ТЩАТЕЛЬНАЯ ОЧИСТКА ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, ВКЛЮЧАЯ УДАЛЕНИЕ CO Российский патент 2010 года по МПК B01D53/14 B01D53/62 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение касается систем и способов тщательной очистки газообразных продуктов сгорания с последующим улавливанием и регенерацией СО₂.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Большая часть энергии, используемой сейчас в мире, получается от сжигания содержащих углерод и водород топлив, таких как уголь, нефть и природный газ. В добавление к углероду и водороду эти топлива содержат кислород, влагу и такие загрязнители, как зола, сера, азотные соединения, хлор, ртуть и другие соединения в следовых количествах. Понимание вредного воздействия загрязнителей, высвобождаемых во время сжигания, инициирует усиление еще более строгих ограничений на выбросы электростанций, нефтеперерабатывающих заводов и других промышленных процессов. Существует увеличивающееся давление на владельцев таких заводов, чтобы достигать приблизительно нулевых выбросов загрязнителей и снижать выброс СО₂.

Достижения техники помогают различным процессам и разработанным технологиям снижать выделение загрязнителей с газообразными продуктами сгорания. Тканевые фильтры, электростатические осадители и мокрые газоочистители обычно используются для улавливания мелкодисперсного вещества, различные химические способы используются для снижения выбросов оксидов серы, HCl и НF, модификации сжигания, способы снижения NО_х используются для снижения выделения NО_х и разрабатываются способы улавливания ртути и других микроэлементов из газообразных продуктов сгорания.

Значительный прогресс был достигнут в последние 20-30 лет и заводы сейчас гораздо чище и безопаснее в отношении окружающей среды, чем в прошлом. Однако существуют растущие указания на то, что даже небольшие концентрации мелкодисперсного вещества и особенно очень мелкодисперсных, менее чем 2,5 микрон размера частиц (РМ 2,5), оксидов серы, кислотного тумана и ртути вредны для здоровья человека и нуждаются в регулировании.

Регулирование остаточных выбросов еще является проблемой и с существующими технологиями стоимость улавливания последних немногих процентов вредных загрязнителей очень высока.

Кроме того, в последние несколько лет существует растущая озабоченность, связанная с накоплением СО₂, парникового газа, в атмосфере. Ускоренный рост концентрации СО₂ в атмосфере связан с растущим использованием таких топлив, как уголь, нефть и газ, которые каждый год высвобождают миллиарды тонн СО₂ в атмосферу.

Снижение выделения СО₂ может быть достигнуто улучшением эффективности утилизации энергии, переходом к топливам с меньшей концентрацией углерода и применением альтернативных, нейтральных в отношении СО₂ источников энергии. Однако вследствие недостаточного прорыва в энергетических технологиях выделяющие СО₂ топлива будут оставаться основным источником энергии в обозримом будущем. Следовательно, требуется низкозатратный низкоэнергетический способ улавливания и изолирования СО₂ для обращения тенденции глобального потепления.

Состояние технологий улавливания СО₂ не подходит для работы с грязными кислородсодержащими газообразными продуктами сгорания низкого давления и с низкой концентрацией СО₂. Доступные коммерческие технологии улавливания СО₂ имеют высокое потребление энергии и высокую стоимость. В случае применения они наложили бы тяжелую нагрузку на стоимость утилизации энергии.

Применимый способ, доступный в настоящее время для улавливания СО₂ после сгорания, представляет собой аминовый способ, использующий моноэтаноламин (МЭА) или подобные амины для реакции с СО₂. МЭА-способ способен достигать высокой эффективности улавливания и генерации концентрированного потока СО₂ для изоляции. Однако данный способ имеет несколько недостатков:

- МЕА-реагент дорог и разлагается в окружении кислорода и СО₂.

- МЕА является коррозионно-активным и может использоваться только в относительно разбавленной форме.

- Реакция МЕА и СО₂ сильноэкзотермичная.

- Регенерация требует много энергии.

- Данный способ расходует много тепла и мощности для собственных нужд.

Стоимость аминового способа и системы очень высока и выход чистой энергии электростанции, оборудованной аминовой системой для улавливания СО₂, сильно снижается.

