СИСТЕМА ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ CO И СПОСОБ ОЧИСТКИ УСТРОЙСТВА С ФИЛЬТРУЮЩЕЙ МЕМБРАНОЙ Российский патент 2010 года по МПК B01D53/14 B01D53/62 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии замены (обновления) фильтра, который накапливает сажу и твердые частицы в результате фильтрования раствора, абсорбирующего СО₂, используемого для удаления СО₂ или тому подобного вещества из отходящего газа, и очистки устройства с фильтрующей мембраной.

Уровень техники

В последние годы парниковый эффект, обусловленный выделением СО₂, отмечен в качестве одной из причин глобального потепления, и для защиты мировой окружающей среды срочно требуются меры борьбы с ним в международном масштабе. Источники СО₂ существуют в различных сферах деятельности человека, включая сжигание ископаемых топлив, и требования к подавлению выделения из них СО₂ постоянно возрастают. В связи с этим рассматриваются способы подавления выбросов СО₂ из установок для выработки энергии, таких как электростанции, которые используют огромное количество ископаемых топлив. Один из таких способов включает приведение выходящих из котлов отработанных газообразных продуктов сгорания в контакт с раствором, абсорбирующим СО₂, приготовленном на основе амина, что позволяет улавливать и удалять СО₂ из отработанных газообразных продуктов сгорания. Другой из известных способов включает накапливание извлеченного СО₂ без его выброса в атмосферу.

Способ, описанный в выложенной заявке на патент Японии № Н 05-245339, используют как способ улавливания и удаления СО₂ из отработанных газообразных продуктов сгорания с помощью раствора, абсорбирующего (поглощающего) СО₂. Используемый способ включает приведение отработанных газообразных продуктов сгорания в контакт с раствором, абсорбирующим СО₂, в абсорбционной колонне, нагревание абсорбирующего раствора, содержащего абсорбированный СО₂, в колонне регенерации, удаление СО₂, регенерацию раствора, поглощающего СО₂, и возвращение регенерированного раствора, абсорбирующего СО₂, в абсорбционную колонну, где регенерированный раствор повторно используется для абсорбирования СО₂.

Как показано на фиг.8, в известной системе 1000 улавливания СО₂ осуществляется охлаждение отходящего газа 1001А, содержащего СО₂, отводимого из промышленных установок, таких, как котельные установки и газовые турбины, в охлаждающей колонне 1002, с использованием охлаждающей воды 1003. Охлажденный отходящий газ 1001А, содержащий СО₂, при противоточном течении приводят в контакт с раствором 1005, абсорбирующим СО₂, приготовленном на основе алканоламина (алифатического аминоспирта), в абсорбционной колонне 1004, в результате чего СО₂ удаляется из отходящего газа 1001А, содержащего СО₂. В колонне 1007 регенерации абсорбированный СО₂ извлекают из раствора 1006, содержащего абсорбированный СО₂ (крепкий раствор). Когда раствор 1006 с абсорбированным СО₂ достигает нижней части колонны 1007 регенерации, из крепкого раствора 1006 извлекается большая часть СО₂, и раствор 1005, абсорбирующий СО₂, регенерируется с превращением в слабый раствор 1008. Регенерированный раствор 1008, абсорбирующий СО₂ (слабый раствор), вновь направляют в абсорбционную колонну 1004, где регенерированный раствор 1008, абсорбирующий СО₂, вновь используют в качестве раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

В способе улавливания CO₂, использующем известную систему 1000 удаления СО₂, отходящий газ 1001А, содержащий СО₂, в режиме противотока приводят в контакт с раствором 1005, абсорбирующим СО₂, который подают из форсунки 1011-1, служащей распылителем жидкости, в секцию 1010 улавливания СО₂, размещенную в нижней части абсорбционной колонны 1004, и двуокись углерода, содержащаяся в отходящем газе 1001А, поглощается абсорбирующим раствором 1005, например, за счет химической реакции (R-NH₂+H₂O+CO₂ → R-NH₃HCO₃).

Отходящий газ 1001В, из которого удалена CO₂, приводят в контакт вида "газ-жидкость" со сконденсированной водой 1014-1, содержащей раствор 1005, абсорбирующий CO₂, подводимой из форсунки 1011-2 в первую секцию 1013-1 промывки, а раствор 1005, абсорбирующий CO₂, попутный отходящему газу 1001В, из которого удален CO₂, извлекается. Сконденсированную воду 1014-1, собранную с помощью сборника 1015-1 первоначально сконденсированной воды, направляют в первую секцию 1013-1 промывки через первый циркуляционный трубопровод L₁ и используют повторно в качестве очищающей (промывочной) воды в первой секции 1013-1 промывки.

Подобным образом, во второй секции 1013-2 промывки освобожденный от раствора, абсорбирующего CO₂, отходящий газ 1001С приводят в газожидкостный контакт со сконденсированной водой 1014-2, содержащей раствор 1005, абсорбирующий CO₂, поступающей из форсунки 1011-3, и извлекают указанный раствор 1005, абсорбирующий CO₂, остающийся в отходящем газе, освобожденном от указанного раствора, абсорбирующего CO₂. Кроме того, сконденсированную воду 1014-2, собранную вторым сборником 1015-2 сконденсированной воды, направляют во вторую секцию 1013-2 промывки через второй циркуляционный трубопровод L2 и повторно используют в качестве очищающей воды во второй секции 10130-2 промывки.

После этого отходящий газ 1001С, из которого удален раствор 1005, абсорбирующий СО₂, отводят с верха абсорбционной колонны 1004.

