УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА Российский патент 2009 года по МПК B01D53/14 B01D53/62 

Описание патента на изобретение RU2343962C2

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок.

Известно устройство для производства углекислого газа из выхлопных газов, содержащее корпус, внутри которого размещены теплообменник и абсорбер, размещенные вне корпуса десорбер с кипятильником в нижней части, холодильник, охлаждаемый потоком наружного воздуха, подаваемого вентилятором, в котором углекислый газ абсорбируется из выхлопных газов многократно циркулирующим абсорбентом (моноэтаноламином), после чего углекислый газ десорбируется из насыщенного абсорбента путем его подогрева и разбрызгивания [1].

К недостаткам известного устройства относятся значительные энергетические затраты и использование дорогих химических реагентов, в результате чего снижается экологическая и экономическая эффективность работы устройства.

Более близким к предлагаемому изобретению является устройство для выделения двуокиси углерода из дымовых газов, содержащее транзитный газоход, в днище которого устроено окно, соединенное верхней кромкой бортов корпуса с коническим днищем (теплообменно-абсорбционного блока), внутри которого сверху вниз, соответственно, размещены вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, распределитель жидкости, абсорбционная секция, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, десорбционно-охладительная секция, заполненная насадкой с малым эквивалентным диаметром, поддон с коническим днищем, в котором размещен отсасывающий зонт, соединенный с вентилятором и осушителем, а днище корпуса соединено трубопроводом через циркуляционный насос с распределителем жидкости [2].

К недостаткам известного устройства относятся его компоновка вместе с газоходом, что влечет за собой значительные затруднения при его размещении, монтаже и эксплуатации, отсутствие вытяжки, затрудняющее отвод дымовых газов из устройства, размещение абсорбционной и десорбционной секций в одном корпусе, влекущее за собой в получаемом углекислом газе значительное количество примесей азота, большой перепад давления в десорбционной секции, обусловливающий неравномерность процесса десорбции по высоте насадки, отсутствие подогревателя насыщенного абсорбента перед десорбцией, требующее создания значительного вакуума в десорбционной секции, отсутствие подпора перед циркуляционным насосом, влекущее за собой повышенные затраты энергии на циркуляцию абсорбента и неустойчивость работы насоса, что, в конечном счете, снижает экономическую эффективность и надежность работы устройства.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности процесса выделения углекислого газа из дымовых газов и увеличение надежности работы установки.

