделения СО₂ второго варианта осуществления включает концентрирующее устройство 23r. Остальные составные части системы для выделения СО₂ второго варианта осуществления являются теми же, как и компоненты установки для выделения СО₂ первого варианта осуществления. По этой причине одни и те же составные части системы обозначены теми же ссылочными номерами, а их описание опущено.

Концентрирующее устройство 23r расположено на выпускной трубе для кислой воды и предназначено для подачи кислой воды 105 от трубы 23d для кислой воды водоциркуляционного устройства в секции 23 обработки абсорбента в устройство 23j для обработки сточной воды. Концентрирующее устройство 23r концентрирует кислую воду 105 перед ее направлением на вспомогательный генератор 31d или устройство 23j для обработки сточной воды.

Концентрирующим устройством 23r может быть многокорпусный испаритель или компрессионный пароконденсатор. Многокорпусный испаритель включает в себя множество испарителей. Кислая вода 105 собирается в первом из испарителей, нагревается и испаряется. Концентрированная кислая вода 105 подается в следующий испаритель, а образующийся пар используется в качестве источника тепла для очередного испарителя.

В компрессионном пароконденсаторе образовавшийся в испарителе пар сжимается с помощью компрессора с целью повышения температуры и используется для нагрева в качестве источника тепла. При использовании компрессионного пароконденсатора потребление энергии в процессе концентрации может быть снижено.

Сконцентрированная в концентрирующем устройстве 23r кислая вода 105 подается по выпускной трубе 23i для кислой воды во вспомогательный генератор 31d или в устройство 23j для обработки сточной воды. Образующийся при упаривании кислой воды 105 пар охлаждается с образованием конденсированной воды, после чего конденсированная вода подается в водоприемник 23 с водоциркуляционного устройства по трубе 23s для возвратной воды.

В отличие от описанной выше системы для выделения СО₂ первого варианта осуществления система для выделения СО₂ второго варианта осуществления включает в себя концентрирующее устройство 23r, которое концентрирует содержащую оснóвные аминосоединения кислую воду 105 перед тем, как кислая вода 105 будет направлена во вспомогательный генератор 31d или в устройство 23j для обработки сточной воды.

Преимущества описанной выше системы для выделения СО₂ первого варианта осуществления достигаются также и в системе для выделения СО₂ второго варианта осуществления. Кроме того, количество подаваемой во вспомогательный генератор 31d кислой воды 105 можно уменьшить путем концентрирования кислой воды 105, содержащей растворенные в ней оснóвные аминосоединения, в концентрирующем устройстве 23r. Это может облегчить проведение обработки во вспомогательном генераторе 31d. Иными словами, поскольку количество подаваемой во вспомогательный генератор 31d кислой воды 105 уменьшается, могут быть уменьшены и размеры вспомогательного генератора 31d и может быть снижен расход пара в процессе регенерации во вспомогательном генераторе 31d.

В этой системе для выделения СО₂ кислая вода 105, содержащая растворенные в ней оснóвные аминосоединения, концентрируется в концентрирующем устройстве 23r и благодаря этому может быть уменьшено количество кислой воды 105, подаваемой в устройство 23j для обработки сточной воды. Следовательно, в дополнение к преимуществам системы для выделения СО₂ первого варианта осуществления может быть облегчена обработка в системе 23j для обработки сточной воды. Иными словами, поскольку количество кислой воды 105, подаваемой в устройство 23j для обработки сточной воды, уменьшается, могут быть уменьшены и размеры устройства 23j для обработки сточной воды.

В частности, когда для обработки сточной воды используют способ каталитического окисления или способ сжигания жидких отходов, использование концентрированной кислой воды 105 уменьшает обрабатываемый объем. Это может привести к уменьшению размеров системы, а также уменьшить расход вспомогательного топлива. Например, когда степень концентрирования концентрирующего устройства 23r составляет величину 10, скорость потока, подаваемого в устройство 23j для обработки сточной воды, может быть снижена в 10 раз. Когда используется способ сжигания жидких отходов, количество используемого вспомогательного топлива может быть уменьшено в 10 или более раз.

Способ для выделения СО₂ второго варианта осуществления включает стадии описанного выше способа выделения СО₂ первого варианта осуществления. Способ выделения СО₂ второго варианта осуществления дополнительно включает стадию концентрирования кислой воды 105 перед стадией подачи на стадию добавления натриевой щелочи части кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа 101А.

