RU2537858C2 - Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen - Google Patents
Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537858C2 RU2537858C2 RU2013107089/05A RU2013107089A RU2537858C2 RU 2537858 C2 RU2537858 C2 RU 2537858C2 RU 2013107089/05 A RU2013107089/05 A RU 2013107089/05A RU 2013107089 A RU2013107089 A RU 2013107089A RU 2537858 C2 RU2537858 C2 RU 2537858C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mea
- carbon dioxide
- flue gases
- solution
- oxygen
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 10
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 6
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 4
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001464837 Viridiplantae Species 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N biapenem Chemical compound C1N2C=NC=[N+]2CC1SC([C@@H]1C)=C(C([O-])=O)N2[C@H]1[C@@H]([C@H](O)C)C2=O MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы.The invention relates to a power system and can be used in the processes of cleaning and utilization of flue gases from thermal power plants of thermal power plants to reduce the greenhouse effect of the surrounding atmosphere.
Известен способ очистки дымовых газов от оксидов азота и оксидов серы, включающий в себя охлаждение дымовых газов до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров в трубчатом теплообменнике, насыщение рециркуляционного конденсата озоном и кислородом воздуха, окисление и абсорбцию оксидов азота и оксидов серы насыщенным конденсатом с образованием кислого конденсата, стекающего в поддон, после чего очищенные дымовые газы выводятся в атмосферу, отвод части кислого конденсата из поддона в анионитовый фильтр для очистки от кислотных компонентов, которые выводят в процессе регенерации анионитового фильтра в виде солевого раствора NaNO3.A known method of purification of flue gases from nitrogen oxides and sulfur oxides, including cooling the flue gas to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor in a tubular heat exchanger, saturation of the recirculation condensate with ozone and oxygen, oxidation and absorption of nitrogen oxides and sulfur oxides with saturated condensate with the formation of acid condensate flowing into the pan, after which the cleaned flue gases are discharged into the atmosphere, the part of the acid condensate is drained from the pan to the anion exchange filter for cleaning ki from acidic components, which are removed during the regeneration of the anion exchange filter in the form of a NaNO 3 saline solution.
Устройство, в котором реализуется данный способ, содержит зону обработки в газоходе с размещенными в ней теплообменной секцией, выполненной в виде вертикального трубчатого теплообменника, абсорбционной секцией, выполненной также в виде вертикального трубчатого теплообменника с поддоном и размещенной в них коаксиально подъемной трубой эргазлифта, сепарационной секцией, выполненной в виде вертикального трубчатого теплообменника, причем поддон соединен трубопроводом с анионитовым фильтром [патент РФ №2186612, МКл.4 B01D 53/60, БИПМ №22, 2002].The device that implements this method contains a treatment zone in the flue with a heat exchanger section arranged in it, made in the form of a vertical tubular heat exchanger, an absorption section, also made in the form of a vertical tubular heat exchanger with a pallet and placed in them with a coaxial lifting ergazlift pipe, a separation section made in the form of a vertical tubular heat exchanger, and the pan is connected by a pipe to the anion exchange filter [RF patent No. 2186612, MKl. 4 B01D 53/60, BIPM No. 22, 2002].
Основные недостатки данного способа заключаются в низкой скорости охлаждения дымовых газов и абсорбции вредных примесей - оксидов азота и оксидов серы, обусловленные низкой допустимой скоростью газа при пленочной абсорбции, и невозможность их очистки от диоксида углерода, что снижает экологическую и экономическую эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей.The main disadvantages of this method are the low cooling rate of flue gases and the absorption of harmful impurities - nitrogen oxides and sulfur oxides, due to the low permissible gas velocity during film absorption, and the inability to clean them of carbon dioxide, which reduces the environmental and economic efficiency of cleaning flue gases from harmful impurities.