Технический результат достигается тем, что установка для выделения углекислого газа содержит транзитный газоход, соединенный с ним через окно корпус теплообменно-абсорбционного блока, внутри которого сверху вниз помещены вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, распределитель жидкости, абсорбционная секция, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, и поддон с коническим днищем, осушитель, десорбционно-охладительный блок, насос подачи регенерированного абсорбента, связанный трубопроводом с распределителем жидкости абсорбционной секции, причем корпус теплообменно-абсорбционного блока соединен с окном транзитного газохода отдельным подъемным газовым каналом, снабженным шибером, перед теплообменником в корпусе указанного блока устроена приемная камера, верхняя часть поддона этого блока сообщена с атмосферой через вытяжную трубу, снабженную дефлектором, днище последовательно соединено трубопроводами с насосом подачи насыщенного абсорбента, охладителем выпара и конденсатоотводчиком, а десорбционно-охладительный блок соедин с дросселем, внутри корпуса десорбционно-охладительного блока сверху вниз размещены сепарационные элементы, распределитель жидкости, десорбционная секция, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, а днище десорбционно-охладительного блока соединено трубопроводами с насосом подачи регенерированного абсорбента, установленного таким образом, чтобы величина Н разности геодезических отметок между уровнем абсорбента в десорбционно-охладительном блоке и осью этого насоса создавала разрежение, превышающее величину разрежения в корпусе этого блока и распределителе жидкости теплообменно-абсорбционного блока, при этом верхняя часть теплообменно-абсорбционного блока соединена газопроводом с вакуум-насосом, охладителем выпара и осушителем.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом. Установка для выделения углекислого газа содержит транзитный газоход 1, снабженный окном 2, отдельный подъемный газовый канал 3, снабженный шибером 4, теплообменно-абсорбционной блок 5, в корпусе которого сверху вниз по ходу движения газа расположены приемная камера 6, теплообменник 7, распределитель жидкости 8, абсорбционная секция 9, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, поддон с коническим днищем 10, верхняя часть которого сообщается с атмосферой через отдельную вытяжную трубу 11, снабженную дефлектором 12. Днище поддона 10 соединено трубопроводами последовательно по ходу абсорбента через насос подачи насыщенного абсорбента 13, охладитель выпара 14 с конденсатоотводчиком 15, соединенным с трубопроводом насыщенного абсорбента, дроссель 16 с десорбционно-охладительным блоком 17. Внутри корпуса десорбционно-охладительного блока 17 сверху вниз размещены сепарационные элементы 18, распределитель жидкости 19, десорбционная секция 20, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, поддон 21, коническое днище которого соединено трубопроводами с насосом подачи регенерированного абсорбента 22, установленного таким образом, чтобы величина Н разности геодезических отметок между уровнем абсорбента в десорбционно-охладительном блоке 17 и осью этого насоса создавала разрежение, превышающее величину разрежения в корпусе этого блока и распределителе жидкости 8 теплообменно-абсорбционного блока 5, а верхняя часть десорбционно-охладительного блока 17 соединена газопроводами с вакуум-насосом 23, охладителем выпара 14 и осушителем газа 24.

В основу работы предлагаемой установки положен состав дымовых газов, основными компонентами которого на основании опытных данных и расчета состава продуктов сгорания являются азот (76-82) об.%, двуокись углерода (7-14) об.%, водяные пары (5-17) об.%, концентрация которых зависит от вида топлива и способа его сжигания [3, с.15], превышение растворимости двуокиси углерода над растворимостью азота в воде приблизительно в 100 раз [4, с.316], превышение плотности двуокиси углерода над плотностью азота в 1,5 раза, что стимулирует движение молекул двуокиси углерода под действием силы тяжести вниз, а молекул азота вверх [5, с.483], способность газов десорбироваться из абсорбента при понижении давления согласно законам Генри и Дальтона [6, с.289], снижение температуры абсорбента при его дросселировании и частичном испарении, аналогичное охлаждению воды в пароэжекторной холодильной машине [7, с.167], жесткая зависимость сопротивления насадочных аппаратов от эквивалентного диаметра насадки и скорости движения газа [8, с.491], возможность увеличения тяги в дымовой трубе с помощью дефлектора [9, с.106], наличие самотяги в вертикальных газоходах [10, с.183] и зависимость высоты дымовой трубы от количества выбрасываемых дымовыми газами вредных веществ [10, с.465].

Предлагаемая установка для выделения двуокиси углерода из дымовых газов работает следующим образом.