В этом способе выделения СО₂ производят концентрирование кислой воды 105, содержащей растворенные в ней оснóвные аминосоединения, и соответственно может быть уменьшено количество кислой воды 105, используемой для подачи на стадию добавления натриевой щелочи части кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа 101А. Благодаря этому в дополнение к преимуществам способа выделения СО₂ первого варианта осуществления может быть облегчена обработка по обезвреживанию оснóвных аминосоединений.

Как уже было описано выше, способ выделения СО₂ второго варианта осуществления включает в себя стадии описанного выше способа выделения СО₂ первого варианта осуществления. Способ выделения СО₂ второго варианта осуществления включает стадию концентрирования кислой воды 105, используемой на стадии обезвреживания кислой воды 105, содержащей оснóвные аминосоединения.

В этом способе выделения СО₂ кислую воду 105, содержащую растворенные в ней оснóвные аминосоединения, упаривают и количество кислой воды 105, используемой на стадии обезвреживания оснóвных аминосоединений, может, таким образом, быть уменьшено. Благодаря этому в дополнение к преимуществам способа выделения СО₂ первого варианта осуществления может быть облегчено проведение обработки обезвреживания оснóвных аминосоединений.

Третий вариант осуществления

Третий вариант осуществления описан со ссылками на фиг.3, которая представляет собой схематическую диаграмму системы для выделения СО₂ согласно третьему варианту осуществления. Фиг.4 представляет собой схематическую диаграмму одного из примеров (отгонка при пониженном давлении) системы для обработки летучих органических соединений, показанной на фиг.3. Фиг.5 представляет собой схематическую диаграмму одного из примеров (отгонка с водяным паром) системы для обработки летучих органических соединений, показанной на фиг.3.

Как следует из фиг.3, в дополнение к составным частям описанного выше второго варианта осуществления система для выделения СО₂ третьего варианта осуществления включает устройство 23t для обработки летучих органических соединений (устройство для обработки ЛОС). Остальные составные части системы для выделения СО₂ третьего варианта осуществления являются такими же, что и составные части системы для выделения СО₂ второго варианта осуществления. В связи с этим одни и те же составные части обозначены теми же ссылочными номерами, а их описание опущено. На фиг.3 к системе для выделения СО₂ второго варианта осуществления, включающей описанное выше концентрирующее устройство 23r (см. фиг.2), добавлено устройство 23t для обработки летучих органических соединений. Однако устройство 23t для обработки летучих органических соединений может быть добавлено и к системе для выделения СО₂ первого варианта осуществления, не имеющей концентрирующего устройства 23r (см. фиг.1), или к системе для выделения СО₂ первого варианта осуществления, не имеющей устройства 23j для обработки сточной воды и концентрирующего устройства 23r.

Устройство 23t для обработки летучих органических соединений (устройство для обработки ЛОС) отделяет летучие органические соединения, например альдегид, растворенные в кислой воде 105 вместе с оснóвными аминосоединениями из декарбонизированного дымового газа 101А. Устройство 23t для обработки летучих органических соединений расположено на выпускной трубе 23u для кислой воды, соединенной с трубой 23d для кислой воды и устройством 23j для обработки сточной воды в секции 23 обработки абсорбента.

Устройство 23t для обработки летучих органических соединений может относиться к устройствам для отгонки при пониженном давлении или к устройствам для отгонки с водяным паром. Устройство 23t для обработки летучих органических соединений путем отгонки при пониженном давлении включает в себя отгонное устройство 23t1 и концентрирующее устройство 23t2, как показано на фиг.4. Сопла 23t3 расположены в верхней части отгонного устройства 23t1. Сопла 23t3 соединены с трубой 23d для кислой воды водоциркуляционного устройства через выпускную трубу 23u для кислой воды, имеющую расположенный в ней дроссельный клапан 23t4. Донная часть отгонного устройства 23t1 соединена с водоприемником 23с водоциркуляционного устройства через возвратную трубу 23v. На возвратной трубе 23v расположен возвратный насос 23t5. Сопла 23t6 расположены в верхней части концентрирующего устройства 23t2. Сопла 23t6 соединены с нижней наружной частью концентрирующего устройства 23t2 через трубу 23t7 для сконцентрированной сточной воды. На трубе 23t7 для сконцентрированной сточной воды расположены насос 23t8 для сконцентрированной сточной воды и охлаждающий модуль 23t9, а труба 23t7 для сконцентрированной сточной воды соединена с выпускной трубой 23u для кислой воды со стороны устройства 23j для обработки сточной воды. Верхняя часть отгонного устройства 23t1 соединена с низом центральной части концентрирующего устройства 23t2 через трубу 23t10 для отогнанного газа. На трубе 23t10 для отогнанного газа расположены насос 23t11 для отогнанного газа и манометр 23t12 для измерения давления в верхней части отгонного устройства 23t1. Верхняя часть концентрирующего устройства 23t2 соединена с нижней частью отгонного устройства 23t1 через трубу 23t13 для сконцентрированного газа. В трубе 23t13 для сконцентрированного газа расположен дроссельный клапан 23t14. Отгонное устройство 23t1 и концентрирующее устройство 23t2 могут иметь форму тарельчатой колонны.