Основным недостатком известного устройства является отсутствие оборудования для очистки дымовых газов от диоксида углерода, что также снижает экологическую и экономическую эффективность его работы.The main disadvantage of the known device is the lack of equipment for cleaning flue gases from carbon dioxide, which also reduces the environmental and economic efficiency of its work.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является комплексный способ для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода, включающий охлаждение дымовых газов до температуры ниже точки росы с конденсацией водяных паров при дутьевым воздухом и наружным воздухом, где их очищают от большей части оксидов азота в присутствии озона за счет кислотообразования при конденсации водяных паров и абсорбции конденсатом, освобождают от диоксида углерода абсорбцией его раствором МЭА и выбрасывают в атмосферу, карбонизированный раствор нагревают за счет тепла дымовых газов до температуры насыщения при избыточном давлении, дросселируют до атмосферного давления и кипения, подают в декарбонизатор, где он делится на легколетучую фракцию, которая делится на конденсат МЭА и газообразный диоксид углерода, частично подаваемый вентилятором в поглотительную башню, он смешивается с разбрызгиваемым раствором едкого натрия с образованием углекислого натрия (Na2 СО3) и частично подается в чистом виде для реализации потребителям, а декарбонизированный раствор МЭА выводят из куба декарбонизатора, подогреваемого острым паром, смешивают с конденсатом из охладителя выпара и снова подают на абсорбцию, а конденсат водяных паров очищают от кислотных компонентов в анионитовом фильтре и направляют на водоподготовку, причем анионит регенерируют раствором едкого натра с получением азотнокислого натрия.Closer in technical essence to the present invention is a comprehensive method for cleaning flue gases with heat, harmful impurities and carbon dioxide, comprising cooling the flue gases to a temperature below the dew point with condensation of water vapor with blast air and outside air, where they are cleaned of more parts of nitrogen oxides in the presence of ozone due to acid formation during condensation of water vapor and absorption by condensate, are freed from carbon dioxide by absorption of it with an MEA solution and emission they are emitted into the atmosphere, the carbonated solution is heated due to the heat of the flue gases to saturation at overpressure, throttled to atmospheric pressure and boiling, fed to a decarbonizer, where it is divided into a volatile fraction, which is divided into MEA condensate and gaseous carbon dioxide, partially supplied by a fan in an absorption tower, is mixed with the spray by sodium hydroxide to form sodium carbonate (Na 2 CO 3) and partly fed in pure form for sale to customers, and dekarb the lowered MEA solution is removed from the cube of the decarbonizer, heated with hot steam, mixed with condensate from the vapor cooler and again fed to absorption, and the condensate of water vapor is purified from the acid components in the anion exchange filter and sent to water treatment, where the anion exchange resin is regenerated with sodium hydroxide solution to produce sodium nitrate .
Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем газоход, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА) и вертикальным трубчатым теплообменником, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром, по газу - с карбонизатором, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости и каплеотбойник, а днище соединено трубопроводом и первым циркуляционным насосом через подогреватель карбонизированного раствора МЭА и дроссель с декарбонизатором, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости и секции, заполненные насадкой, соответственно, причем верх декарбонизатора соединен трубопроводом с охладителем выпара, который соединен через конденсатосборник и гидрозатвор с верхним распределителем жидкости, а по СО2 - с вентилятором и поглотительной башней, внутри которой помещен диспергатор жидкости, нижний распределитель жидкости декарбонизатора соединен с дросселем, а его днище через трубопровод и второй циркуляционный насос соединено с гидрозатвором охладителя выпара и диспергатором жидкости карбонизатора [патент РФ №2371238, МКл. B01D 53/14, 53/62, 53/75, 53/56, 2003].The proposed method is implemented in a device including a gas duct connected in series with a carbonized monoethanolamine solution (MEA) heater and a vertical tubular heat exchanger, consisting of a tubular air heater and a condenser connected in series through gas from top to bottom, respectively, which is connected by condensate to an anion exchange filter, and by gas with a carbonizer, which is a hollow tower, in the upper part of which there is a liquid dispersant and a droplet eliminator, and the bottom is connected about the pipeline and the first circulation pump through the MEA carbonized solution heater and a throttle with a decarbonizer, inside which are placed the upper and lower liquid distributors and sections filled with a nozzle, respectively, the top of the decarbonizer being connected by a pipeline to the vapor cooler, which is connected through a condensate collector and a water trap to the upper distributor liquid, and for СО 2 - with a fan and an absorption tower, inside which a liquid dispersant is placed, the lower liquid distributor the decarbonizer is connected to the throttle, and its bottom through the pipeline and the second circulation pump is connected to the vapor cooler water lock and carbonizer liquid dispersant [RF patent No. 2371238, MKl. B01D 53/14, 53/62, 53/75, 53/56, 2003].
