Спосіб виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів і установка для його здійснення
Номер патенту: 94364
Опубліковано: 26.04.2011
Автори: Лавренченко Георгій Костянтинович, Копитін Олексій Валерійович, Федчун Олександр Юрійович
Формула / Реферат
1. Спосіб виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів, який відрізняється тим, що передбачає абсорбцію СО2 із димових газів, стискання абсорбенту, який містить СО2, в насосі, нагрівання його в рекуперативному теплообміннику, десорбцію із розчину парів СО2 і NH3, охолодження парів СО2 і NH3, розподіл їх в ректифікаційній колоні на газоподібний СО2 і рідкий NH3, осушення газоподібного СО2 в блоці адсорбційного осушення і конденсацію його в конденсаторі С02 - випарнику аміаку, що створює кінцевий продукт-рідкий низькотемпературний СО2 за рахунок киплячого аміаку, який надходить із ректифікаційної колони, попередньо переохолодженого і здросельованого до низького тиску, злив рідкого СО2 в ізотермічну ємність, після чого рідкий СО2 видаляють з процесу, а пари СО2 із ізотермічної ємності направляють в блок адсорбційного осушення для регенерації адсорбенту блока осушення, потім пари СО2 змішують з димовими газами, пари аміаку поглинають водою, що
надходить з десорбера, попередньо охолодженою і здросельованою до низького тиску, стискають отриманий таким чином водоаміачний розчин і подають його в абсорбер для абсорбції СО2 із димових газів.
2. Установка для виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів, що містить сполучені між собою абсорбер, насос для стискання і перекачування розчину абсорбенту, рекуперативний теплообмінник, десорбер, холодильник, блок адсорбційного осушення, конденсатор С02-випарник аміаку, дросельний вентиль, ізотермічну ємність, яка відрізняється тим, що установка додатково містить переохолодник, холодильник, абсорбер і ректифікаційну колону, при цьому ректифікаційна колона і блок адсорбційного осушення СО2
установлені між холодильником і конденсатором С02-випарником аміаку, переохолодник установлений між ректифікаційною колоною і дросельним вентилем, а холодильник установлений між рекуперативним теплообмінником та вентилем.
Текст
1. Спосіб виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів, який відрізняється тим, що передбачає абсорбцію СО2 із димових газів, стискання абсорбенту, який містить СО2, в насосі, нагрівання його в рекуперативному теплообміннику, десорбцію із розчину парів СО2 і NH3, охолодження парів СО2 і NH3, розподіл їх в ректифікаційній колоні на газоподібний СО2 і рідкий NH3, осушення газоподібного СО2 в блоці адсорбційного осушення і конденсацію його в конденсаторі СО2 - випарнику аміаку, що створює кін C2 2 (11) 1 3 Відомий спосіб включає спалювання природного газу із утворенням димових газів, охолодження їх і осушення, абсорбцію СО2 із димових газів абсорбентом, стискання в насосі розчину абсорбенту, що містить СО2, до середнього тиску, десорбцію газоподібного діоксиду вуглецю із абсорбенту, за який використовується важкий вуглеводень, наприклад, н-декан, охолодження і зрідження його в конденсаторі СО2-випарнику аміаку за рахунок холоду киплячого аміаку, що надходить із абсорбційної водоаміачної холодильної машини, дроселювання діоксиду вуглецю до тиску його потрійної точки і збору рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю в ізотермічній ємності для наступної видачі споживачеві. Але даний спосіб призначений для отримання рідкого низькотемпературного СО2 і газоподібного N2. Цю задачу він вирішує принципово іншим шляхом. У зв'язку з цим він не може бути вибраний як прототип. Заявникам невідоме рішення, в якому поставлена задача вирішується аналогічно даному винаходу. Виходячи із цього, заявникам невідомі технічні рішення, які можуть бути вибрані аналогом чи прототипом винаходу, що заявляється. Відома установка отримання рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю і газоподібного азоту із димових газів (див. патент України на корисну модель № 7356). По технічній суті вона найбільш близька до винаходу, що заявляється, тобто може розглядатися як прототип. Прототип і установка, що заявляються, мають наступні загальні ознаки (елементи): - абсорбер; - насос для стискання і перекачування розчину абсорбенту; - десорбер; рекуперативний теплообмінник; холодильник; -блок адсорбційного осушення; - конденсатор СО2-випарник аміаку; - дросельний вентиль; - ізотермічна ємність. Але установка-прототип має ті ж недоліки: - великі витрати енергії на осушення всього потоку димових газів; - підвищені витрати у вигляді водяної пари на забезпечення процесу десорбції СО2 із розчину абсорбенту і зрідження його за рахунок роботи абсорбційної холодильної машини; - низька якість рідкого діоксиду вуглецю внаслідок відсутності вологовідділення і осушення. В основу винаходу