Часть кислой воды 105, циркулирующей через водоциркуляционное устройство в устройстве 23t для обработки летучих органических соединений путем отгонки при пониженном давлении, подают в верхнюю часть отгонного устройства 23t1. В отгонном устройстве 23t1 содержащиеся в кислой воде 105 летучие органические соединения проходят от жидкой фазы к газовой фазе с помощью газа, поступающего из трубы 23t13 для концентрированного газа. Вследствие этого концентрации летучих органических соединений в растворе в обратной трубе 23v снижаются и этот раствор возвращается в секцию 23 обработки абсорбента. Содержащий летучие органические соединения газ подается из верхней части отгонного устройства 23t1 в концентрирующее устройство 23t2 через насос 23t11 для отогнанного газа. Поскольку давление в концентрирующем устройстве 23t2 выше, чем давление в отгонном устройстве 23t1, и температура в концентрирующем устройстве 23t2 ниже, чем температура в отгонном устройстве 23t1, летучие органические соединения перемещаются от газовой фазы к жидкой фазе и концентрируются в циркуляционной воде в концентрирующем устройстве 23t2. Содержащий летучие органические соединения газ подается в устройство 23j для обработки сточной воды и затем обезвреживается. Газ с пониженной концентрацией летучих органических соединений поступает с верха концентрирующего устройства 23t2 и подается в отгонное устройство 23t1 через трубу 23t13 для концентрированного газа.

Устройство 23t для обработки летучих органических соединений путем отгонки с паром включает в себя устройство 23t21 для отгонки с паром, ребойлер 23t22, конденсатор 23t23 и бак 23t24 для концентрированного раствора, как показано на фиг.5. Сопла 23t25 расположены в центральной части устройства 23t21 для отгонки с паром. Сопла 23t25 соединены с трубой 23d для кислой воды со стороны устройства для циркуляции воды через выпускную трубу 23u для кислой воды, имеющую расположенный в ней дроссельный клапан 23t26. Донная часть устройства 23t21 для отгонки с паром соединена с водоприемником 23с водоциркуляционного устройства через обратную трубу 23v. На обратной трубе 23v расположены обратный насос 23t27 и охлаждающий модуль 23t28 для обратного раствора. Между выпускной трубой 23u для кислой воды, соединенной со стороной трубы 23d для кислой воды, и возвратной трубой 23v, соединенной с водоприемником 23с, находится теплообменник 23t29. Ребойлер 23t22 используется для нагрева с помощью пара кислой воды 105, собранной в донной части устройства 23t21 для отгонки с паром, и расположен во внутренней нижней части устройства 23t21 для отгонки с паром. Верхняя часть устройства 23t21 для отгонки с паром соединена с трубой 23u со стороны устройства 23j для обработки сточной воды. Конденсатор 23t23 и бак 23t24 для концентрированного раствора расположены на выпускной трубе 23u для кислой воды. На выпускной трубе 23u для кислой воды после бака 23t24 находится насос 23t30 для концентрированного раствора. От участка выпускной трубы 23u для кислой воды после насоса 23t30 для концентрированного раствора ответвляется оросительная труба 23t31. Оросительная труба 23t31 соединена с соплами 23t32, расположенными в верхней части устройства 23t21 для отгонки с паром. В устройстве 23t21 отгонки с паром ниже сопел 23t25 и сопел 23t32 расположены насадочные слои 23t33. Однако устройство 23t21 для отгонки с паром может быть устройством типа тарельчатой колонны.