Крепкий раствор 1006 нагревают слабым раствором 1008 в теплообменнике 1016 слабого и крепкого растворов и направляют в колонну 1007 регенерации через трубопровод 1017 подачи крепкого раствора. Крепкий раствор 1006, поступающий в колонну 1007 регенерации, улавливает большую часть CO₂ за счет тепловой абсорбции. Раствор 1005, абсорбирующий CO₂, из которого извлечена часть CO₂ внутри колонны 1007 регенерации, называется "полуслабым раствором". Полуслабый раствор (не показан) становится слабым раствором 1008, из которого удалена большая часть CO₂, когда он достигает нижней части колонны 1007 регенерации. Слабый раствор 1008 направляют в абсорбционную колонну 1004 по трубопроводу 1018 подачи слабого раствора. Кроме того, слабый раствор 1008 нагревают насыщенным водяным паром 1021 в регенеративном нагревателе 1020, а насыщенный водяной пар 1021, использованный в регенеративном нагревателе 1020, отводят в виде конденсата 1022 водяного пара.

В то же время газ CO₂ 1024 вместе с водяным паром отводят из верхней части колонны 1007 регенерации, при этом водяной пар конденсируется с помощью конденсатора 1025, полученную воду отделяют с помощью разделительной цилиндрической емкости (сепаратора) 1026, затем газ CO₂ 1027 отводят за пределы системы и улавливают. Воду 1028, отсепарированную с помощью разделительной цилиндрической емкости 1026, по трубопроводу 1029 циркуляции воды направляют в верхнюю часть колонны 1007 регенерации и в верхнюю часть второй секции 1013-2 промывки для извлечения раствора, абсорбирующего CO₂.

Следует отметить, что система 1000 для улавливания CO₂, представленная на фиг.8, может быть переоборудована с целью извлечения CO₂ из отходящего газа имеющегося источника CO₂, и одновременно она может быть использована для нового источника отходящего газа.

Известная система 1000 улавливания CO₂ используется до сих пор в котельных установках, работающих со сжиганием газа, однако в последнее время она также используется в котлах, работающих на угле. В дальнейшем, если известная система 1000 для улавливания CO₂ используется в котле, работающем со сжиганием угля, отводится большее количество твердой фазы, содержащей сажу и летучую золу (угольную золу), которая не может быть удалена с помощью установки сероочистки (не показана) или тому подобного средства, по сравнению с количеством, отводимым из котла, работающего со сжиганием газа.

Твердую фазу извлекают в абсорбционной колонне 1004, однако эта твердая фаза постепенно накапливается в слабом растворе 1008. Следовательно, если известная система 1000 извлечения СО₂ используется в котле, работающем на угле, необходимо обеспечить устройство с фильтрующей мембраной, которое удаляет твердую фазу, содержащуюся в растворе, абсорбирующем CO₂.

Твердую фазу, содержащуюся в растворе 1005, абсорбирующем CO₂, собирают или удаляют с помощью фильтрующего элемента или фильтрующего материала, содержащегося в устройстве с фильтрующей мембраной. В качестве фильтра используют кассетный фильтр, фильтр с покрытием или тому подобное.

Однако, поскольку раствор, абсорбирующий СО₂, прилипает к фильтру, то в случае выбрасывания фильтрующего элемента или фильтрующего материала при их замене потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂, увеличиваются.

Кроме того, если для очистки раствора, абсорбирующего СО₂, прилипающего к фильтру, используют воду, которую отводят в качестве отработавшей воды, отработавшая вода содержит раствор 1005, абсорбирующий СО₂, например амин. В связи с этим химическое потребление кислорода в отработавшей воде высокое, и по этой причине эта вода не может быть отведена за пределы системы в качестве отработавшей воды.

Помимо этого, раствор, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру, счищают с помощью воды, подводимой извне, при этом концентрация амина в растворе 1005, содержащем СО₂, уменьшается.

Поэтому желательно разработать такую систему для улавливания СО₂, которая может функционировать таким же образом, как и известная система 1000 улавливания CO₂, в котле, работающем со сжиганием газа, и может непрерывно удалять большое количество твердой фазы, содержащейся в слабом растворе 1008 даже в том случае, если система для улавливания СО₂ используется в котле, работающем со сжиганием угля, когда количество сажи значительно увеличивается.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы, по меньшей мере, частично решить проблемы, существующие в известной технологии.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения система для улавливания CO₂ включает абсорбционную колонну, в которой осуществляется контакт отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, и удаление CO₂; колонну регенерации, обеспечивающую регенерацию крепкого раствора, который абсорбировал СО₂, за счет теплообмена; и разделительную цилиндрическую емкость, в которой происходит конденсация водяного пара, содержащегося в газе СО₂, вместе с паром, отводимым из регенерационной колонны, и отделение воды. Слабый раствор, полученный за счет удаления СО₂ из крепкого раствора, используют повторно в абсорбционной колонне. Абсорбционная колонна содержит секцию улавливания CO₂, в которой осуществляется контакт отходящего газа, содержащего СО₂, с раствором, абсорбирующим СО₂, и абсорбирование СО₂, содержащегося в отходящем газе; секцию промывки, размещенную с верхней стороны от секции улавливания СО₂, в которой происходит охлаждение отходящего газа после извлечения из него СО₂ и удаление раствора, абсорбирующего СО₂, попутного потоку отходящего газа, из которого извлечена СО₂; сборник сконденсированной воды, размещенный с нижней стороны секции промывки, который собирает сконденсированную воду в каждой секции промывки; устройство с фильтрующей мембраной, которое фильтрует твердую фазу, остающуюся в слабом растворе и/или крепком растворе, за счет использования фильтра; при этом раствор, абсорбирующий СО₂, имеющий низкую концентрацию, который циркулирует в системе, используют для очистки фильтра, причем раствор, абсорбирующий СО₂, имеющий низкую концентрацию, использованный для очистки, вновь возвращают в систему.

Собранная сконденсированная вода или отсепарированная вода, или же как собранная сконденсированная вода, так и отсепарированная вода из растворов, абсорбирующих СО₂ и имеющих низкую концентрацию, могут быть использованы в качестве очищающей воды.