поставлена задача - створення способу виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів і установки для його здійснення, які забезпечать зниження питомих енерговитрат при його виробництві і підвищення якості діоксиду вуглецю за рахунок його осушення. Поставлена задача вирішена групою винаходів, об'єднаних єдиним винахідницьким задумом, а саме способом виробництва рідкого низькотемпе 94364 4 ратурного діоксиду вуглецю із димових газів і установкою для здійснення даного способу. У першому винаході поставлена задача вирішена в способі виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів, що передбачає абсорбцію СО2 із димових газів, стискання абсорбенту, що містить СО2, в насосі, нагрівання його в рекуперативному теплообміннику, десорбцію із розчину парів СО2 і NH3, охолодження парів СО2 і NH3, розділення їх в ректифікаційній колоні на газоподібний СО2 і рідкий NH3, осушення газоподібного СО2 в блоці адсорбційного осушення і конденсацію (зрідження) його в конденсаторі СО2-випарнику аміаку, що створює кінцевий продукт - рідкий низькотемпературний СО2, за рахунок киплячого аміаку, який надходить із ректифікаційної колони, попередньо переохолодженого і здросельованого до низького тиску, злив рідкого СО2 в ізотермічну ємність, після чого рідкий СО2 видається споживачеві, а пари СО2 із ізотермічної ємності направляють в блок адсорбційного осушення для регенерації адсорбенту блока осушення, потім пари СО2 змішують з димовими газами, пари аміаку поглинають водою, що надходить з десорбера попередньо охолодженою і здросельованою до низького тиску, стискають отриманий таким чином водоаміачний розчин і подають його в абсорбер для абсорбції СО2 із димових газів. У другому винаході поставлена задача вирішена в установці для виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів, що містить сполучені між собою абсорбер, насос для стискання і перекачування розчину абсорбенту, рекуперативний теплообмінник, десорбер, холодильник, блок адсорбційного осушення, конденсатор СО2-випарник аміаку, дросельний вентиль, ізотермічну ємність, тим, що установка додатково містить переохолодник, холодильник, абсорбер і ректифікаційну колону, при цьому ректифікаційна колона і блок адсорбційного осушення СО2 установлені між холодильником і конденсатором СО2випарником аміаку, а переохолодник установлений між ректифікаційною колоною і дросельним вентилем, а холодильник установлений між рекуперативним теплообмінником та вентилем. Поставлена задача вирішується за допомогою способу, який реалізується в установці нового типу і згідно з яким діоксид вуглецю поглинається із димових газів водоаміачним розчином в абсорбері, після чого насичений розчин абсорбенту за допомогою насоса стискається до середнього тиску і через рекуперативний теплообмінник подається на регенерацію в десорбер, в якому за рахунок нагріву водяною парою із розчину абсорбенту виділяється газоподібні діоксид вуглецю і аміак, які направляються в ректифікаційну колону для подальшого розподілу, а збіднений розчин абсорбенту, пройшовши через рекуперативний теплообмінник і холодильник, дроселюється до тиску, близького до атмосферного в абсорбер парів аміаку, в який знизу надходять пари аміаку, що виходять із конденсатора СО2-випарника аміаку після переохолодника рідкого аміаку. З верху ректифікаційної колони газоподібний діоксид вуглецю через попередній холодильник прямує в блок адсорбційного осу 5 шення і далі на зрідження в конденсатор СО2випарник аміаку, що створює кінцевий продукт рідкий низькотемпературний СО2, в якому конденсується за рахунок кипіння рідкого аміаку, що надходить через дросельний вентиль із нижньої частини ректифікаційної колони. Рідкий низькотемпературний діоксид вуглецю після конденсатора СО2-випарника аміаку дроселюється в ізотермічну ємність, з якої видається споживачеві. Холодні пари діоксиду вуглецю із ізотермічної ємності відводяться на охолодження після регенерації адсорберів блока осушення, після чого дроселюються в абсорбер димових газів. Водоаміачний розчин із розчину абсорберу парів аміаку насосом подається в абсорбер димових газів для поглинання СО2. Цикл повторюється. Установка характеризується не тільки оптимальною побудовою її технологічної схеми, але також реалізацією в ній наступних рішень: - застосуванням водоаміачного розчину, який є одночасно робочим тілом установки і холодильним агентом після вилучення із нього NH3, який конденсує газоподібний СО2; - зниженням витрати теплоти у вигляді водяної пари на одночасний процес десорбції СО2 і NH3 із розчину абсорбенту. Газоподібний СО2 при взаємодії з аміаком і водою утворює сольовий розчин карбонату і бікарбонату амонію, які при підведенні теплоти розкладаються на вихідні складові компоненти - СО2, NH3 і Н2О. Витрата теплоти виявляється в 3-5 разів нижче; - організацією