Способ очистки газовых выбросов от углекислого газа

Авторы патента:

B01D53/34 - химическая или биологическая очистка отходящих газов

Владельцы патента RU 2786848:

Ксенофонтов Борис Семенович (RU)

Изобретение относится к способам и устройствам очистки газовых выбросов от газообразных загрязнений, в том числе от углекислого газа. Предложенный способ может быть использован в различных отраслях промышленности для очистки газовых выбросов от углекислого газа и других газообразных загрязнений. Предложен способ очистки газовых выбросов от углекислого газа, включающий абсорбцию углекислого газа поглотителем при повышенном давлении и при пониженной температуре с последующей десорбцией при пониженном давлении и при нагревании. На стадии абсорбции в качестве поглотителя используется водный щелочной раствор с рН 7-9. Также используется режим с повышенным давлением 0,3-2,9 МПа и пониженными температурами до 1-10°С. На стадии десорбции используется кислый водный раствор с рН 1-5. Пределы давления составляют 0,01-0,1 МПа, а температуры 20-90°С. Изменение рН водного раствора с щелочного до кислого значения происходит в течение 1-3 минут при воздействии магнитного поля напряженностью в пределах от 300 до 5000 эрстед. Градиент магнитного поля составляет от 10 до 200 эрстед/м. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности очистки газовых выбросов от углекислого газа и снижение затрат на поглотитель. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Предлагаемое изобретение относится к способам и устройствам очистки газовых выбросов от газообразных загрязнений.

Уровень техники

Известны различные способы и устройства очистки газовых выбросов от газообразных загрязнений, в том числе от углекислого газа. Одним из вариантов является способ очистки газовых выбросов по принципу сорбции-десорбции углекислого газа в воде (Перевалов С.Д. Анализ способов очистки газов // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений. - 2020. - Т. 1. - №. 1. - С. 97-104).

В простейшем варианте такой способ включает абсорбер, работающий при повышенном давлении, и десорбер, в котором вследствие снижения давления из воды выделяется углекислый газ. Для рекуперации энергии может иногда использоваться турбина, позволяющая использовать часть энергии за счет снижения давления жидкости и последующего расширения абсорбированного газа.

Основные преимущества такой водной очистки по принципу абсорбции-десорбции: это простота способа и конструкции установки, отсутствие теплообменников и кипятильников; отсутствие расхода тепла; дешевизна растворителя; отсутствие паров дорогого или токсичного растворителя, переходящего в газовую фазу.

Основные недостатки процесса водной очистки по принципу абсорбции-десорбции: это невысокая степень очистки, большие потери газа при высоком давлении вследствие значительного повышения его растворимости; низкая поглотительная емкость воды по углекислому газу.

Известен способ (патент SU 166619. МКИ: B01D 53|14. Пр. 1963.03.02, опубл. 1964.11.19. авторы Карл Хози Дил и др. - прототип), суть которого состоит в следующем. Способ очистки газов от углекислого газа путем сорбции углекислого газа поглотителем с последующей десорбцией под пониженным давлением и при нагревании, причем в качестве поглотителя применяется сульфон.

Существенным недостатком известного способа является невысокая степень очистки газовых выбросов от углекислого газа, а также дороговизна поглотителя.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка нового способа, обеспечивающего увеличение эффективности очистки газовых выбросов от углекислого газа и снижение затрат на поглотитель.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что предложен способ очистки газов от углекислого включающий абсорбцию углекислого газа поглотителем при повышенном давлении и при пониженной температуре с последующей десорбцией при пониженном давлении и при нагревании, отличающийся тем, что на стадии абсорбции в качестве поглотителя используется водный щелочной раствор с рН 7-9 и режим с повышенным давлением 0,3-2,9 МПа и пониженными температурами до 1-10°С, а на стадии десорбции используется кислый водный раствор с рН 1-5 и пределы давления составляют 0,01-0,1 МПа, а температуры 20-90°С, причем изменение рН водного раствора с щелочного до кислого значения происходит в течение 1-3 минут при воздействии магнитного поля напряженностью в пределах от 300 до 5000 эрстед и при этом градиент магнитного поля составляет от 10 до 200 эрстед/м.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ очистки газовых выбросов от углекислого газа включает абсорбции углекислого газа поглотителем при повышенным давлением и при пониженной температуре с последующей десорбцией при пониженном давлении и при нагревании, причем на стадии абсорбции в качестве поглотителя используется водный щелочной раствор с рН 7-9 и режим с повышенным давлением 0,3-2,9 МПа и пониженными температурами до 1-10°С, а на стадии десорбции используется кислый водный раствор с рН 1-5 и пределы давления составляют 0,01-0,1 МПа, а температуры 20-90°С, причем изменение рН водного раствора с щелочного до кислого значения происходит в течение 1-3 минут при воздействии магнитного поля напряженностью в пределах от 300 до 5000 эрстед и при этом градиент магнитного поля составляет от 10 до 200 эрстед/м.