Кроме того, система для улавливания СО₂ может содержать отвод трубопровода для слабого раствора, который подает слабый раствор к устройству с фильтрующей мембраной; и трубопровод подачи очищающей воды, который подводит раствор с низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, в отвод трубопровода для слабого раствора.

Система для улавливания СО₂ может также содержать обратный (возвратный) трубопровод для очищающей воды, который подает раствор, абсорбирующий CO₂, имеющий низкую концентрацию, использованный для очистки фильтра, в сборник сконденсированной воды.

Для образования слоя покрытия на поверхности фильтра может быть использован раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, в котором растворяется фильтрующий материал.

Раствор, абсорбирующий СО₂, может представлять собой абсорбирующий раствор на основе амина.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ очистки устройства с фильтрующей мембраной, который включает осуществление контакта отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, улавливание CO₂ в секции для улавливания CO₂ абсорбционной колонны, регенерацию крепкого раствора, абсорбировавшего CO₂, в колонне регенерации, и фильтрацию твердой фазы, остающейся в слабом растворе, полученном при удалении CO₂ из крепкого раствора с помощью фильтра, установленного в устройстве с фильтрующей мембраной, и, кроме того, включает подачу раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂, который циркулирует в системе, в устройство с фильтрующей мембраной, очистку фильтра с использованием раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂; и возврат вновь в систему раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂, использованного для очистки фильтра.

В качестве очищающей воды могут быть использованы собранная сконденсированная вода или отсепарированная вода, или же как собранная сконденсированная вода, так и отсепарированная вода из растворов, абсорбирующих CO₂ и имеющих низкую концентрацию.

Раствор, абсорбирующий CO₂, может представлять собой абсорбирующий раствор на основе амина.

Вышеуказанные и другие задачи, особенности, преимущества, а также техническая и промышленная значимость настоящего изобретения будут лучше поняты из нижеследующего подробного описания предпочтительных в настоящее время воплощений изобретения, рассмотренных со ссылками на сопровождающие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема системы для улавливания CO₂ в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения.

Фиг.2 - блок-схема процесса формирования покрывающего слоя на фильтре и процесса очистки фильтра.

Фиг.3 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей второму воплощению настоящего изобретения.

Фиг.4 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей третьему воплощению настоящего изобретения.

Фиг.5 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей четвертому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.6 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей пятому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.7 - схема системы для улавливания СО₂, соответствующей шестому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.8 - схема известной системы для улавливания СО₂.

Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения

Ниже будут подробно рассмотрены примеры воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение этими воплощениями не ограничено. Поэтому элементы, указанные в иллюстрируемых ниже воплощениях, включают такие, которые легко могут представить себе специалисты в данной области техники, или они включают по существу их эквиваленты.

На фиг.1 представлена схема системы 10А для улавливания СО₂ в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения. На фиг.1 такие же элементы системы улавливания CO₂, как и показанные на фиг.8, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, как и на фиг.8, и пояснения этих элементов здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.1 изображение колонны 1002 охлаждения, показанной на фиг.8, не приведено.

Как показано на фиг.1, система 10А для улавливания CO₂ включает абсорбционную колонну 1004, в которой осуществляется контакт отходящего газа 1001А, содержащего СО₂, с раствором, абсорбирующим СО₂, и улавливание СО₂, включает также колонну 1007 регенерации, в которой за счет теплообмена производится регенерация сильного раствора 1006 с абсорбированным в нем CO₂, и разделительную цилиндрическую емкость 1026, в которой происходит конденсация водяного пара, содержащегося в газе CO₂, в потоке, отведенном из колонны 1007 регенерации, и отделение воды. Система 10А для улавливания СО₂ повторно использует слабый раствор (регенерированный раствор) 1008 в абсорбционной колонне 1004, при этом слабый раствор 1008 получают при удалении CO₂ из крепкого раствора в колонне 1007 регенерации.

Абсорбционная колонна 1004 включает секцию 1010 для улавливания СО₂, в которой осуществляются контакт отходящего газа 1001А с раствором 1005 и абсорбирование CO₂, содержащегося в отходящем газе 1001А, содержащем CO₂, первую секцию 1013-1 промывки и вторую секцию 1013-2 промывки, которые размещены с верхней стороны от секции 1010 и служат для извлечения СО₂, охлаждения отходящего газа 1001В после извлечения из него СО₂ и извлечения попутного раствора 1005, абсорбирующего СО₂. Абсорбционная колонна 1004, кроме того, содержит первый сборник 1015-1 сконденсированной воды, который размещен с нижней стороны от первой секции 1013-1 промывки и собирает сконденсированную воду 1014-1 в первой секции 1013-1 промывки, содержит второй сборник 1015-2 сконденсированной воды, который размещен с нижней стороны от второй секции 1013-2 промывки и собирает сконденсированную воду 1014-2 во второй секции 1013-2 промывки. Кроме того, имеется устройство 13 с фильтрующей мембраной, которое с помощью фильтра 12 обеспечивает фильтрацию твердой фазы 11, остающейся в слабом растворе 1008. На основе такого конструктивного выполнения раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, который циркулирует в системе, используют для очистки фильтра 12, и указанный раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, использованный для очистки, вновь возвращают в систему.

Система для улавливания СО₂, кроме того, содержит ответвление 14-1 трубопровода, которое предназначено для подачи слабого раствора 1008 к устройству 13 с фильтрующей мембраной, и первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, который служит для подвода сконденсированной воды 1014-1, собранной первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, к ответвлению 14-1 трубопровода для слабого раствора.

Согласно настоящему изобретению сконденсированную воду 1014-1, собранную первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, используют как раствор низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, при этом сконденсированную воду 1014-1, которую подают в устройство 13 с фильтрующей мембраной, называют здесь "очищающая вода 16А".