К недостаткам известного способа относятся незначительная возможность утилизации диоксида углерода путем получения с его помощью углекислого натрия (Na2 СО3), обусловленная ограниченной потребностью последнего в народном хозяйстве, несоизмеримой с выбросами CO2 и невозможность его переработки в экологически безопасные вещества, например кислород (O2), который безвозвратно теряется при образовании CO2, что снижает экономическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов.The disadvantages of this method include the insignificant possibility of utilizing carbon dioxide by producing sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), due to the limited need of the latter in the national economy, incommensurate with CO 2 emissions and the inability to process it into environmentally friendly substances, for example oxygen (O 2 ), which is irretrievably lost during the formation of CO 2 , which reduces the economic and environmental efficiency of flue gas cleaning.
Основным недостатком известного устройства является также невозможность переработки диоксида углерода в экологически безопасные вещества (например, кислород), что снижает экономическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов.The main disadvantage of the known device is the impossibility of processing carbon dioxide into environmentally friendly substances (for example, oxygen), which reduces the economic and environmental efficiency of flue gas treatment.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологической и экономической эффективности процесса очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок.The technical result of the invention is to increase the environmental and economic efficiency of the process of cleaning and utilizing flue gases from thermal power plants.
Технический результат достигается в комплексном способе очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород, включающем охлаждение дымовых газов до температуры ниже точки росы с конденсацией водяных паров в подогревателе карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА), подогреваемом дымовыми газами, и теплообменнике, состоящем из воздухоподогревателя и конденсатора, охлаждаемых дутьевым воздухом и наружным воздухом, соответственно, где они очищаются от большей части оксидов азота в присутствии озона за счет кислотообразования при конденсации водяных паров и абсорбции конденсатом, освобождаются от диоксида углерода абсорбцией его раствором МЭА и сепарацией от уносимых капель в карбонизаторе и выбрасываются в атмосферу; карбонизированный раствор МЭА насосом подается в подогреватель, где нагревается за счет тепла дымовых газов до температуры насыщения при избыточном давлении, дросселируется до атмосферного давления, вскипает и поступает в среднюю часть декарбонизатора, где карбонизированный раствор МЭА делится на легколетучую фракцию, которая в результате конденсации в охладителе выпара, охлаждаемом питательной водой, делится на конденсат МЭА и газообразный диоксид углерода, а декарбонизированный раствор МЭА выводится из куба декарбонизатора, подогреваемого острым паром, смешивается с конденсатом из охладителя выпара и циркуляционным насосом снова подается на абсорбцию; конденсат водяных паров очищается от кислотных компонентов в анионитовом фильтре и направляется на водоподготовку, причем анионит регенерируется раствором едкого натрия, который в результате регенерации превращается в азотнокислый натрий; из охладителя выпара СО2 вентилятором частично в чистом виде выводится из цикла, частично через распределитель подается в окситенк, где, в результате солнечного или искусственного облучения, происходит его взаимодействие с водой, в которой присутствуют фотосинтезирующие водоросли - хлоропласты - и происходит фотосинтез с образованием углеводов и кислорода при световой и темновой фазах фотосинтеза, при этом полученные углеводы постепенно опускаются, образуя осадок в виде водного раствора органической массы, который удаляется через патрубок удаления осадка, а кислород за счет своего удельного веса поднимается вверх, собирается в кислородной головке и выводится их аппарата.The technical result is achieved