Реализация предлагаемого способа осуществляется путем пропускания газовых выбросов при повышенном давлении 0,3-2,9 МПа через слой водного щелочного раствора, имеющего рН 7-9 и температуру 1-10°С, а затем в течение 1-3 минут рН понижают до значений 1-5 в зоне действия магнитного поля с напряженностью поля 300-5000 эрстед с градиентом поля в пределах от 10 до 200 эрстед/м. Использование магнитного поля с указанными параметрами, как показали наши исследования, позволяет при изменении рН практически за доли минуты привести состояние водного раствора до равновесного, который может далее эффективно использоваться на стадиях абсорбции-десорбции.

При этом абсорбцию проводят в режиме с повышенным давлением 0,3-2,9 МПа и пониженными температурами до 1-10°С, а десорбцию углекислого газа из кислого водного раствора с рН 1-5 проводят при пониженном давлении в пределах 0,01-0,1 МПа и повышенной температуре 20-90°С. Выбранные параметры режимов абсорбции и десорбции были обоснованы при проведении экспериментальных исследований. При значениях параметров, выходящих за пределы заявленных интервалов степень очистки заметно падала и в этой связи необходимо было повторно проводить технологическую операцию очистки газовых выбросов, а, следовательно, повышать эксплуатационные затраты.

Эффективность предлагаемого способа подтверждается нижеприведенными примерами.

Пример 1

Предлагаемый способ осуществляли путем пропускания дымовых газовых выбросов при повышенном давлении 0,3 Мпа через слой водного щелочного раствора, имеющего рН 9 и температуру 10°С, а затем в течение 3 минут рН понижали до значения 5 в зоне действия магнитного поля с напряженностью поля 300 эрстед с градиентом поля 10 эрстед/м. При этом десорбцию углекислого газа проводили из кислого водного раствора с рН 1 при пониженном давлении в пределах 0,01 МПа и повышенной температуре 90°С.

В результате эффективность очистки газовых выбросов от углекислого газа составила 87%.

Пример 2

Предлагаемый способ осуществляли как и в примере 1, за исключением, того, что абсорбцию проводили при давлении 2,9 Мпа, а щелочной раствор имел рН 9 и температуру 10°С, а затем в течение 1 минуты рН понижали до значения 1 в зоне действия магнитного поля с напряженностью поля 5000 эрстед с градиентом поля 200 эрстед/м. При этом десорбцию углекислого газа проводили из кислого водного раствора с рН 5 при пониженном давлении в пределах 0,1 МПа и температуре 20°С.

В результате эффективность очистки газовых выбросов от углекислого газа составила 92,5%.

Пример 3

Предлагаемый способ осуществляли как и в примере 1, за исключением, того, что абсорбцию проводили при давлении 1,6 Мпа, а щелочной раствор имел рН 8 и температуру 6°С, а затем в течение 2 минут рН понижали до значения 3,5 в зоне действия магнитного поля с напряженностью поля 2350 эрстед с градиентом поля 145 эрстед/м. При этом десорбцию углекислого газа проводили из кислого водного раствора с рН 3,5 при пониженном давлении 0,06 МПа и температуре 55°С.

В результате эффективность очистки газовых выбросов от углекислого газа составила 97,9%.

По известному способу эффективность очистки дымовых газовых выбросов составила 72,3%.

Приведенные примеры указывают на эффективность предлагаемого способа очистки газовых выбросов от углекислого газа в заявленных режимах и пределах основных технологических параметров. Повышение эффективности очистки в среднем составляет 10-15%. Кроме того, использование водных растворов на стадиях сорбции-десорбции дешевле, чем использование специальных поглотителей, например, в виде сульфона.

1. Способ очистки газовых выбросов от углекислого газа, включающий абсорбцию углекислого газа поглотителем при повышенном давлении и при пониженной температуре с последующей десорбцией при пониженном давлении и при нагревании, отличающийся тем, что на стадии абсорбции в качестве поглотителя используется водный щелочной раствор с рН 7-9 и режим с повышенным давлением 0,3-2,9 МПа и пониженными температурами до 1-10°С, а на стадии десорбции используется кислый водный раствор с рН 1-5 и пределы давления составляют 0,01-0,1 МПа, а температуры 20-90°С, причем изменение рН водного раствора с щелочного до кислого значения происходит в течение 1-3 минут при воздействии магнитного поля напряженностью в пределах от 300 до 5000 эрстед.