Твердую фазу 11, оставшуюся в слабом растворе 1008А, собирают с помощью фильтра 12 и подают слабый раствор 1008В, полученный в результате удаления из слабого раствора 1008А твердой фазы 11, в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

Когда устройство 13 с фильтрующей мембраной фильтрует слабый раствор 1008А, клапаны V₁₁ и V₁₂ открыты, в то время как клапан V₁₃ закрыт. Поэтому слабый раствор 1008А, который частично извлечен из трубопровода 1018 подачи слабого раствора, направляется внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной через ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, который обеспечивает подачу слабого раствора 1008А в устройство 13 с фильтрующей мембраной, и твердую фазу 11, оставшуюся в слабом растворе 1008А, собирают с помощью фильтра 12. После этого слабый раствор 1008В, не содержащий твердой фазы 11, направляют в трубопровод 1018 подачи слабого раствора через ответвление 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Устройство 13 с фильтрующей мембраной использует очищающую воду 16А, подводимую к корпусу 17 устройства с фильтрующей мембраной, для забора в очищающую воду 16А раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к фильтру 12, и для очистки фильтра 12.

Система 10А для улавливания СО₂ включает первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, который служит для подачи сконденсированной воды 1014-1, собранной первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора.

За счет обеспечения первого трубопровода 15А для подачи очищающей воды сконденсированная вода 1014-1 может быть направлена в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, и, следовательно, сконденсированная вода 1014-1 может быть использована в качестве очищающей воды 16А.

Когда очищающая вода 16А поступает внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, в результате чего фильтр 12 очищается, клапан V₁₁ закрыт, в то время как клапаны V₁₂-V₁₄ открыты. Следовательно, становятся возможной подача в устройство 13 с фильтрующей мембраной сконденсированной воды 1014-1 в качестве очищающей воды 16А, забор раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к фильтру 12, в очищающую воду 16А и очистка фильтра 12. Очищающая вода 16А, использованная для очистки фильтра 12, поступает в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по отводу 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Сконденсированная вода 1014-1 в первом циркуляционном трубопроводе L1 содержит, например, приблизительно 4 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

Следовательно, отсутствует необходимость в подаче воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной для обновления фильтра 12, таким образом раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран сконденсированной водой 1014-1, фильтр 12 может быть очищен без разбавления циркулирующего в системе раствора 1005, абсорбирующего CO₂, поступающей извне водой.

Кроме того, воду, циркулирующую в системе, например, сконденсированную воду 1014-1, транспортируемую по первому трубопроводу 15А подачи очищающей воды, используют для очистки фильтра 12 и затем подают в раствор 1005, абсорбирующий СО₂, протекающий в трубопроводе 1018 подачи слабого раствора. Таким образом, предотвращается вывод отработавшей воды за пределы системы после использования воды для очистки раствора 1005, абсорбирующего CO₂, такого, как амин, прилипшего к фильтру 12. В результате фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

В качестве фильтра 12 предпочтительно используют кассетный фильтр или фильтр с покрытием, однако настоящее изобретение указанными фильтрами не ограничено. Таким образом, требуется всего лишь любой фильтр, который может обеспечивать фильтрование твердой фазы 11, содержащейся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, любой фильтр, включающий пустотелую волоконную мембрану, спеченный металлический фильтр и мембрану для микрофильтрации.

Ниже будет разъяснено, как обновляется фильтр, если в качестве фильтра 12 используется фильтр с покрытием.

На фиг.2 представлена блок-схема процесса образования покрывающего слоя на фильтре и процесса очистки фильтра.

Если в качестве фильтра 12 используют фильтр с покрытием, покрывающий слой образуется на фильтре 12 за счет использования очищающей воды 16А в качестве раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего СО₂, в котором растворяются фильтрующие материалы.

При использовании в качестве фильтра 12 фильтра с покрытием, в соответствии с фиг.2, процессы образования покрывающего слоя на поверхности фильтра 12 (стадия S11), фильтрования твердой фазы 11, содержащейся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, удаления из него твердой фазы 11 (стадия S12) и сбора раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к поверхности фильтра 12, с использованием промывочной воды 16А и очистки фильтра 12 (стадия S13) повторяются.

Сначала, на стадии S11, фильтрующий материал, который образует покрывающий слой на фильтре 12, растворяется в очищающей воде 16А, и очищающая вода 16А с растворенным в ней фильтрующим материалом контактирует с фильтром 12 с образованием на нем покрывающего слоя.

Затем, на стадии S12, в устройство 13 с мембранным фильтром по ответвлению 14-1 трубопровода для слабого раствора подают раствор 1005, абсорбирующий CO₂, и фильтруют в устройстве слабый раствор 1008А для отделения и сбора твердой фазы 11, остающейся в слабом растворе 1008А. Слабый раствор 1008В, из которого удалена твердая фаза 11, направляется в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

На стадии S13 в устройство 13 с фильтрующей мембраной направляют очищающую воду 16А, при этом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, забирается в очищающую воду 16А, и фильтр 12 очищается. После отвода очищающей воды 16А внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной подают сжатый воздух и фильтрующий материал сдувают, в результате чего покрывающий слой удаляется.

Подобным изложенным выше образом на фильтре 12 вновь формируют новый покрывающий слой, используя очищающую воду 16А с растворенным в ней фильтрующим материалом.

В результате в обоих случаях, в которых на фильтре 12 формируют покрывающий слой и затем фильтр 12 очищается, отсутствует необходимость в подаче в устройство 13 с фильтрующей мембраной воды извне. Следовательно, становится возможным образовать на фильтре 12 покрывающий слой, собрать раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру, и очистить фильтр 12 без разбавления раствора 1005, абсорбирующего CO₂. Таким образом, вода, циркулирующая в системе, может быть также эффективно использована и в случае формирования покрывающего слоя на фильтре, помимо ее использования для очистки фильтра 12.