Чтобы достичь чистого сгорания топлив с почти нулевым выбросом, включая выделение СО₂, требуется низкозатратный низкоэнергетический способ, который:

- Улавливает остаточные загрязнители.

- Улавливает СО₂ и высвобождает его в концентрированной форме с высоким давлением для изоляции.

Соответственно, разработка новых систем и способов, преодолевающих настоящие проблемы и недостатки, рассматривалась бы как прогресс в данной области техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет собой комплексный способ и устройство для эффективного и экономичного снижения остаточных выбросов, таких как SО₂, SО₃, HCl, HF и мелкодисперсное вещество, включая РМ 2,5, в газообразных продуктах сгорания после обычных систем регулирования загрязнения воздуха до почти нулевых уровней. Дополнительно устройство настоящего изобретения снижает выделение СО₂ путем его улавливания и доставки на изоляцию в концентрированной форме и при высоком давлении. Цель данного изобретения заключается в том, что данный способ должен являться относительно несложным, использовать дешевый реагент, не генерировать дополнительных потоков отходов и, наиболее важно, иметь низкую стоимость и низкие затраты энергии.

Настоящее изобретение представляет собой мокрый способ и устройство, где насыщенные газообразные продукты сгорания после обычного оборудования и системы регулирования загрязнения воздуха охлаждаются гораздо ниже окружающей температуры насыщения. Данное охлаждение достигается непосредственным контактом с холодной водой в предназначенных сосудах. Непосредственный контакт между газом и жидкостью, совмещенный с интенсивной конденсацией влаги из насыщенного газа, представляет собой очень эффективный мокрый газоочиститель. Возможно, такие щелочные материалы, как карбонат натрия или аммония, могут добавляться в охладитель непосредственного контакта, чтобы усилить улавливание кислотных частиц в газе. Непосредственное охлаждение до низкой температуры может достигаться в одну или большее количество стадий охлаждения. Непрерывный отвод из охладителя непосредственного контакта предотвращает накопление захваченных загрязнителей в охладителях непосредственного контакта.

В предпочтительном варианте осуществления охлажденная вода будет генерироваться в башенных охладителях с дополнительным охлаждением до низкой температуры в диапазоне от 0 до 20 или даже от 0 до 10 градусов Цельсия путем эффективного механического сжатия пара, когда вода сама используется в качестве охладителя.

В соответствии с настоящим изобретением охлаждение газа существенно снижает содержание влаги. Охлажденный газ с низкой влажностью имеет относительно малый объем и относительно высокую концентрацию СО₂, тем самым делая эффективное улавливание СО₂ легче и дешевле.

Изобретение дополнительно включает в себя массоперенос и реакцию газообразного СО₂ из газообразных продуктов сгорания с обедненным по СО₂ аммонизированным раствором с образованием обогащенного по СО₂ аммонизированного раствора. Согласно настоящему изобретению реакция поглощения протекает в поглотителе СО₂, работающем при приблизительно атмосферном давлении и низкой температуре предпочтительно в температурном диапазоне от 0 до 20 или даже от 0 до 10 градусов Цельсия. Низкая температура усиливает массоперенос СО₂ в раствор, существенно снижая давление пара аммиака и предотвращая его испарение в газовый поток. Один или большее количество стадий поглощения СО₂ могут использоваться в зависимости от требований эффективности улавливания.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением давление обогащенного по СО₂ раствора из поглотителя СО₂ повышают посредством насоса высокого давления до диапазона от 30 до 2000 psi (фунт/кв.дюйм) и его нагревают до температурного диапазона от 50 до 200 градусов Цельсия и предпочтительно до температурного диапазона от 100 до 150 градусов Цельсия. При вышеуказанных условиях СО₂ отделяется от раствора и выделяется в виде относительно чистого газового потока высокого давления. Газовый поток СО₂ высокого давления содержит низкую концентрацию аммиака и водяного пара, которые могут возвращаться холодной промывкой газового потока СО₂.