2. Способ очистки газовых выбросов от углекислого газа по п. 1, отличающийся тем, что градиент магнитного поля составляет от 10 до 200 эрстед/м.

Изобретение относится к способу регенерации элементарной серы из отходящего газа от плавления содержащей серу руды. Способ включает промывку и охлаждение отходящего газа разбавленной серной кислотой для получения чистого отходящего газа, содержащего диоксид серы.

Устройство и способ обессеривания природного газа // 2782371

Изобретение относится к устройству и способу обессеривания природного газа. Устройство для обессеривания природного газа содержит: a) систему обессеривания высокосернистого газа, в которой, помимо обессеренного природного газа, образуется сероводородсодержащий кислый газ, b) систему извлечения из кислого газа, образованного в системе обессеривания, элементарной серы и сероводородсодержащего остаточного газа в качестве отходящего газа и c) установку для производства электроэнергии и гипса из остаточного газа или кислого газа или из смеси кислого газа и остаточного газа, при этом устройство дополнительно содержит c1) устройство для выработки электроэнергии, содержащее топочное устройство для сжигания остаточного газа или кислого газа или смеси остаточного газа и кислого газа, при этом энергия, выделяемая при сжигании, по меньшей мере частично используется для выработки электроэнергии, с2) систему обессеривания топочных газов для обессеривания содержащих оксид серы отходящих газообразных продуктов сгорания, выделяющихся при сжигании, путем образования гипса, d) газопроводную систему для подачи кислого газа из системы обессеривания в систему (для извлечения элементарной серы) и в установку для производства электроэнергии и гипса, а также для подачи остаточного газа из системы извлечения элементарной серы в установку для производства электроэнергии и гипса, причем d1) газопроводная система имеет газораспределительное устройство, которое в первом положении подает кислый газ исключительно в систему для извлечения элементарной серы, во втором положении подает кислый газ исключительно в установку для производства электроэнергии и гипса, а в распределительном положении подает первую часть кислого газа в систему для извлечения элементарной серы, а вторую часть кислого газа в установку для производства электроэнергии и гипса.

Способ получения водорода методом конверсии свалочного газа // 2781559

Изобретение может быть использовано для газопереработки и утилизации свалочного газа. Способ получения водорода методом конверсии из свалочного газа включает очищение свалочного газа, заключающееся в удалении органических соединений серы на кобальтомолибденовом катализаторе.

Абсорбент со2 и/или h2s и устройство и способ для извлечения со2 и/или h2s // 2780621

Изобретение относится к к абсорбенту для абсорбции двуокиси углерода (CO2), или сульфида водорода (H2S), или для абсорбции и CO2 и H2S и к устройству и способу для извлечения CO2, или H2S, или и CO2 и H2S. Описан абсорбент для абсорбции присутствующих в газе CO2, или H2S, или как CO2, так и H2S, содержащий в качестве компонентов: (а) вторичный линейный моноамин; (b) третичный линейный моноамин и (с) вторичный циклический диамин, при этом концентрация вторичного линейного моноамина (а) составляет более 30 мас.% и менее 45 мас.%, концентрация третичного линейного моноамина (b) составляет более 15 мас.% и менее 30 мас.%, и вторичный линейный моноамин (а) включает соединение, выбранное по меньшей мере из одного из N-метиламиноэтанола, N-этиламиноэтанола, N-пропиламиноэтанола, N-бутиламиноэтанола; третичный линейный моноамин (b) включают соединение, выбранное по меньшей мере из одного из N-метилдиэтаноламина, N-этилдиэтаноламина, N-бутилдиэтаноламина, 4-диметиламино-1-бутанола, 2-диметиламиноэтанола, 2-диэтиламиноэтанола, 2-ди-н-бутиламиноэтанола, N-этил-N-метилэтаноламина, 3-диметиламино-1-пропанола, 2-диметиламино-2-метил-1-пропанола, и вторичный циклический диамин (с) представляет собой производное пиперазина, которое включает пиперазин (C4H10N2), 2-метилпиперазин (C5H12N2) и 2,5 – диметилпиперазин (C6H14N2) или смесь указанных соединений.

Композитный аминовый абсорбент, способ и устройство для удаления co2 или h2s, либо и co2, и h2s // 2778305

Изобретение относится к композитному аминовому абсорбенту для абсорбции CO2, содержащегося в газе, причём композитный аминовый абсорбент представляет собой водный раствор, содержащий линейный моноамин, диамин и первое соединение, содержащее простую эфирную связь, следующей химической формулы (I): R1-O-(R2-O)n-R3, где: R1 – алкильная группа, имеющая от 2 до 4 атомов углерода, R2 – пропиленовая группа, R3 – водород, n составляет от 1 до 3.