Дымовые газы, количество которых обусловлено производительностью установки, из транзитного газохода 1 через окно 2 при открытии шибера 3 под действием самотяги и разницы температур в транзитном газоходе и корпусе установки 5 поднимаются по выносному подъемному газоходу 3, поступают в приемную камеру 6 теплообменно-абсорбционного блока 5, где равномерно распределяются по газовым каналам теплообменника 7 охлаждаемого, например, дутьевым воздухом или сырой водой, где охлаждаются до температуры, значительно меньшей точки росы, с образованием конденсата, стекающего вниз по стенкам газовых каналов и поступающего вместе с дымовыми газами в абсорбционную секцию 9, заполненную насадкой с большим эквивалентным диаметром, например кольцами Рашига размером 50×50 мм. В абсорбционной секции 9 конденсат смешивается с рециркуляционным охлажденным абсорбентом, подаваемым насосом подачи регенерированого абсорбента 22 из распределителя жидкости 8, образуя абсорбент в количестве, достаточном для обеспечения необходимой плотности орошения, который растекается по поверхности насадки и избирательно поглощает из дымовых газов СО2, одновременно охлаждая их. При этом благодаря наличию больших пустот в насадке абсорбционной секции 9 и небольшой скорости оставшиеся дымовые газы на выходе из нее за счет своей меньшей по сравнению с СО2 плотности поднимаются вверх в отдельную вытяжную трубу 11, откуда за счет разрежения, создаваемого самотягой, разницей температур дымовых газов и окружающего воздуха и воздействия дефлектора 12, дымовые газы удаляются в атмосферу. Под действием силы тяжести насыщенный СО2 абсорбент стекает в поддон 10, откуда насосом 13 подается в охладитель выпара 14, в котором он подогревается за счет тепла конденсации водяных паров выпара и далее направляется в дроссель 16, после которого резко снижается его давление, создавая совместно с вакуум-насосом 23 разрежение, необходимое для проведения процесса десорбции СО2 из насыщенного абсорбента, который с пониженным давлением поступает в десорбционно-охладительный блок 17, через распределитель жидкости 19 распределяется по поверхности насадки десорбционной секции 20, эквивалентный диаметр которой выбирают исходя из минимального гидравлического сопротивления, на поверхности которой из пленки насыщенного абсорбента, стекающей вниз под действием сил тяжести, при разрежении, создаваемом вакуум-насосом 23 в десорбционно-охладительном блоке 17, происходит десорбция большей части СО2 и испарение некоторого количества воды, в результате чего происходит охлаждение и снижение температуры абсорбента, который скапливается в поддоне 21 десорбционно-охладительного блока 17 и насосом подачи регенерированного абсорбента 22 подается на абсорбцию в распределитель жидкости 8 теплообменно-абсорбционного блока 5. Десорбированный СО2 и пары воды (выпар) поднимаются вверх по живому сечению насадки десорбционной секции 20, проходят сепарирующие элементы 18 и вакуум-насосом 23 отсасываются из десорбционно-охладительного блока 17, поднимая свое давление до атмосферного, в результате чего повышается их температура, поступают в охладитель выпара 14, где в результате теплообмена через стенки трубок водяные пары конденсируются, отдавая тепло конденсации насыщенному абсорбенту, причем конденсат, насыщенный СО2, через конденсатоотводчик 15, не пропускающий газовую фазу, поступает в трубопровод насыщенного абсорбента перед насосом подачи насыщенного абсорбента 13, а несконденсировавшаяся часть выпара, состоящая из газообразного СО2, поступает в осушитель 24, откуда осушенный углекислый газ отправляется как конечный продукт потребителю, после чего цикл повторяется.

Полученный углекислый газ может быть использован, например, для восстановления углекислотного баланса в оборотной охлаждающей воде конденсаторов турбин или как товарный продукт, а избыток рециркуляционного конденсата - для декарбонизации в процессе подготовки воды [11, с.406, 506].

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает повышение эффективности процесса выделения углекислого газа из дымовых газов, а также увеличение надежности работы устройства.

Похожие патенты RU2343962C2

название год авторы номер документа
УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 2006
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2317137C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 2001
  • Ежов В.С.
RU2217221C2
КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА И ЕГО УТИЛИЗАЦИИ 2005
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2303747C2
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА, ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА 2007
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2371238C2
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ С КОНВЕРСИЕЙ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В КИСЛОРОД 2013
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2537858C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2012
  • Старших Владимир Васильевич
  • Максимов Евгений Александрович
RU2523202C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА И ОКИСЛОВ СЕРЫ 1999
  • Ежов В.С.
RU2161528C2
Классификатор для разделения очищенных дымовых газов на азот и углекислый газ 2016
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2627892C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, УТИЛИЗАЦИИ ИХ ТЕПЛА И УЛАВЛИВАЕМЫХ КОМПОНЕНТОВ 2000
  • Ежов В.С.
RU2186612C1
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕТАНА 2007
  • Ежов Владимир Сергеевич
RU2371239C2