В этом устройстве 23t для обработки летучих органических соединений путем отгонки с паром часть кислой воды 105, содержащая летучие органические соединения, которая циркулирует через водоциркулирующее устройство, подают в верхнюю часть устройства 23t21 отгонки с паром. В устройстве 23t21 отгонки с паром кислая вода 105, собирающаяся в его донной части, нагревается ребойлером 23t22, а летучие органические соединения испаряются из кислой воды 105 и подаются в верхнюю часть вместе с паром. Кислая вода 105, в которой было уменьшено количество летучих органических соединений, возвращается в секцию 23 обработки абсорбента с помощью возвратного насоса 23t27 через теплообменник 23t29 и затем в охлаждающий модуль 23t28 для возвратного раствора. Пар, содержащий летучие органические соединения, выводят из верхней части устройства 23t21 отгонки с паром и охлаждают в конденсаторе 23t23 с образованием раствора 107, содержащего летучие органические соединения. Раствор 107, содержащий летучие органические соединения, собирают в баке 23t24 для концентрированного раствора. Одновременно часть раствора 107, содержащего летучие органические соединения, подают на орошение в устройство 23t21 отгонки с паром с помощью насоса 23t30 для концентрированного раствора, а часть раствора 107, содержащего летучие органические соединения, подают в устройство 23j для обработки сточной воды и затем обезвреживают.

Как было описано выше, в дополнение к составным частям описанных выше систем для выделения СО₂ первого и второго вариантов осуществления система для выделения СО₂ третьего варианта осуществления включает устройство 23t для удаления летучих органических соединений, предназначенное для уменьшения количеств летучих органических соединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом 101А вместе с оснóвными аминосоединениями, путем введения декарбонизированного дымового газа 101А в контакт с кислой водой 105.

В этой системе для выделения СО₂, в случае когда в декарбонизированном дымовом газе 101А, прошедшем через водопромывочную секцию 22, остаются летучие органические соединения, эти летучие органические соединения вместе с оснóвными аминосоединениями растворяются в кислой воде 105 и отделяются от декарбонизированного дымового газа 101А. Благодаря этому в дополнение к преимуществам описанных выше систем для выделения СО₂ первого и второго вариантов осуществления могут быть дополнительно снижены концентрации летучих органических соединений, выбрасываемых вместе с декарбонизированным дымовым газом 101А.

Система для выделения СО₂ третьего варианта осуществления включает в себя измерительное устройство 23n для дымового газа, которое измеряет концентрацию летучих органических соединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, отводимом с установки для выделения СО₂ (т.е. в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, от которого были отделены летучие органические соединения). Кроме того, система для выделения СО₂ дополнительно включает блок 23q управления, который регулирует работу устройства 23t для обработки летучих органических соединений, в котором количество летучих органических соединений уменьшается в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, измеряемых измерительным устройством 23n для дымового газа.

Измерительное устройство 23n для дымового газа расположено на трубе 23m, из которой дымовой газ (декарбонизированный дымовой газ) 101 отводят из системы для выделения СО₂ (из абсорбера 2). Примеры измерительного устройства 23n для дымового газа включают устройство для измерения общей концентрации углеводородов. Устройство для измерения общей концентрации углеводородов может измерять концентрацию путем введения образца газа в водородный пламенно-ионизационный детектор. Более конкретно, после отделения от образца газа метана на газохроматографической колонке образец газа вводят в водородный пламенно-ионизационный детектор для измерения концентрации неметановых углеводородов. С помощью устройства для измерения общей концентрации углеводородов в оснóвном могут измеряться аминосоединения и летучие органические соединения (такие как альдегиды).

Блок 23q управления состоит, например, из микрокомпьютера и включает накопительное устройство, состоящее из оперативной памяти (RAM), постоянной памяти (ROM) и т.д., в которых хранятся программы и данные. Накопительное устройство включает в себя хранящиеся в нем данные для регулирования в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, остающихся в дымовом газе (декарбонизированном дымовом газе) 101, обработочной емкости устройства 23t для обработки летучих органических соединений с целью обезвреживания летучих органических соединений. Блок 23q управления регулирует на основе концентрации, измеренной с помощью измерительного устройства 23n для дымового газа, и в соответствии с программами и данными, заранее введенными в запоминающее устройство, скорость потока кислой воды 105, подаваемой в устройство 23t для обработки летучих органических соединений. Если устройство 23t для обработки летучих органических соединений принадлежит к типу устройств для отгонки при пониженном давлении, блок 23q управления регулирует внутреннее давление в отгонном устройстве 23t1 и скорость потока возвратного газа из концентрирующего устройства 23t2 таким образом, чтобы они соответствовали изменениям скорости подаваемого потока. Если устройство 23t для обработки летучих органических соединений принадлежит к типу устройств для отгонки с паром, блок 23q управления регулирует количество подаваемого в ребойлер 23t22 пара, таким образом, чтобы оно соответствовало изменениям скорости подаваемого потока.