Предполагая, что количество отходящего газа составляет, например, 1000000 Нм³/час и обычное количество сажи составляет, например, 5,0 мг/Нм³, необходимо, чтобы сажа или подобное образование, которое не было извлечено в колонне 1002 охлаждения, или с помощью аппарата десульфуризации, или тому подобного устройства (не показано), было извлечено с помощью абсорбционной колонны 1004. В данном случае количество сажи, подлежащее удалению с помощью абсорбционной колонны 1004, составляет до 1000000 (Нм³/час)×5,0 (мг/Нм³)=5,0 кг/час. Кроме этого, количество собранной сажи на фильтр обычно составляет примерно от 100 до 200 грамм, что требует обновления приблизительно 50 фильтров/час.

С другой стороны, за счет использования воды, циркулирующей в этой системе, служащей для очистки фильтра 12 и для образования покрывающего слоя, сравнительно большое количество твердой фазы, находящейся в слабом растворе, может быть непрерывно обработано в пределах короткого интервала времени, даже если с помощью абсорбционной колонны 1004 необходимо извлечь большое количество сажи.

Как было объяснено выше, в систему 10А для улавливания СО₂ включено устройство 13 с фильтрующей мембраной, в котором раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, забирают в сконденсированную воду 1014-1. Указанный раствор является раствором 1005 низкой концентрации, который абсорбирует СО₂ и очищает фильтр 12 в процессе очистки этого фильтра, фильтрующего твердую фазу 11, оставшуюся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, таком как амин. Кроме того, система выполнена с возможностью возврата очищающей воды 16А, использованной для очистки фильтра 12, обратно в систему. Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость в подводе воды в систему извне, и поэтому становится возможным осуществить забор раствора 1005, абсорбирующего СО₂, прилипшего к поверхности фильтра 12, в очищающую воду 16А и очистить фильтр 12 без разбавления циркулирующего в системе раствора 1005, абсорбирующего СО₂, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и может значительно снизить потери раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

В результате указанная система для улавливания СО₂ может быть также использована для котла, работающего на угле, и сравнительно большое количество находящейся в слабом растворе твердой фазы может быть непрерывно обработано в короткий период времени, хотя размеры системы для улавливания CO₂ при этом увеличиваются, и количество сажи, которое необходимо удалить с помощью абсорбционной колонны 1004, возрастает, например, до 5,0 кг/час.

Кроме того, следует отметить, что указанная система 10А для улавливания СО₂ содержит две секции промывки, однако настоящее изобретение таким количеством не ограничено, и поэтому может быть использована одна секция или более двух секций промывки.

Ниже со ссылкой на фиг.3 будет описана система для улавливания СО₂ в соответствии со вторым воплощением настоящего изобретения.

На фиг.3 представлена схема системы 10В для улавливания CO₂ в соответствии со вторым воплощением. На фиг.3 такие же элементы системы улавливания СО₂, как и элементы системы 10А улавливания СО₂, показанной на фиг.1, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, и их пояснения здесь не приводится. Следует отметить, что на фиг.3 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.3, система 10В для улавливания CO₂ использует сконденсированную воду 1014-2, как очищающую воду, циркулирующую по второму циркуляционному трубопроводу L2, вместо сконденсированной воды 1014-1 в описанной выше системе 10А для улавливания СО₂.

В частности, система 10В для улавливания CO₂ содержит второй трубопровод 15В для подачи очищающей воды, который подает сконденсированную воду 1014-2, накопленную при помощи второго сборника 1015-2 сконденсированной воды, в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора через второй циркуляционный трубопровод L2, вместо первого трубопровода 15А подачи очищающей воды в системе 10А для улавливания CO₂.

За счет обеспечения второго трубопровода 15В подачи очищающей воды сконденсированную воду 1014-2 можно направлять в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора с тем, чтобы эту воду можно было использовать в качестве очищающей воды 16В.

Когда очищающую воду 16В подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапан V11 закрыт, в то время как клапаны V12, V13 и V15 открыты. Следовательно, можно подавать сконденсированную воду 1014-2 как очищающую воду 16В в устройство 13 с фильтрующей мембраной, собрать раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, в очищающую воду 16В и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16В, использованную для очистки фильтра 12, подают в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по ответвлению 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Сконденсированная вода 1014-2 во втором циркуляционном трубопроводе L2 содержит, например, приблизительно 0,9 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной, и таким образом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран сконденсированной водой 1014-2, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления водой, подводимой извне, раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе.

Воду, циркулирующую в системе, например сконденсированную воду 1014-2 во втором трубопроводе 15В с очищающей водой используют для очистки фильтра 12 и подают в раствор 1005, абсорбирующий СО₂, находящийся в трубопроводе 1018 со слабым раствором. Следовательно, предотвращается отвод за пределы системы отработавшей воды, использованной для очистки раствора 1005, абсорбирующего CO₂, например раствора амина, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10В для улавливания СО₂ сконденсированную воду 1014-2 подают в качестве очищающей воды 16В внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, и за счет этого фильтр 12 очищается, так, что раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к поверхности фильтра 12, может быть собран в очищающей воде 16В, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего CO₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего CO₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Ниже со ссылкой на фиг.4 будет описана система для улавливания CO₂ в соответствии с третьим воплощением настоящего изобретения.

На фиг.4 представлена схема системы 10С для улавливания СО₂ в соответствии с третьим воплощением. На фиг.4 такие же элементы системы улавливания CO₂, как и элементы системы 10А улавливания CO₂, показанной на фиг.1, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, и их пояснения здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.4 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.4, система 10С для улавливания СО₂, вместо сконденсированной воды 1014-1, используемой в описанной выше системе 10А для улавливания CO₂, использует воду 1028, которая является очищающей водой, отведена из колонны 1007 регенерации и отделена (отсепарирована) в разделительной цилиндрической емкости 1026.