in a comprehensive method of cleaning and disposal of flue gases with the conversion of carbon dioxide to oxygen, including cooling the flue gas to a temperature below the dew point with condensation of water vapor in the heater carbonized solution of monoethanolamine (MEA), heated by flue gases, and a heat exchanger consisting of an air heater and a condenser cooled by blast air and outside air, respectively, where they are cleaned of most of the nitrogen oxides in the presence of ozone due to it develops acid during condensation of water vapor and absorption by condensate, is freed from carbon dioxide by its absorption by the MEA solution and separation from entrained droplets in the carbonizer and emitted into the atmosphere; The MEA carbonized solution is pumped to the heater, where it is heated due to the heat of the flue gases to saturation temperature at excess pressure, throttled to atmospheric pressure, boils and enters the middle part of the decarbonizer, where the MEA carbonized solution is divided into a volatile fraction, which, as a result of condensation in the cooler the vapor cooled by feed water is divided into MEA condensate and gaseous carbon dioxide, and the decarbonated MEA solution is removed from the decarbonizer cube, screamed with hot steam, mixed with condensate from the vapor cooler and again circulated by the circulation pump for absorption; water vapor condensate is purified from acid components in an anion exchange filter and sent to water treatment, moreover, anion exchange resin is regenerated with sodium hydroxide solution, which, as a result of regeneration, turns into sodium nitrate; from the evaporator cooler, the CO 2 fan is partially withdrawn from the cycle in its pure form, partly fed into the oxytene through the distributor, where, as a result of solar or artificial irradiation, it interacts with water, in which photosynthetic algae — chloroplasts — are present and photosynthesis with the formation of carbohydrates and oxygen during the light and dark phases of photosynthesis, while the resulting carbohydrates gradually sink, forming a precipitate in the form of an aqueous solution of organic matter, which is removed through stalemate ubok remove sediment and oxygen due to its specific weight goes up, going to the head and the oxygen output of the device.
Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем газоход, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА) и вертикальным трубчатым теплообменником, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху - вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром, по газу - с карбонизатором, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости и каплеотбойник, а днище соединено трубопроводом и насосом через подогреватель карбонизированного раствора МЭА и дроссель с декарбонизатором, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости и секции, заполненные насадкой, соответственно, причем верх декарбонизатора соединен трубопроводом с охладителем выпара, который соединен через конденсатосборник и гидрозатвор с верхним распределителем жидкости, а по CO2 - с вентилятором и окситенком, нижний распределитель жидкости декарбонизатора соединен с дросселем, его днище через трубопровод и циркуляционный насос соединено с гидрозатвором охладителя выпара и диспергатором жидкости карбонизатора; окситенк состоит из корпуса с кислородной головкой, изготовленных из светопрозрачного материала, и конусного днища, снабженных патрубками подачи диоксида углерода, выгрузки осадка и подачи подпиточной воды, соответственно, внутри которого расположен распределитель СО2, соединенный с патрубком подачи диоксида углерода;The proposed method is implemented in a device including a gas duct connected in series with a carbonized monoethanolamine solution (MEA) heater and a vertical tubular heat exchanger, consisting of a tubular air heater and a condenser connected in series through gas from top to bottom, respectively, which is connected by gas to an anion exchange filter, by gas - with a carbonizer, which is a hollow tower, in the upper part of which there is a liquid dispersant and a droplet