В этой системе для выделения СО₂ устройство 23t для обработки летучих органических соединений, предназначенное для обезвреживания летучих органических соединений, регулируют в соответствии с концентрациями, измеряемыми с помощью измерительного устройства 23n для дымового газа. Этим путем можно регулировать скорость потока на подаче кислой воды 105, подаваемой в устройство 23t для обработки летучих органических соединений с целью улавливания летучих органических соединений, в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, остающихся в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, отводимом из системы для выделения СО₂ (из абсорбера 2).

В дополнение к стадиям в описанных выше способах выделения СО₂ первого и второго вариантов осуществления способ выделения СО₂ третьего варианта осуществления включает стадию уменьшения количеств летучих органических соединений в декарбонизированном дымовом газе 101А вместе с оснóвными аминосоединениями путем введения декарбонизированного дымового газа 101А в контакт с кислой водой 105.

В этом способе выделения СО₂, при условии, что в декарбонизированном дымовом газе 101А остаются летучие органические соединения, эти летучие органические соединения вместе с оснóвными аминосоединениями растворяются в кислой воде 105 и отделяются от декарбонизированного дымового газа 101А. Благодаря этому в дополнение к преимуществам описанных выше способов выделения СО₂ первого и второго вариантов осуществления в способе выделения СО₂ третьего варианта осуществления можно дополнительно снизить концентрации остаточных летучих органических соединений, отводимых вместе с декарбонизированным дымовым газом 101А.

Способ выделения СО₂ третьего варианта осуществления дополнительно включает стадии измерения концентрации летучих органических соединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, отводимом из системы для выделения СО₂ (т.е. в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, в котором были уменьшены количества оснóвных аминосоединений); и регулирования скорости потока кислой воды 105, подаваемой на стадию уменьшения количеств летучих органических соединений в соответствии с измеряемыми концентрациями летучих органических соединений.

В этом способе выделения СО₂ скорость потока кислой воды, используемой для улавливания летучих органических соединений, может регулироваться в соответствии с концентрацией летучих органических соединений в декарбонизированном-дезаминированном дымовом газе 101В, отводимом с установки для выделения СО₂.

Примеры

В приведенных ниже примерах изучены концентрации оснóвных аминосоединений и летучих органических соединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе, для разных систем для выделения СО₂ (см. фиг.6).

В стандартном примере проводили испытания в системе для выделения СО₂, не имеющей описанной выше секции 23 обработки абсорбента. Концентрация оснóвных аминосоединений, выводимых из абсорбера, была равной 8 ч/млн, концентрация выводимых летучих органических соединений была равной 5 ч/млн. В этом примере испытания проводили в системе для выделения СО₂, показанной на фиг.3. pH кислой воды был установлен равным 5,0, а скорость циркуляционного потока кислой воды из нагнетательного насоса для кислой воды была установлена такой, чтобы отношение жидкость/газ составляло 2,5. Кислую воду подавали в устройство для обработки летучих органических соединений со скоростью потока, равной 20% от скорости циркуляционного потока. В этом случае концентрация выводимых из абсорбера оснóвных аминосоединений составляла 0,2 ч/млн или ниже, а концентрация выводимых летучих органических соединений составляла 0,5 ч/млн или ниже. Как было описано выше, в использованной в примере системе для выделения СО₂ концентрация выводимых из абсорбера оснóвных аминосоединений была равной или меньшей 1/40 от их концентрации в стандартном примере, а концентрация выводимых летучих органических соединений была равной или меньшей 1/10 от их концентрации в стандартном примере.

Как следует из результатов, представленных на фиг.6 в примере, концентрации оснóвных аминосоединений и летучих органических соединений могут быть дополнительно снижены по сравнению с концентрациями этих соединений, остающихся в декарбонизированном дымовом газе.