Реакция регенерации является эндотермической. Однако теплота реакции мала и общее поглощение тепла процесса относительно мало. Кроме того, регенерация высокого давления минимизирует испарение аммиака и воды, минимизируя затраты энергии в процессе. Также низкопотенциальное тепло может использоваться для регенерации СО₂, чтобы дополнительно уменьшить воздействие улавливания СО₂ на общую эффективность завода. Обедненный по СО₂ раствор, используемый в поглотителе для улавливания СО₂, содержит мольное отношение NН₃/СО₂ в диапазоне от 1,5 до 4,0 и предпочтительно в диапазоне от 1,5 до 3,0. Обогащенный по СО₂ раствор, подаваемый на регенерацию, содержит мольное отношение NН₃/СО₂ в диапазоне от 1,0 до 2,0 и предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 1,5.

Настоящее изобретение имеет преимущество высокоэффективного низкозатратного улавливания остаточных загрязнителей из газообразных продуктов сгорания с последующим высооэффективным низкозатратным улавливанием и регенерацией СО₂. Низкотемпературное поглощение и регенерация высокого давления являются критичными для успешного выполнения данного способа и устройства. Простая низкозатратная и эффективная система имеет заметное преимущество над другими способами очистки и улавливания СО₂ и является реальным прорывом в достижении задачи почти нулевого выделения загрязнителей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и другие преимущества данного изобретения станут более очевидными из последующего описания, взятого в соединении с сопутствующими чертежами, в которых:

Фиг.1. представляет собой схематическое изображение комплексной установки для улавливания остаточных загрязнителей и СО₂ из газообразных продуктов сгорания после обычных установок регулирования загрязнения воздуха. Система включает в себя очистку газа, поглощение СО₂ и регенерацию СО₂.

Фиг.2. представляет собой схематическое изображение устройств для охлаждения газа и для глубокой очистки от остаточных загрязнителей.

Фиг.3. представляет собой схематическое изображение устройств улавливания и регенерации СО₂. Оно включает в себя поглотитель СО₂, который работает при низкой температуре, и регенератор СО₂, который работает при умеренной температуре и высоком давлении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением обеспечиваются способ и устройство для удаления большинства загрязнителей, включая СО₂, из газовых потоков. Эти газы обычно являются результатом сгорания или газификации угля, жидких топлив, газообразных топлив и органических отходов. Загрязнители включают в себя остатки, например, SО₂, SО₃, HCl, HF, CO₂, мелкодисперсного вещества, включая РМ 2,5, ртути и других летучих веществ. Высокая эффективность удаления загрязнителей достигается насыщением и эффективным охлаждением газа ниже его температуры адиабатического насыщения и преимущественно так низко, как от 0 до 20 или даже от 0 до 10 градусов Цельсия. Мелкие частицы и кислый туман представляют собой центры зародышеобразования для конденсации воды. Таким образом, практически все мелкие частицы и кислый туман удаляются из потока газа. Низкая температура создает окружающую среду с низким давлением пара SО₂, SО₃, HCl, HF, ртути и других летучих веществ, которые тоже конденсируются в холодной воде.

Охлаждение текущего газа делает возможным улавливание СО₂ в обедненный по СО₂ аммонизированный раствор или суспензию. Поглощение СО₂ достигается при низкой температуре, предпочтительно такой низкой, как от 0 до 20 градусов Цельсия, или такой низкой, как от 0 до 10 градусов Цельсия. Поглотитель регенерируется повышением температуры раствора или суспензии до диапазона от 50 до 200 градусов Цельсия и давления в диапазоне от 30 до 2000 psi (фунт/кв.дюйм). Низкая температура поглощения и высокое давление регенерации приводят к высокой эффективности улавливания СО₂, низкому расходу энергии и низким потерям аммиака за счет испарения.

Поглощение СО₂ происходит в водной системе NН₃-СО₂-Н₂О, где аммиак может быть в форме иона аммония NН₄ ⁺, или в форме растворенного молекулярного NН₃. СО₂ может быть в форме карбоната СО₃ ⁼, бикарбоната НСО₃ ^-, или в форме растворенного молекулярного СО₂. Емкость раствора в поглощении СО₂ и форма, в которой присутствуют данные частицы, зависят от концентрации аммиака, от мольного отношения NН₃/СО₂ и от температуры и давления.