eliminator, and the bottom is connected but the pipeline and the pump through the MEA carbonized solution heater and a throttle with a decarbonizer, inside which are placed the upper and lower liquid distributors and sections filled with a nozzle, respectively, the top of the decarbonizer being connected by a pipeline to the vapor cooler, which is connected through a condensate collector and a water trap to the upper liquid distributor, and for CO 2 - with a fan and oxytene, the lower decarbonizer liquid distributor is connected to the throttle, its bottom through a pipeline and circulation this pump is connected to a vapor cooler water lock and a carbonizer liquid dispersant; the oxytene consists of a body with an oxygen head made of translucent material and a conical bottom, equipped with carbon dioxide supply pipes, discharge of sediment and feed water, respectively, inside which there is a CO 2 distributor connected to the carbon dioxide supply pipe;
В основу работы предлагаемых способа и устройства положены особенности состава дымовых газов теплоэнергетических агрегатов, основными компонентами которых, на основании опытных данных и расчета состава продуктов сгорания, являются азот (76-82)% об., диоксид углерода (7-14)% об., водяные пары (5-17)% об., концентрация которых зависит от вида топлива и способа его сжигания [Н.В. Кузнецов и др. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). - М.: Энергия, 1973, с.15]; высокая растворимость диоксида углерода в растворе моноэтаноламина (МЭА) [Н.В. Атрощенко и др. Методы расчета по технологии связанного азота. - К.: Вища школа, 1978, с.90]; способность газов десорбироваться из абсорбента при повышении температуры и понижении давления согласно законам Генри и Дальтона [А.Н. Плановский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1972, с.289]; взаимодействие раствора едкого натрия с кислотными остатками с образованием соответствующей соли [Н.Н. Абрамов и др. Водоснабжение. - М.: Госстройизд. 1960, с.424] и способность фотосинтезирующих организмов (зеленых растений, водорослей, цианобактерий) улавливать кванты солнечного света и трансформировать их в химическую энергию в процессе фотосинтеза, заключительной стадией которого является синтез углеводов с попутным выделением кислорода из СО2 в присутствии воды [В.П. Комов, В.Н. Шведова. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004, с.210].The work of the proposed method and device is based on the characteristics of the composition of the flue gases of heat power units, the main components of which, based on experimental data and calculation of the composition of the products of combustion, are nitrogen (76-82)% vol., Carbon dioxide (7-14)% vol. water vapor (5-17)% vol., the concentration of which depends on the type of fuel and the method of its combustion [N.V. Kuznetsov et al. Thermal calculation of boiler units (normative method). - M .: Energy, 1973, p.15]; high solubility of carbon dioxide in a solution of monoethanolamine (MEA) [N.V. Atroshchenko et al. Calculation methods using bound nitrogen technology. - K .: Vishka school, 1978, p.90]; the ability of gases to be desorbed from the absorbent with increasing temperature and lowering pressure according to the laws of Henry and Dalton [A.N. Planovsky, P.I. Nikolaev. Processes and devices of chemical and petrochemical technology. - M .: Chemistry, 1972, p. 289]; the interaction of a solution of sodium hydroxide with acid residues with the formation of the corresponding salt [N.N. Abramov et al. Water supply. - M.: Gosstroyizd. 1960, p.424] and the ability of photosynthetic organisms (green plants, algae, cyanobacteria) to capture quanta of sunlight and transform them into chemical energy during photosynthesis, the final stage of which is the synthesis of carbohydrates with the associated release of oxygen from CO 2 in the presence of water [B .P. Komov, V.N. Shvedova. Biochemistry. - M .: Drofa, 2004, p.210].
Устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород изображено на фиг.1.A device for cleaning and disposing of flue gases with the conversion of carbon dioxide into oxygen is shown in figure 1.