В частности, система 10С для улавливания СО₂ содержит третий трубопровод 15С для подачи очищающей воды, который подает отсепарированную воду 1028 в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, а не в первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, как это имеет место в системе 10А для улавливания СО₂.

За счет обеспечения третьего трубопровода 15С подачи очищающей воды эту воду 1028 можно направлять в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора с тем, чтобы указанную воду 1028 можно было использовать в качестве очищающей воды 16С.

Когда очищающую воду 16С подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапан V11 закрыт, в то время как клапаны V12, V13 и V16 открыты. Следовательно, в устройство 13 с фильтрующей мембраной можно подавать воду 1028 в качестве очищающей воды 16С, собрать раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, в очищающую воду 16С и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16С, использованную для очистки фильтра 12, подают в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по ответвлению 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Вода 1028 в циркуляционном трубопроводе 1029 содержит, например, приблизительно 0,5 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 для подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи в устройство 13 с фильтрующей мембраной воды извне, и таким образом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран водой 1028, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления абсорбирующего СО₂ раствора 1005, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне.

Воду, циркулирующую в системе, например воду 1028, содержащую раствор 1005, абсорбирующий СО₂, протекающую в циркуляционном водяном трубопроводе 1029, используют для очистки фильтра 12 и подают ее в раствор 1005, абсорбирующий CO₂, находящийся в трубопроводе 1018 со слабым раствором. Следовательно, предотвращается отвод за пределы системы отработавшей воды, использованной для очистки раствора 1005, абсорбирующего СО₂, например раствора амина, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10С для улавливания СО₂ воду 1028 подают в качестве очищающей воды 16С внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, в результате фильтр 12 очищается так, что может быть осуществлен забор в очищающую воду 16С раствора 1005, абсорбирующего СО₂, прилипшего к поверхности фильтра 12, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления абсорбирующего СО₂ раствора 1005, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

Ниже со ссылкой на фиг.5 будет описана система для улавливания CO₂ в соответствии с четвертым воплощением настоящего изобретения.

На фиг.5 представлена схема системы 10D для улавливания CO₂ в соответствии с четвертым воплощением. На фиг.5 такими же ссылочными номерами позиций обозначены такие же элементы, как и элементы системы 10А улавливания CO₂, показанной на фиг.1, и элементы системы 10В улавливания CO₂, показанной на фиг.3, и их пояснения здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.5 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.5, система 10D для улавливания CO₂ использует для очистки фильтра 12 сконденсированную воду 1014-2, которая служит очищающей водой в системе 10В для улавливания CO₂, показанной на фиг.3, и обеспечивает подачу сконденсированной воды 1014-2, после ее использования для очистки, в первый циркуляционный трубопровод L1 вместо направления в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

В частности, система 10D для улавливания CO₂ содержит первый обратный трубопровод 18А для очищающей воды, который подает очищающую воду 16В после очистки фильтра 12 в устройстве 13 с фильтрующей мембраной в первый циркуляционный трубопровод L1 вместо ее подачи в ответвление 14-2 трубопровода для слабого раствора, как это имеет место в системе 10В для улавливания СО₂, показанной на фиг.3.

За счет наличия первого возвратного трубопровода 18А для очищающей воды сконденсированную воду 16В после очистки фильтра 12 можно направлять в первый циркуляционный трубопровод L1, так, чтобы очищающую воду 16В можно было смешивать со сконденсированной водой 1014-1, и таким образом смешанную воду можно было использовать для извлечения раствора 1005, абсорбирующего СО₂, попутного потоку отходящего газа 1001В, из которого удалена СО₂, в первой секции 1013-1 промывки.

Когда очищающую воду 16В подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапаны V11 и V12 закрыты, в то время как клапаны V13, V15 и V17 открыты. Следовательно, в устройство 13 с фильтрующей мембраной можно подавать сконденсированную воду 1014-2 как очищающую воду 16В, собрать раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, в очищающей воде 16В и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16В, использованную для очистки фильтра 12, подают в первый циркуляционный трубопровод L1 по первому обратному трубопроводу 18А очищающей воды.

Сконденсированная вода 1014-2 во втором циркуляционном трубопроводе L2 содержит, например, приблизительно 0,8 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а сконденсированная вода 1014-1 в первом циркуляционном трубопроводе содержит, например, приблизительно 4,0 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной, и таким образом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран сконденсированной водой 1014-2, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне.

Кроме того, поскольку сконденсированную воду 1014-2 во втором трубопроводе 15В с очищающей водой используют для очистки фильтра 12, предотвращается вывод за пределы системы отработавшей воды после ее использования для очистки раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10D для улавливания СО₂ сконденсированную воду 1014-2 подают в качестве очищающей воды 16В внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, в результате фильтр 12 очищается так, что раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к поверхности фильтра 12, может быть собран в очищающей воде 16В, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления абсорбирующего CO₂ раствора 1005, циркулирующего в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего CO₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

Ниже со ссылкой на фиг.6 будет описана система для улавливания CO₂ в соответствии с пятым воплощением настоящего изобретения.

На фиг.6 представлена схема системы 10Е для улавливания CO₂ в соответствии с пятым воплощением. На фиг.6 такими же ссылочными номерами позиций обозначены такие же элементы, как и элементы системы 10А улавливания CO₂, показанной на фиг.1, элементы системы 10С улавливания CO₂, показанной на фиг.4, элементы системы 10D улавливания CO₂, показанной на фиг.5, и поэтому их пояснения здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.6 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.6, система 10Е для улавливания CO₂ использует для очистки фильтра 12 воду 1028, которая служит очищающей водой в системе 10С для улавливания CO₂, показанной на фиг.4, и затем обеспечивает подачу воды 1028, после ее использования для очистки, в первый циркуляционный трубопровод L1, а не в трубопровод 1018 для подачи слабого раствора.