Высокое мольное отношение NН₃/СО₂ увеличивает давление пара аммиака и приводит к потерям аммиака за счет испарения. Низкое мольное отношение NН₃/СО₂ увеличивает давление пара СО₂ и уменьшает эффективность его улавливания. Таким образом, оптимальное мольное отношение NН₃/СО₂ для поглощения лежит в диапазоне от 1,0 до 4,0 и предпочтительно в диапазоне от 1,5 до 3,0. Высокая температура увеличивает давление пара и аммиака и СО₂. В результате поглотитель должен работать при самой низкой практической температуре и предпочтительно в диапазоне температур от 0 до 20 градусов Цельсия или даже в диапазоне температур от 0 до 10 градусов Цельсия.

При высокой концентрации и сравнительно низкой температуре могут быть достигнуты пределы растворимости и осаждаются твердые частицы. Эти твердые частицы обычно присутствуют в форме карбоната аммония (NН₄)₂СО₃ для высокого мольного отношения NН₃/СО₂ и бикарбоната аммония NН₄НСО₃ для низкого отношения NН₃/СО₂.

Реакции массопереноса и поглощения для концентрированных низкотемпературных суспензий следующие:

CO₂ (г) (СО₂ (вод)

СО₂ (вод)+Н₂О (Н⁺+НСО₃ ^-

(NН₄)₂СО₃(тв) (2NН₄ ⁺+СО₃ ⁼

Н⁺+СО₃ ⁼(НСО₃ ^-

НСО₃ ^-+NН₄ ⁺(NН₄НСО₃(тв),

где захваченный в газе СО₂ превращает карбонат аммония в бикарбонат аммония. Вышеприведенные реакции обратимы и СО₂ выходит из жидкой фазы при повышенной температуре.

В зависимости от рабочих условий нежелательные побочные реакции могут протекать, как:

NН₄ ⁺+СО₃ ⁼(NН₃(г)+НСО₃ ^-

NН₄ ⁺+НСО₃ ^- (NН₃(г)+СО₂(г)+Н₂О,

вызывая выделение NН₃ в газовую фазу. Меньшая температура и меньшее отношение NН₃/СО₂ в поглотителе подавляют эти нежелательные реакции. Однако во время регенерации и при повышенной температуре образуется газообразный аммиак. Чтобы предотвратить унос аммиака из жидкой фазы (и по другим причинам), регенератор вынуждают работать при повышенном давлении и в условиях, когда растворимость аммиака в растворе очень высокая и выделение газообразного аммиака очень низкое.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение комплексного способа, который включает в себя очистку и охлаждение газа, поглощение СО₂ в обедненный по СО₂ аммонизированный раствор и регенерацию СО₂ из обогащенного по СО₂ раствора. Поток 102 представляет собой поток газа от сгорания или промышленного процесса, содержащего остаточные загрязнители, СО₂ и частицы инертного газа. Концентрация СО₂ в газе обычно составляет от 10 до 15% для сгорания угля и от 3 до 4% для сгорания природного газа. Устройство 130 изображает ряд обычных способов регулирования загрязнения воздуха, которые в зависимости от источника газа могут включать в себя особые коллекторы, регулирование NО_х и SО₂, устройство улавливания кислотного тумана и больше. Загрязнители, собираемые в данном устройстве, удаляются в потоке 112. Поток 104 после обычных чистящих устройств содержит остаточные загрязнители, не собранные обычными устройствами. Он обычно насыщен водой и находится в температурном диапазоне от 40 до 70 градусов Цельсия. Устройство 132 представляет собой ряд из одного или больше охладителей непосредственного контакта (ОНК), где холодная вода, генерируемая в охлаждающих башнях и охладителях (не показаны), используется для промывки и очистки газа, улавливания его остаточных загрязнителей и снижения его содержания влаги. Поток 114 представляет собой сток из устройства 132, сконструированного, чтобы выпускать все захваченные остаточные загрязнители.

Поток 106 представляет собой охлажденный газ, пригодный для улавливания СО₂ в поглотителе СО₂. Устройство 134 изображает поглотитель СО₂ и может включать ряд стадий поглотителя в зависимости от требуемой эффективности удаления и рабочих условий завода. Чистый газ с низкой концентрацией СО₂, поток 108, выбрасывается в атмосферу. Поток 124 представляет собой охлажденный, обедненный по СО₂, аммонизированный раствор из регенератора, устройства 136, который используется в качестве поглощающего агента для улавливания СО₂ в поглотителе. Получаемый поток 120 представляет собой обогащенный по СО₂ аммонизированный раствор, посылаемый на регенерацию.