Устройство содержит газоход 1, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора МЭА 2 и теплообменником 3, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху-вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром 4, по газу - с карбонизатором 5, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости 6 и каплеотбойник 7. Днище карбонизатора 5 соединено трубопроводом с насосом 8 через подогреватель 2 и дроссель 9 - с декарбонизатором 10, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости 11, 12 и верхняя и нижняя секции, заполненные насадкой 13, соответственно. Верхняя часть декарбонизатора 10 соединена трубопроводом с охладителем выпара 14, охлаждаемым подпиточной водой, который соединен через конденсатосборник 15 с гидрозатвором 16 с верхним распределителем жидкости 11, а по СO2 - с вентилятором 17. Нижний распределитель жидкости 12 соединен с трубопроводом нагретого карбонизированного раствора МЭА через дроссель 9, а днище декарбонизатора 10 через трубопровод и циркуляционный насос 18 соединено с диспергатором жидкости 6 карбонизатора 5. Вентилятор 17 соединен с окситенком 19, состоящим из корпуса 20 и кислородной головки 21, изготовленными из светопрозрачного материала, конусного днища 22, снабженных патрубками подачи диоксида углерода, выгрузки осадка и подачи подпиточной воды 23, 24 и 25, соответственно, внутри которого расположен распределитель CO2 26, соединенный с патрубком подачи диоксида углерода 23.The device comprises a
Очистка и утилизация дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом.Cleaning and disposal of flue gases with the conversion of carbon dioxide into oxygen is carried out in the proposed device as follows.
Дымовые газы, количество которых обусловлено производительностью устройства, из транзитного газохода 1 под напором, создаваемым дымососом (на фиг. 1 не показан), омывают подогреватель карбонизированного раствора МЭА 2, где охлаждаются до температуры близкой к точке росы и поступают в трубное пространство теплообменника 3, вверху которого размещен воздухоподогреватель, охлаждаемый дутьевым воздухом, до температуры 80-85°C, а внизу конденсатор, охлаждаемый наружным воздухом, который выбрасывается в атмосферу, где происходит смешение газов с озоновоздушной смесью, охлаждение с образованием конденсата, стекающего вниз по стенкам труб, окисление оксидов азота до высших, абсорбция их конденсатом и интенсивное кислотообразование в процессе конденсации водяных паров [Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности, под. ред. В.М. Олевского. - М.: Химия, 1985, с. 44]. Из конденсатора очищенные от оксидов азота и охлажденные до температуры 35-45°C, в интервале которой рекомендуется осуществлять абсорбцию CO2 раствором МЭА, дымовые газы поступают в карбонизатор 5, где контактируют в противотоке с разбрызгиваемым из диспергатора 6 8-10% раствором МЭА, который поглощает диоксид углерода и карбонизированный собирается в кубе карбонизатора 5, а очищенные от диоксида углерода до концентрации 3-4% объемных (большая степень очистки экономически нецелесообразна с точки зрения себестоимости целевого продукта - CO2) дымовые газы сепарируются от уносимых капель раствора МЭА в каплеотбойнике 7 и выбрасываются в атмосферу. Конденсат, насыщенный кислотными компонентами, из конденсатора поступает в анионитовый фильтр 4, где очищается от кислотных компонентов и направляется на водоподготовку для последующего использования. При этом регенерация анионита фильтра 4 производится раствором едкого натрия (NaOH) с получением раствора NaNO3, который реализуется как азотное удобрение. Карбонизированный раствор МЭА из куба карбонизатора 5 насосом 8 с давлением выше атмосферного подается в подогреватель карбонизированного раствора МЭА 2, где нагревается до температуры насыщения при развиваемом давлении, поступает в дроссель 9, где его давление снижается до атмосферного, в результате чего он вскипает и в виде парожидкостной смеси через нижний распределитель жидкости 12 подается в декарбонизатор 10, работающий по принципу ректификации [А.Н. Плановский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1972, с.Flue gases, the amount of which is due to the performance of the device, from the