В частности, система 10Е для улавливания CO₂ содержит первый возвратный трубопровод 18А для очищающей воды, который подает очищающую воду 16С после очистки фильтра 12 в устройстве 13 с фильтрующей мембраной в первый циркуляционный трубопровод L1 вместо подачи в ответвление 14-2 трубопровода для слабого раствора, как это имеет место в системе 10С для улавливания CO₂, показанной на фиг.4.

Когда очищающую воду 16С подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапаны V11 и V12 закрыты, в то время как клапаны V13, V16 и V17 открыты. Следовательно, в устройство 13 с фильтрующей мембраной можно подавать воду 1028 как очищающую воду 16С, собрать в очищающую воду 16С раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16С, использованную для очистки фильтра 12, подают в первый циркуляционньш трубопровод L1 по первому возвратному трубопроводу 18А для очищающей воды.

Вода 1028 в циркуляционном водяном трубопроводе 1029 содержит, например, приблизительно 0,5 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а сконденсированная вода 1014-1 в первом циркуляционном трубопроводе L1 содержит, например, приблизительно 4,0 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи в устройство 13 с фильтрующей мембраной воды извне, раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран водой 1028, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне.

Кроме того, поскольку вода 1028 в циркуляционном водяном трубопроводе 1029 используется для очистки фильтра 12, предотвращается вывод за пределы системы отработавшей воды после ее использования для очистки раствора 1005, абсорбирующего СО₂, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего CO₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10Е для улавливания СО₂ воду 1028 подают в качестве очищающей воды 16С внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, и в результате фильтр 12 очищается так, что раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к поверхности фильтра 12, может быть собран в очищающей воде 16С, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Ниже со ссылкой на фиг.7 будет описана система для улавливания СО₂ в соответствии с шестым воплощением настоящего изобретения.

На фиг.7 представлена схема системы 10F для улавливания СО₂ в соответствии с шестым воплощением. На фиг.7 такими же ссылочными номерами позиций обозначены такие же элементы, как и элементы системы 10А улавливания СО₂, показанной на фиг.1, и элементы системы 10С улавливания СО₂, показанной на фиг.4, и их пояснения здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.7 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.7, система 10F для улавливания СО₂, использует воду 1028, которая служит очищающей водой в системе 10С для улавливания СО₂, показанной на фиг.4, для очистки фильтра 12, и затем обеспечивает подачу воды 1028, после ее использования для очистки, во второй циркуляционный трубопровод L2, а не в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

В частности, система 10F для улавливания СО₂ содержит второй обратный трубопровод 18В для очищающей воды, который подает очищающую воду 16С после очистки фильтра 12 в устройстве 13 с фильтрующей мембраной во второй циркуляционный трубопровод L2 вместо ее подачи в первый обратный трубопровод 18А для очищающей воды, как это имеет место в системе 10Е для улавливания СО₂, показанной на фиг.6.

За счет обеспечения второго обратного трубопровода 18В для очищающей воды очищающую воду 16С после очистки фильтра 12 можно направлять во второй циркуляционный трубопровод L2 так, чтобы очищающую воду 16С можно было смешивать со сконденсированной водой 1014-2, и таким образом смешанную воду можно было использовать для улавливания раствора 1005, абсорбирующего СО₂, попутного потоку отходящего газа 1001В, из которого удалена СО₂, во второй секции 1013-2 промывки.

Когда очищающую воду 16С подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапаны V11 и V12 закрыты, в то время как клапаны V13, V16 и V18 открыты. Следовательно, можно подавать в устройство 13 с фильтрующей мембраной воду 1028 как очищающую воду 16С, можно собрать в очищающую воду 16С раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16С, использованную для очистки фильтра 12, подают во второй циркуляционный трубопровод L2 по второму обратному трубопроводу 18В для очищающей воды.

Вода 1028 в циркуляционном водяном трубопроводе 1029 содержит, например, приблизительно 0,5 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а сконденсированная вода 1014-2 во втором циркуляционном трубопроводе L2 содержит, например, приблизительно 0,8 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной, раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран водой 1028, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления абсорбирующего СО₂ раствора 1005, циркулирующего в системе, водой, подводимой извне.

Кроме того, поскольку вода 1028 в циркуляционном водяном трубопроводе 1029 используется для очистки фильтра 12, предотвращается вывод за пределы системы отработавшей воды после ее использования для очистки раствора 1005, абсорбирующего СО₂, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10F для улавливания СО₂ в качестве очищающей воды 16С внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной подают воду 1028, и за счет этого фильтр 12 очищается, при этом раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к поверхности фильтра 12, может быть собран в очищающей воде 16С, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

В настоящем изобретении способ удаления твердой фазы 11, прилипшей к фильтру 12, поясняется для случая использования очищающей воды от 16А до 16С, однако настоящее изобретение использованием только этой воды не ограничено. Так, может быть просто обеспечена подача раствора с концентрацией в нем раствора 1005, абсорбирующего СО₂ от низкой до высокой, или может быть использован раствор из какого-либо трубопровода, в котором циркулирует иной раствор 1005, абсорбирующий CO₂.

Кроме того, настоящее изобретение приспособлено для удаления твердой фазы 11, оставшейся в слабом растворе 1008А, который частично отводится из трубопровода 1018 подачи слабого раствора, однако изобретение этим не ограничено. Так, крепкий раствор 1006 может быть удален частично, и может быть удалена твердая фаза 11, находящаяся в крепком растворе.