Регенератор, устройство 136, работает при высоком давлении и повышенной температуре и может быть единственным или каскадом реакторов регенерации. Давление подачи аммонизированного раствора в регенератор повышают, используя насос высокого давления, насос 138, получая поток 122, который является обогащенным по СО₂ и с высоким давлением. Обычно давление потока 122 находится в диапазоне от 50 до 2500 фунт/кв.дюйм, выше чем давление регенератора, чтобы предотвратить преждевременное испарение СО₂. Тепло подается в регенератор посредством нагревающего потока 126 в нагревателе 140. Высокое давление и высокая температура в регенераторе вызывают высвобождение газообразного СО₂ высокого давления, поток 110. Регенерация высокого давления имеет значительные преимущества в стоимости и энергии. Тепловая энергия низкого качества используется для генерации потока СО₂ высокого давления вместо ценной электрической энергии.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение устройств охлаждения и очистки, которые могут включать в себя возврат отходящего тепла, теплообменник 240, для утилизации остаточного тепла в газе. Остаточное тепло в потоке 202 может извлекаться в теплообменнике 240 посредством переноса тепла в потоки холодной среды 220 и 222. Это тепло может затем использоваться после регенерации СО₂.

Сосуд 242 представляет собой очиститель прямого контакта, используемый, чтобы адиабатически охлаждать и насыщать газ. Если газ содержит высокую концентрацию кислых частиц, такой как газ от электростанций, сжигающих уголь и нефть, то реактор 242 используется для обессеривания дымового газа. Поглощающий кислоту реагент, такой как известняк, поток 226, добавляется в сосуд 242, и продукт, такой как гипс, поток 224, выводится. Пополняющая вода, поток 227, подается в сосуд 242 из охладителя непосредственного контакта (ОНК) 244. Пополняющий поток содержит все загрязнители, собранные в охладителях непосредственного контакта. Эти загрязнители выводятся из системы с выпускаемым потоком 224. Газовый поток 202 в бойлере сгорания угля обычно находится при температуре в диапазоне от 100 до 200 градусов Цельсия, газовый поток 204 обычно находится в температурном диапазоне от 80 до 100 градусов Цельсия, и газовый поток 206 обычно насыщен водой и находится в температурном диапазоне от 40 до 70 градусов Цельсия.

Две стадии охлаждения непосредственного контакта и очистки, сосуды 244 и 246, показаны на фиг.2. Реальное число охладителей непосредственного контакта может быть выше и оно зависит от оптимизации между капитальными затратами, эффективностью использования энергии и требованиями эффективности очистки.

Газовый поток 206 охлаждается в ОНК 244 до вышеуказанной температуры охлаждающей воды потока 230. Температура охлаждающей воды, поток 230, зависит от окружающих условий и от условий функционирования и процесса охлаждающей колонны 250. Охлаждающая колонна 250 может быть мокрого типа с температурой немного ниже или немного выше окружающей температуры или сухого типа с температурой выше окружающей температуры. Окружающий воздух, поток 212, обеспечивает теплоотвод для системы, и тепло выводится в поток 214, который поглощает тепло из потока воды 228. Получаемый поток охлажденной воды 230 обычно находится в температурном диапазоне от 25 до 40 градусов Цельсия, и получаемый поток охлажденных газообразных продуктов сгорания из ОНК 244 имеет приблизительно на от 1 до 3 градусов Цельсия более высокую температуру. Щелочные материалы, такие как карбонат аммония или натрия, могут добавляться в ОНК 244 для нейтрализации захваченных кислотных частиц. Щелочные материалы могут добавляться в пополняемую воду, поток 225.