270]. Легкая фракция из нижнего распределителя 12 в парообразном состоянии поднимается в верхнюю секцию, заполненную насадкой 13 (например, кольцами Рашига), где в противотоке с опускающееся жидкостью обогащается CO2, поступает в охладитель выпара 14, охлаждаемый питательной водой, в котором происходит конденсация раствора МЭА, поступающего в конденсатосборник 15 и отделение от него газообразного CO2. Тяжелая фракция из верхнего распределителя 11 в парожидкостном состоянии опускается в нижнюю секцию, заполненную насадкой (например, кольцами Рашига) 13 декарбонизатора 10, где в противотоке с поднимающимся CO2 обогащается раствором МЭА и поступает в куб декарбонизатора 10, который подогревается острым паром (например, паром из сепаратора непрерывной продувки), количество которого незначительно, т.к. предварительно карбонизированный раствор МЭА доводится до кипения дымовых газов при повышенном давлении в подогревателе 2, после чего декарбонизированнй раствор МЭА циркуляционным насосом 18 вновь подается на орошение в карбонизатор 5. Выделенный CO2, из охладителя выпара 14, вентилятором 17 через распределитель 26 подается в окситенк 19, корпус 20 и головка 21 которого выполнены из светопрозрачного материала, пропускающего солнечный свет. В окситенке 19 осуществляется контактирование CO2 с водой, в которой присутствуют фотосинтезирующие водоросли - хлоропласты (например, хлорелла, отличающаяся высокой скоростью усвоения CO2), и в результате солнечного облучения, которое при необходимости заменяется искусственным (источники облучения на фиг. 1 не показаны), происходит фотосинтез, заключительную стадию которого можно выразить стехиометрическим уравнением реакции270]. The light fraction from the
При этом в окситенке 19 в верхней прозрачной зоне происходит световая фаза фотосинтеза, в нижней (конусном днище 22) - темновая (ферментативная) фаза. Полученные углеводы постепенно опускаются, образуя осадок в виде водного раствора органической массы, который удаляется через патрубок 24, а кислород за счет своего удельного веса поднимается вверх, собирается в кислородной головке 21 и выбрасывается в атмосферу или реализуется потребителю. Сырой осадок органической массы направляется на дальнейшую переработку для получения топлива из полученной биомассы или для приготовления корма для животных и далее реализуется потребителям.Moreover, the light phase of photosynthesis occurs in
Таким образом, предлагаемые способ и устройство обеспечивают повышение скорости и степени очистки дымовых газов с одновременной утилизацией вредных компонентов, водяных паров, тепла, диоксида углерода, причем последний конвертируется в кислород, снижая тем самым угрозу парникового эффекта окружающей атмосферы и, в конечном счете, увеличивая экологическую и экономическую эффективность процесса очистки дымовых газов, приближая процесс получения тепла к безотходному производству с замкнутым циклом.Thus, the proposed method and device provide an increase in the speed and degree of purification of flue gases with the simultaneous utilization of harmful components, water vapor, heat, carbon dioxide, the latter being converted into oxygen, thereby reducing the threat of the greenhouse effect of the surrounding atmosphere and, ultimately, increasing environmental and economic efficiency of the flue gas cleaning process, bringing the process of heat generation closer to non-waste production with a closed cycle.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107089A RU2013107089A (en) | 2014-08-27 |
| RU2537858C2 true RU2537858C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=51455934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537858C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714636C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide |
| RU2733774C1 (en) * | 2020-02-13 | 2020-10-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Method of extracting carbon dioxide from flue gases and device for realizing said method |
| RU2788401C1 (en) * | 2019-11-05 | 2023-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630558C2 (en) * | 2015-12-14 | 2017-09-11 | Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" | Determination method of absorber carry-over during process of gas dehydration |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2186612C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components |
| EP1432495A1 (en) * | 2001-10-02 | 2004-06-30 | Union Engineering A/S | Method and device for recovery of thermal from an exothermic carbon dioxide absorption process |
| RU2254161C1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-20 | Курский государственный технический университет | Complex method and device for cleaning and utilization of flue gases |