процесів одночасного вилучення СО2 із димових газів і зрідження СО2 за рахунок технологічної обв'язки схеми установки; - забезпеченням десорбції СО2 із розчину абсорбенту при високому тиску (2 МПа); - зниженням витрати енергії (водяної пари і електрики), пов'язаної з конденсацією СО2 при тиску 2 МПа, за рахунок відсутності холодильної машини. Установка для виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю зображена на кресленні. Установка містить сполучені між собою за певною схемою абсорбер 1, дросельний вентиль 2, десорбер 3, холодильник 4, ректифікаційну колону 5, блок адсорбційного осушення 6, конденсатор СО2-випарник аміаку 7, дросельний вентиль 8, вентиль 9, переохолодник 10, ізотермічну ємність 11, насос для стискання і перекачування розчину абсорбенту 12, рекуперативний теплообмінник 13, холодильник 14, вентиль 15, абсорбер 16 і насос 17. Спосіб виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю реалізується в роботі описаної установки, яка здійснюється наступним чином. 94364 6 Попередньо охолоджений і промитий у водяному скрубері димовий газ ( на кресленні не показаний) надходить в абсорбер 1. В абсорбері 1 відбувається абсорбція СО2, який міститься в димових газах, водоаміачним розчином, що подається із абсорбера 16 за допомогою насоса 17. Решта компонентів димових газів, очищених від СО2, викидаються в атмосферу. Внаслідок процесу абсорбції утворюється розчин вуглеамонійних сполук, який насосом для стискання і перекачування розчину абсорбенту 12 стискається до тиску 2 МПа і через рекуперативний теплообмінник 13 подається в десорбер 3. В десорбері 3 за рахунок підведення теплоти водяної пари в кип'ятильнику відбувається кипіння розчину абсорбенту з одночасним виділенням парів діоксиду вуглецю і аміаку, які проходять через конденсатор десорбера 3 для зниження винесення вторинних водяних парів, що утворюються. Пари діоксиду вуглецю і аміаку із десорбера 3 прямують в ректифікаційну колону 5 через холодильник 4, в якому частково конденсуються за рахунок охолодження холодною водою. В ректифікаційній колоні 5 пари діоксиду вуглецю підіймаються вгору і прямують в блок адсорбційного осушення 6, а рідкий аміак стікає вниз і через переохолодник 10 дроселюється вентилем 8 в конденсатор СО2-випарник аміаку 7. Після блока адсорбційного осушення 6 газоподібний діоксид вуглецю зріджується в конденсаторі СО2випарнику аміаку 7 за рахунок холоду киплячого аміаку при температурі -30 °С і дроселюється в ізотермічну ємність 11 через вентиль 9. Із ізотермічної ємності 11 рідкий низькотемпературний діоксид вуглецю видається споживачеві, а пари, які утворилися при дроселюванні, подаються на регенерацію блока осушення 6, після чого через дросельний вентиль 2 змішуються з потоком димових газів на вході в абсорбер 1. Пари аміаку із конденсатора СО2-випарника аміаку 7 проходять переохолодник 10 і надходять в абсорбер 16, де поглинаються слабким водоаміачним розчином. Теплота процесу абсорбції відводиться холодильником абсорбера 16. Насичений водоаміачний розчин із абсорбера 16 за допомогою насоса 17 прямує в абсорбер 1 для вилучення СО2 із димових газів. Цикл повторюється. Вказаний спосіб і установка виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів забезпечать питому витрату теплоти на виробництво рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю в кількості 2 ГДж/т СО2, що в 3 рази нижче, ніж в установці-прототипі. При цьому буде забезпечена велика якість рідкого низькотемпературного СО2, шо виробляється, осушення якого буде відповідати температурі точки роси 60°С. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 94364 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod and installation for the production of liquid low-temperature carbon dioxide from flue gases
Автори англійськоюLavrenchenko Heorhii Kostiantynovych, Fedchun Oleksandr Yuriiovych, Kopytin Oleksii Valeriiovych
Назва патенту російськоюСпособ производства жидкого низкотемпературного диоксида углерода из дымовых газов и установка для его осуществления
Автори російськоюЛавренченко Георгий Константинович, Федчун Александр Юрьевич, Копытин Алексей Валериевич
МПК / Мітки
МПК: F25B 11/00, C01B 31/20, C01B 21/02
Мітки: здійснення, газів, димових, спосіб, установка, діоксиду, рідкого, вуглецю, виробництва, низькотемпературного
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-94364-sposib-virobnictva-ridkogo-nizkotemperaturnogo-dioksidu-vuglecyu-iz-dimovikh-gaziv-i-ustanovka-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю із димових газів і установка для його здійснення</a>
Попередній патент: Спосіб одержання 2-бромо-5-(трифлуорометил)тіофену
Наступний патент: Спосіб лікування спазму пірнаючих вінцевих артерій
Випадковий патент: Спосіб тимчасового зупинення кровотечі при аневризмі черевної аорти