Более чистый и с меньшей температурой поток 208 течет в ОНК 246, который подобен ОНК 244 за исключением того, что более холодная вода, поток 234, используется для охлаждения. Поток 234 представляет собой поток охлажденной воды, охлажденный охладителем 248, который предпочтительно представляет собой машину механического сжатия пара с водой в качестве ее охлаждающего агента. Тепло из охладителя 248 выводится потоком 236 в башенный охладитель 250 с возвращаемым потоком 238. Поток охлаждающей воды 234 может иметь от 0 до 3 градусов Цельсия или выше, давая температуру газообразных продуктов сгорания, поток 210, выходящий из ОНК 246, от 0 до 10 градусов Цельсия или на несколько градусов выше. Тепло, поглощенное из потока газа, выводится из ОНК 246 посредством потока воды 232. В ОНК происходит большая конденсация и дополнительное улавливание загрязнителей. Эти загрязнители спускаются из системы в сосуд 242 (поток спуска не показан).

Поток газа 210, продукт системы охлаждения и очистки, показанной на фиг.2, находится при низкой температуре; он содержит низкую влажность и практически не имеет мелкодисперсного вещества, кислых или летучих частиц.

Фиг.3 представляет собой схематичное изображение устройств улавливания и регенерации СО₂. Поток 302 представляет собой поток чистого и охлажденного газа, подобный потоку 210 на фиг.2. Он течет в поглотитель СО₂ 350, где СО₂ поглощается охлажденным, обедненным по СО₂, аммонизированным раствором или суспензией, поток 234, содержащим мольное отношение NН₃/СО₂ в диапазоне от 1,5 до 4,0 и предпочтительно от 1,5 до 3,0. В зависимости от конструкции поглотителя и числа используемых стадий поглощения более чем 90% СО₂ в потоке 302 может улавливаться, давая холодный и очищенный от СО₂ поток газа 304. Остаточный аммиак в потоке 304 может вымываться в сосуде 356 холодной водой или холодным и слабокислым раствором, поток 338. Поток 338 охлаждается в теплообменнике 368. В результате охлаждения, очистки и улавливания СО₂ поток газа, выпускаемый из системы, поток 306, содержит главным образом азот, кислород и низкую концентрацию СО₂ и Н₂О.

Поток 324 представляет собой обедненный по СО₂ поток из регенератора, который охлаждается в теплообменнике регенерации 354 и дополнительно охлажденной водой в теплообменнике 362. Он улавливает СО₂ в поглотителе 350 и выходит из поглотителя, поток 312, в виде обогащенного по СО₂ потока с мольным отношением NН₃/СО₂ в диапазоне от 1,0 до 2,0 и предпочтительно с мольным отношением NН₃/СО₂ в диапазоне от 1,0 до 1,5. В предпочтительном варианте осуществления поток 312 содержит высокую концентрацию растворенного и суспензированного бикарбоната аммония. Часть потока 312 возможно возвращается назад в поглотитель, тогда как остаток, поток 314, сжимается в насосе высокого давления 360, давая поток 316 аммонизированного раствора высокого давления. Поток 316 нагревается в теплообменнике регенерации 354 посредством теплообмена с горячим и обедненным по СО₂ потоком из регенератора, поток 322, который представляет собой часть потока 320, выделяется вблизи дна регенератора 352.

Обогащенный СО₂-поток из регенеративного теплообменника 354, поток 318, может дополнительно быть нагрет отходящим теплом из бойлера или от других источников. Данный поток подается в регенератор 352, который имеет одну или большее количество стадий регенерации. Регенератор обеспечивается дополнительным теплом из теплообменника 364, который нагревает поток 330. Тепло, получаемое системой из различных источников, повышает температуру регенератора до 50-150°С или выше в зависимости от требуемого давления потока CO₂, поток 308, и рассмотрения стоимости оптимизации. Чем выше температура, тем выше будет давление СО₂, выделяемого из раствора, поток 308. Для получения низкой температуры и высокой концентрации потока СО₂ поток СО₂ промывают и охлаждают при прямом контакте с холодной водой, сосуд 358, поток 366 из теплообменника 366. Избыток воды и NH₃ улавливают в сосуде 358, поток 332 течет назад в регенератор 352, в то время как по балансу поток 334 охлаждают и возвращают в цикл в промывочную камеру сосуда 358.