Применимость в промышленности

Как было описано выше, система для выделения СО₂ и способ согласно настоящему изобретению являются приемлемыми для дополнительного снижения концентраций остающихся в декарбонизированном дымовом газе оснóвных аминосоединений.

Список упоминаемых обозначений

1 охлаждающее устройство

2 абсорбер

21 секция абсорбции СО₂

22 водопромывочная секция

22А первая водопромывочная секция

22В вторая водопромывочная секция

23 секция обработки абсорбента

23а сопло

23b насадочный слой

23с водоприемник

23d труба для кислой воды

23е насос для циркуляции кислой воды

23f кислотный бак

23g труба для раствора

23h насос для водного раствора кислоты

23i труба для водного раствора кислоты

23j устройство для обработки сточной воды

23k туманоуловитель

23m выпускная труба для дымового газа

23n измерительное устройство для дымового газа

23о устройство для измерения pH

23р устройство для измерения скорости потока

23q блок управления

23r концентрирующее устройство

23s труба для возвратной воды

23t устройство для обработки летучих органических соединений

23Та отгонное устройство

23Тb концентрирующее устройство

23Тс сопло

23Td возвратная труба

23Те возвратный насос

23Tf сопло

23Tg труба для сконцентрированной сточной воды

23Th насос для сконцентрированной сточной воды

23Ti охлаждающий модуль

23Тk труба для отогнанного газа

23Тm насос для отогнанного газа

23Тn манометр

23Тр труба для конденсированного газа

23Tq дроссельный клапан

23u выпускная труба для кислой воды

3 регенератор

4 теплообменник между богатым и обедненным растворами

101 дымовой газ

101А декарбонизированный дымовой газ

102 охлаждающая вода

103 абсорбент на основе оснóвного аминосоединения

103b богатый раствор

104А, 104В промывочная вода

105 кислая вода

106 конденсированная вода

107 раствор, содержащий летучие органические соединения

1. Система для выделения СО₂, содержащая:
абсорбер, включающий секцию абсорбции СО₂ и по меньшей мере одну водопромывочную секцию, причем в секции абсорбции СО₂ дымовой газ вступает в контакт с абсорбентом на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует СО₂ в дымовом газе, а в по меньшей мере одной водопромывочной секции декарбонизированный дымовой газ, количество СО₂ в котором было уменьшено в секции абсорбции СО₂, вступает в контакт с промывочной водой для уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом;
регенератор для высвобождения СО₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, содержащего абсорбированный в нем СО₂; и
секцию обработки абсорбента, расположенную после по меньшей мере одной водопромывочной секции, через которую проходит декарбонизированный дымовой газ, причем в секции обработки абсорбента декарбонизированный дымовой газ вступает в контакт с циркулирующей кислой водой для дополнительного уменьшения количества оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом.

2. Система для выделения СО₂ по п.1, дополнительно включающая блок управления для доведения величины рН кислой воды до заданного значения, необходимого для получения солей оснóвных аминосоединений в результате контакта с декарбонизированным дымовым газом.

3. Система для выделения СО₂ по п.1, дополнительно включающая:
вспомогательный регенератор для добавления к абсорбенту на основе оснóвного аминосоединения из регенератора натриевой щелочи и выпускную трубу для кислой воды для подачи во вспомогательный регенератор части кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа.

4. Система для выделения СО₂ по п.3, дополнительно включающая концентрирующее устройство для концентрирования кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, перед подачей кислой воды во вспомогательный генератор.

5. Система для выделения СO₂ по п.1, дополнительно включающая устройство для обработки сточной воды для обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаляемые из декарбонизированного дымового газа.

6. Система для выделения СO₂ по п.5, дополнительно включающая концентрирующее устройство для концентрирования кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, перед подачей кислой воды в устройство для обработки сточной воды.

7. Система для выделения CO₂ по п,1, дополнительно включающая туманоуловитель для улавливания кислой воды в форме тумана, захватываемого декарбонизированным-деаминированным дымовым газом с уменьшенным количеством оснóвных аминосоединений.

8. Система для выделения СО₂ по п.1, в которой конденсированную воду, образованную при охлаждении газообразного СО₂, выделенного из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, или конденсированную воду, образованную при охлаждении дымового газа, подаваемого затем в секцию абсорбции СO₂, подают в качестве пополняющей воды для кислой воды.