| RU2371238C2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Complex method and device for smoke gas cleaning with recovery of heat, harmful impurities and carbon dioxide |
-
2013
- 2013-02-18 RU RU2013107089/05A patent/RU2537858C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2186612C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components |
| EP1432495A1 (en) * | 2001-10-02 | 2004-06-30 | Union Engineering A/S | Method and device for recovery of thermal from an exothermic carbon dioxide absorption process |
| RU2254161C1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-20 | Курский государственный технический университет | Complex method and device for cleaning and utilization of flue gases |
| RU2371238C2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Complex method and device for smoke gas cleaning with recovery of heat, harmful impurities and carbon dioxide |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714636C1 (en) * | 2019-11-05 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide |
| RU2788401C1 (en) * | 2019-11-05 | 2023-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Device for thin-layer cultivation of photosynthesizing microorganisms for utilization of carbon dioxide |
| RU2733774C1 (en) * | 2020-02-13 | 2020-10-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Method of extracting carbon dioxide from flue gases and device for realizing said method |
| RU2832939C1 (en) * | 2023-12-26 | 2025-01-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of utilization and processing of flue gases and device for its implementation |
| RU2839864C1 (en) * | 2024-08-20 | 2025-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Plant for utilization of flue gases by photosynthesis of microalgae |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107089A (en) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100551494C (en) | Method and system for removing carbon dioxide from power station flue gas by ammonia method | |
| RU2371238C2 (en) | Complex method and device for smoke gas cleaning with recovery of heat, harmful impurities and carbon dioxide | |
| CN103418235B (en) | Catch the device and method of carbon resource in atmospheric thermodynamics | |
| CN106823754B (en) | Hydrate method for continuously capturing CO in cement kiln flue gas 2 Is equipped with a system | |
| KR101482654B1 (en) | Exhaust gas treating device and waste heat recovery system | |
| CN102000486A (en) | Method for catching carbon dioxide in flue gas by active sodium carbonate and apparatus thereof | |
| NO332812B1 (en) | Amine emission control | |
| NO332159B1 (en) | Process and facilities for energy efficient capture and separation of CO2 from a gas phase | |
| US20110011261A1 (en) | Wet scrubber for carbon dioxide collection | |
| CN215463249U (en) | Partitioned multistage circulating CO2Trapping concentration system | |
| JP2013059726A (en) | Co2 recovery device and co2 recovery method | |
| KR20140031144A (en) | Desulphurization and cooling of process gas | |
| CN106955569B (en) | A kind of hydrate continuously traps CO in cement kiln flue gas2Method | |
| US8317982B2 (en) | FGEPSC (flared, gas exhaust, pneumatic, saturation and condensation) process and system | |
| CN203549850U (en) | Organic waste gas comprehensive disposal system | |
| WO2012073553A1 (en) | Co2 recovery system | |
| CN113374552A (en) | Device system and method for capturing carbon dioxide by amine method and utilizing energy of analytical tower | |
| RU2537858C2 (en) | Complex method and device for cleaning and utilisation of flue gases with conversion of carbon dioxide to oxygen | |
| RU2377058C2 (en) | Device for purification and complex recycling of smoke fumes | |
| CN202465273U (en) | Process system for preparing sulfuric acid from hydrogen sulfide through wet method | |
| CN108854466B (en) | Purification recovery system of dichloromethane waste gas | |
| CN104043316B (en) | A carbon dioxide capture or separation system coupled with low-temperature multiple-effect distillation technology | |
| CN103990372B (en) | Ammonia-based carbon capture system with solar desalination assisted coal-fired power generation | |
| EA020743B1 (en) | Method for recovery of carbon dioxide from a gas using a process gas heated reboiler for carbon dioxide removal in a stripper | |
| CN206652383U (en) | A kind of hydrate continuously traps CO in cement kiln flue gas2Change system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180219 |