Настоящее изобретение было сейчас описано в соответствии с несколькими типичными вариантами осуществления, которые, предполагается, являются иллюстрациями всех аспектов, а не ограничениями. Таким образом, настоящее изобретение может иметь много вариаций при детальном применении, которые могут быть осуществлены из описания, содержащегося здесь, специалистами в данной области. Все такие вариации и другие вариации рассматриваются как находящиеся внутри рамок и идей настоящего изобретения, как определено последующими пунктами формулы изобретения и их легальными эквивалентами.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Для достижения максимальной конденсации и эффекта очистки газа температуру газообразных продуктов сгорания понижают до 0-20°С в охладителях непосредственного контакта 132. CO₂ улавливают из охлажденного и чистого газа воздуховода в абсорбере CO₂ 134 с использованием аммонизированного раствора или взвеси в системе NH₃-СО₂-Н₂О. Абсорбцию проводят при 0-20°С. Регенерацию СО₂-обогащенного раствора осуществляют в регенераторе 136 при повышении давления и температуры. Из регенератора 136 генерируется поток 110 с высоким давлением CO₂ и с низкой концентрацией NH₃ и водяных паров. Поток CO₂ высокого давления охлаждают и промывают для извлечения аммиака и влаги. Технический результат заключается в упрощении способа, снижении энергетических затрат и в возможности использования дешевого реагента. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки загрязненных газообразных продуктов сгорания, включающий стадии:
(a) охлаждение газового потока с одним или более прямыми и влажными стадиями охлаждения для конденсации воды из упомянутого газового потока до температуры между 0 и 20°С и улавливания и удаления загрязнений из упомянутого газового потока;
(b) абсорбция СО₂ из упомянутого охлажденного газового потока с одной или более стадиями абсорбции СО₂ с использованием аммонизированного раствора или взвеси и
(c) регенерация СО₂ с одной или более стадиями регенерации СО₂ для отделения СО₂ из упомянутого абсорбированного и аммонизированного СО₂.

2. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию охлаждения проводят при температуре в интервале 0-20°С.

3. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию охлаждения проводят при температуре в интервале 0-10°С.

4. Способ по п.1, в котором упомянутый СО₂ абсорбируют в СО₂-обедненном NH₃-СО₂-Н₂О растворе или в суспензии.

5. Способ по п.4, в котором упомянутый СО₂-обедненный NH₃-СО₂-Н₂О раствор или суспензия имеют мольное соотношение NH₃/СО₂ в интервале 1,5-4,0.

6. Способ по п.4, в котором упомянутый СО₂-обедненный NH₃-CO₂-H₂O раствор или суспензия имеют мольное соотношение NH₃/CO₂ в интервале 1,5-3,0.

7. Способ по п.4, в котором частицы в упомянутом NH₃-CO₂-H₂O растворе или в суспензии находятся в водорастворимой форме.

8. Способ по п.4, в котором частицы в упомянутом NH₃-CO₂-Н₂О растворе или в суспензии концентрированы таким образом, чтобы содержать растворенные или суспендированные твердые частицы, содержащие соли карбоната аммония (NH₄)₂СО₃ или бикарбоната аммония NH₄HCO₃.

9. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию абсорбции проводят при температуре в интервале 0-20°С.

10. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию абсорбции проводят при температуре в интервале 0-10°С.

11. Способ по п.1, в котором упомянутая стадия абсорбции генерирует CO₂-обогащенный NH₃-CO₂-H₂O раствор.

12. Способ по п.11, в котором упомянутый CO₂-обогащенный NH₃-CO₂-H₂O раствор имеет мольное соотношение NH₃/CO₂ в интервале 1,0-2,0.

13. Способ по п.11, в котором упомянутый CO₂-обогащенный NH₃-CO₂-Н₂О раствор имеет мольное соотношение NH₃/CO₂ в интервале 1,0-1,5.

14. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию регенерации проводят при температуре в интервале 50-200°С.

15. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию регенерации проводят при температуре в интервале 100-150°С.

16. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию регенерации проводят при давлении в интервале 30-2000 фунт/кв.дюйм (0,206-13,79 МПа).

17. Способ по п.1, в котором упомянутую стадию регенерации проводят при давлении в интервале 150-400 фунт/кв.дюйм (1,034-2,757 МПа).