9. Система для выделения СO₂ по п.1, дополнительно включающая:
измерительное устройство для дымового газа, предназначенное для измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе с уменьшенным количеством оснóвных аминосоединений; и блок управления для регулирования значения рН кислой воды или скорости потока кислой воды в соответствии с концентрацией оснóвных аминосоединений, измеряемой с помощью измерительного устройства для дымового газа.

10. Система для выделения СO₂ по п.1, дополнительно включающая устройство для удаления летучих органических соединений с целью уменьшения количеств летучих органических соединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом вместе с оснóвными аминосоединениями, путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с кислой водой.

11. Система для выделения СО₂ по п.10, дополнительно включающая:
измерительное устройство для дымового газа, предназначенное для измерения концентрации летучих органических соединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе, с уменьшенным количеством летучих органических соединений и оснóвных аминосоединений; и
блок управления для регулирования скорости потока кислой воды, подаваемой в устройство для удаления летучих органических соединений, в соответствии с концентрацией летучих органических соединений, измеряемой с помощью измерительного устройства для дымового газа.

12. Способ выделения СО₂, включающий стадии:
введение дымового газа в контакт с абсорбентом на основе оснóвного аминосоединения, в результате чего абсорбент на основе оснóвного аминосоединения абсорбирует содержащийся в дымовом газе СО₂;
введение декарбонизированного дымового газа с уменьшенным количеством СO₂ в контакт с промывочной водой, в результате чего снижаются количества захваченных декарбонизированным дымовым газом оснóвных аминосоединений;
высвобождение СO₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения, содержащего растворенный в нем СО₂; и
введение циркулирующей кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом, который был подвергнут операции введения декарбонизированного дымового газа в контакт с промывочной водой для дополнительного уменьшения количеств оснóвных аминосоединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом.

13. Способ выделения СО₂ по п.12, в котором стадия введения циркулирующей кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом преимущественно включает операцию доведения величины рН до заданного значения, необходимого для получения солей оснóвных аминосоединений путем контактирования с декарбонизированным дымовым газом.

14. Способ выделения СO₂ по п.12, в котором стадия высвобождения СО₂ из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения включает операцию добавления натриевой щелочи к абсорбенту на основе оснóвного аминосоединения и
в котором часть кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа, подают на стадию добавления натриевой щелочи.

15. Способ выделения СO₂ по п.14, отличающийся тем, что перед подачей части кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа, на стадию добавления натриевой щелочи осуществляют дополнительную стадию концентрирования кислой воды.

16. Способ выделения СO₂ по п.12, отличающийся тем, что после стадии введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом осуществляют дополнительную стадию обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, удаленные из декарбонизированного дымового газа.

17. Способ выделения СО₂ по п.16, отличающийся тем, что перед стадией обезвреживания кислой воды, содержащей оснóвные аминосоединения, осуществляют дополнительную стадию концентрирования кислой воды.

18. Способ выделения СО₂ по п.12, в котором стадия введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом включает операцию улавливания кислой воды в форме тумана, который захвачен декарбонизированным-деаминированным дымовым газом с уменьшенным количеством оснóвных аминосоединений.

19. Способ выделения СО₂ по п.12, в котором стадия введения кислой воды в контакт с декарбонизированным дымовым газом включает операцию подачи в качестве пополняющей кислую воду воды конденсированной воды, образованной в процессе охлаждения выделенного из абсорбента на основе оснóвного аминосоединения газообразного СО₂, или конденсированной воды, которая используется для охлаждения дымового газа перед абсорбцией в ней СО₂.

20. Способ выделения СО₂ по п.12, дополнительно включающий стадии:
измерения концентрации оснóвных аминосоединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе с уменьшенным количеством оснóвных аминосоединений и регулирования значения рН кислой воды и скорости потока кислой воды в соответствии с измеряемой концентрацией оснóвных аминосоединений.

21. Способ выделения CO₂ по п.12, дополнительно включающий стадию уменьшения количеств летучих органических соединений, захваченных декарбонизированным дымовым газом вместе с оснóвными аминосоединениями, путем введения декарбонизированного дымового газа в контакт с кислой водой.

22. Способ выделения СО₂ по п.21, дополнительно включающий стадии:
измерения концентрации летучих органических соединений в декарбонизированном-деаминированном дымовом газе с уменьшенным количеством оснóвных аминосоединений и
регулирования скорости потока кислой воды, подаваемой на стадию уменьшения количеств летучих органических соединений, в соответствии с измеряемыми концентрациями летучих органических соединений.