Способ превращения бисульфида в элементарную серу // 2769804

Изобретение относится к регулирующему способу для способа превращения бисульфида в элементарную серу в водном растворе, содержащем сульфид-окисляющие бактерии, в котором обеспечивают электрохимическую ячейку, содержащую катодный электрод, анодный электрод и контрольный электрод, где данные электроды находятся в контакте с данным водным раствором, где некоторый потенциал прикладывают между анодным электродом и катодным электродом или между анодным электродом и контрольным электродом, получая ток между катодным электродом и анодным электродом, где данный ток измеряют между катодным электродом и анодным электродом, поддерживая постоянный потенциал между анодным электродом и катодным электродом или поддерживая постоянный потенциал между анодным электродом и контрольным электродом, где измеренный ток является мерой биоактивности сульфид-окисляющих бактерий в превращении бисульфида в элементарную серу, и адаптируют данный способ в ответ на измеряемый ток.

Способ удаления диоксида углерода и сероводорода из метансодержащих газовых смесей // 2768147

Изобретение относится к способам селективного удаления диоксида углерода и сероводорода из метансодержащих газовых смесей гибридным методом мембранно-абсорбционного газоразделения и может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях химической промышленности. Способ селективного удаления диоксида углерода и сероводорода из метансодержащих газовых смесей, состоящий из мембранно-абсорбционного модуля для газоразделения высокого давления, где процесс удаления диоксида углерода и сероводорода проводится в объеме одного массообменного аппарата, подача питающей газовой смеси осуществляется в мембранно-абсорбционный модуль при абсолютном давлении 5 бар в жидкий абсорбент, находящийся на поверхности непористой мембраны с селективным слоем, при этом удаление диоксида углерода и сероводорода из метансодержащих газовых смесей и регенерация абсорбента происходит без дополнительных энергозатрат в результате создания движущей силы за счет градиента давления и последующей десорбции растворенного газа и его дальнейшего переноса через мембрану.

Способ получения элементарной серы // 2764882

Изобретение относится к способу получения элементарной серы. В способе осуществляют взаимодействие водного раствора, содержащего бисульфид с окисленными сульфид-окисляющими бактериями в анаэробных условиях, в которых получают элементарную серу и восстановленные сульфид-окисляющие бактерии.

Установка и способ очистки газообразного углеводородного сырья от сероводорода и меркаптанов // 2764595

Изобретение относится к установке очистки газообразного углеводородного сырья от сероводорода и меркаптанов, содержащей реактор 6 сероочистки, заполненный раствором катализатора окисления сероводорода и меркаптанов, в серу и дисульфиды соответственно, в органическом растворителе, устройство вывода раствора серы из реактора в блок сепарации серы, и блок сепарации серы, при этом установка содержит, по крайней мере, средства подачи в реактор очищаемых газообразных углеводородов и кислородсодержащего газа, средство вывода из реактора очищенного газа, а блок сепарации серы содержит средство выделения серы, причем в качестве реактора сероочистки использован дисковый пленочный реактор со средствами распределения смеси углеводородного и кислородсодержащего газа по объему реактора, установка дополнительно содержит емкость с раствором катализатора, при этом к первому входу реактора подключены, через смеситель очищаемого углеводородного газа с кислородсодержащим газом, трубопровод подачи газообразного углеводородного сырья на очистку и трубопровод подачи кислородсодержащего газа, на котором установлен побудитель расхода кислородсодержащего газа, емкость с раствором катализатора посредством побудителя подачи раствора катализатора из емкости в реактор и трубопровода подачи раствора катализатора в реактор подключена ко второму входу реактора, первый выход реактора подключен к трубопроводу отвода очищенного углеводородного газа, ко второму выходу реактора подключен трубопровод вывода суспензии серы в блок сепарации серы, первый выход указанного блока сепарации подключен к трубопроводу вывода серы, второй выход указанного блока сепарации подключен к трубопроводу вывода из блока раствора катализатора, причем указанный трубопровод через побудитель рецикла раствора катализатора подключен к третьему входу в реактор.

Устройство и способ совместного извлечения ресурсов серы и водорода из кислого газа, содержащего сероводород // 2762056

Изобретение относится к области разложения и извлечения кислого газа, содержащего сероводород. Изобретение касается устройства, включающего в себя каталитическую установку, установку разделения серы и водорода, установку регенерации амина, трубопроводы, соединяющие вышеупомянутые установки, а также подающие насосы, клапаны и манометры для автоматического управления, расположенные на соединительных трубопроводах.

Устройство и способ обессеривания природного газа // 2782371