Реферат патента 2009 года УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессе очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок. Установка включает транзитный газоход, соединенный с ним через окно корпус теплообменно-абсорбционного блока с расположенными сверху вниз по ходу движения газа вертикальным кожухотрубчатым теплообменником, распределителем жидкости, абсорбционной секцией, заполненной насадкой с большим эквивалентным диаметром, и поддоном с коническим днищем, осушитель, десорбционно-охладительный блок, насос подачи регенерированного абсорбента, связанный трубопроводом с распределителем жидкости абсорбционной секции. Корпус теплообменно-абсорбционного блока соединен с окном транзитного газохода подъемным газовым каналом, снабженным шибером, перед теплообменником в корпусе указанного блока размещена приемная камера, верхняя часть поддона этого блока сообщена с атмосферой через вытяжную трубу, снабженную дефлектором, днище последовательно соединено трубопроводами с насосом подачи насыщенного абсорбента, охладителем выпара и конденсатоотводчиком, а десорбционно-охладительный блок соединен с дросселем, внутри корпуса десорбционно-охладительного блока сверху вниз размещены сепарационные элементы, распределитель жидкости, десорбционная секция, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, а днище десорбционно-охладительного блока соединено трубопроводами с насосом подачи регенерированного абсорбента, установленного таким образом, чтобы величина H разности геодезических отметок между уровнем абсорбента в десорбционно-охладительном блоке и осью этого насоса создавала разрежение, превышающее величину разрежения в корпусе этого блока и распределителе жидкости теплообменно-абсорбционного блока, при этом верхняя часть теплообменно-абсорбционного блока соединена газопроводом с вакуум-насосом, охладителем выпара и осушителем. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса и повышении надежности работы установки. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 343 962 C2

Установка для выделения углекислого газа, включающая транзитный газоход, соединенный с ним через окно корпус теплообменно-абсорбционного блока с расположенными сверху вниз по ходу движения газа вертикальным кожухотрубчатым теплообменником, распределителем жидкости, абсорбционной секцией, заполненной насадкой с большим эквивалентным диаметром, и поддоном с коническим днищем, осушитель, десорбционно-охладительный блок, насос подачи регенерированного абсорбента, связанный трубопроводом с распределителем жидкости абсорбционной секции, отличающийся тем, что корпус теплообменно-абсорбционного блока соединен с окном транзитного газохода подъемным газовым каналом, снабженным шибером, перед теплообменником в корпусе указанного блока размещена приемная камера, верхняя часть поддона этого блока сообщена с атмосферой через вытяжную трубу, снабженную дефлектором, днище последовательно соединено трубопроводами с насосом подачи насыщенного абсорбента, охладителем выпара и конденсатоотводчиком, а десорбционно-охладительный блок соединен с дросселем, внутри корпуса десорбционно-охладительного блока сверху вниз размещены сепарационные элементы, распределитель жидкости, десорбционная секция, заполненная насадкой с большим эквивалентным диаметром, а днище десорбционно-охладительного блока соединено трубопроводами с насосом подачи регенерированного абсорбента, установленного таким образом, чтобы величина Н разности геодезических отметок между уровнем абсорбента в десорбционно-охладительном блоке и осью этого насоса создавала разрежение, превышающее величину разрежения в корпусе этого блока и распределителе жидкости теплообменно-абсорбционного блока, при этом верхняя часть теплообменно-абсорбционного блока соединена газопроводом с вакуум-насосом, охладителем выпара и осушителем.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2343962C2

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 2001
  • Ежов В.С.
RU2217221C2
WO 9804339 A1, 05.02.1998
JP 8089756 A, 09.04.1996
Композиция для изготовления штукатурки 1980
  • Какабадзе Нина Александровна
  • Гогия Тамара Григорьевна
SU893971A1

RU 2 343 962 C2

Авторы

Ежов Владимир Сергеевич

Даты

2009-01-20Публикация

2006-12-18Подача