Настоящее изобретение может быть также приспособлено для частичного удаления как слабого раствора 1008, так и крепкого раствора 1006, и для удаления твердой фазы 11, оставшейся в обоих растворах.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения система для улавливания CO₂ включает устройство с фильтрующей мембраной, которое забирает абсорбирующий CO₂ раствор, прилипший к фильтру, в раствор, абсорбирующий CO₂, имеющий низкую концентрацию, в то время как твердая фаза, остающаяся в растворе, абсорбирующем CO₂, фильтруется фильтром, при этом фильтр в устройстве очищается, а очищающая вода, использованная для очистки фильтра, вновь возвращается в систему. Следовательно, при обновлении фильтра отсутствует необходимость в подаче воды в систему извне, и таким образом раствор, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру, может быть собран в очищающей воде, и фильтр может быть очищен без разбавления абсорбирующего CO₂ раствора, циркулирующего в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр может быть очищен без отвода раствора, абсорбирующего CO₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора, абсорбирующего CO₂, и может значительно снизить потери раствора, абсорбирующего CO₂.

Соответственно, настоящее изобретение может быть также применимо к котлу, работающему на угле, и может обеспечить непрерывное удаление большого количества твердой фазы, содержащейся в слабом растворе, даже если в абсорбционной колонне подлежит удалению большое количество сажи.

Хотя изобретение для его полного и ясного раскрытия описано выше в отношении конкретных воплощений, приложенные пункты формулы не следует рассматривать как ограничение изобретения, а следует истолковывать как воплощающие все модификации и альтернативные выполнения, которые может представить себе специалист в области техники и которые явно соответствуют изложенной здесь основной идее изобретения.

Изобретение относится к технологии обновления фильтра, который накапливает сажу и твердые частицы в результате фильтрования раствора, абсорбирующего CO₂, используемого в устройстве для удаления CO₂ из отходящего газа. Система для улавливания CO₂ содержит абсорбционную колонну, которая обеспечивает извлечение CO₂ из отходящего газа, регенерационную колонну, обеспечивающую регенерацию крепкого раствора, разделительную цилиндрическую емкость, в которой происходит конденсация водяного пара, содержащегося в газе CO₂, отводимом из регенерационной колонны, и отделение воды. Слабый раствор, полученный за счет извлечения CO₂ из крепкого раствора, используют повторно в абсорбционной колонне. Система также содержит устройство с фильтрующей мембраной, которое фильтрует твердую фазу, остающуюся в слабом растворе и/или крепком растворе за счет использования фильтра. Абсорбирующий CO₂ раствор, имеющий низкую концентрацию, используют для очистки фильтра, и использованный раствор вновь возвращают в систему. Технический результат: возможность использования системы для улавливания CO₂ в котле, работающем со сжиганием угля, непрерывное удаление большого количества твердой фазы, уменьшение потерь раствора, абсорбирующего CO₂. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система для улавливания CO₂, содержащая абсорбционную колонну (1004), которая обеспечивает контакт отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, и извлечение CO₂; регенерационную колонну (1007), которая обеспечивает регенерацию крепкого раствора, который абсорбировал CO₂, за счет теплообмена; разделительную цилиндрическую емкость (1026), в которой конденсируется водяной пар, содержащийся в газе CO₂, вместе с паром, отводимым из регенерационной колонны, и отделяется вода, при этом слабый раствор, полученный за счет извлечения CO₂ из крепкого раствора, используют повторно в абсорбционной колонне, при этом абсорбционная колонна (1004) содержит секцию (1010) улавливания CO₂, в которой осуществляется контакт отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, и абсорбирование CO₂, содержащегося в отходящем газе; секцию промывки (1013-1, 1013-2), которая размещена с верхней стороны от секции улавливания CO₂ и обеспечивает охлаждение отходящего газа после удаления из него CO₂, улавливание раствора, абсорбирующего CO₂, попутного отходящему газу, из которого удален CO₂; сборник (1015-1, 1015-2) конденсированной воды, который размещен с нижней стороны от секции промывки (1013-1, 1013-2) и собирает сконденсированную воду в каждой секции промывки (1013-1, 1013-2); устройство (13) с фильтрующей мембраной, которое фильтрует твердую фазу, остающуюся в слабом растворе и/или крепком растворе за счет использования фильтра (12); причем абсорбирующий CO₂ раствор, имеющий низкую концентрацию, циркулирующий в системе, используют для очистки фильтра (12), и использованный для очистки фильтра указанный раствор, абсорбирующий CO₂, имеющий низкую концентрацию, вновь возвращают в систему.

2. Система для улавливания CO₂ по п.1, в которой в качестве очищающей воды используют или собранную сконденсированную воду, или отсепарированную воду, или собранную сконденсированную воду и отсепарированную воду из растворов с низкой концентрацией, абсорбирующих CO₂.

3. Система для улавливания CO₂ по п.1 или 2, которая содержит ответвление (14-1) трубопровода для слабого раствора, по которому в устройство (13) с фильтрующей мембраной подают слабый раствор, трубопровод (15А) для подачи очищающей воды, по которому подают раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий CO₂, в ответвление (14-1) трубопровода для слабого раствора.

4. Система для улавливания CO₂ по любому из пп.1 и 2, которая содержит обратный трубопровод (18А), по которому подают раствор низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, использованный для очистки фильтра (12), в сборник (1015-1, 1015-2) сконденсированной воды.

5. Система для улавливания CO₂ по любому из пп.1 и 2, в которой раствор низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, в котором растворяется фильтрующий материал, используют для образования покрывающего слоя на фильтре (12).

6. Система для улавливания CO₂ по любому из пп.1 и 2, в которой раствор, абсорбирующий CO₂, представляет собой абсорбирующий раствор на основе амина.

7. Способ очистки устройства с фильтрующей мембраной (13), включающий осуществление контакта отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, и извлечение CO₂ в секции (1010) для улавливания CO₂ абсорбционной колонны (1004), регенерацию крепкого раствора, который абсорбировал CO₂, в колонне (1007) регенерации, и фильтрование твердой фазы, остающейся в слабом растворе, полученном при удалении регенерированного CO₂ из крепкого раствора, с помощью фильтра (12), установленного в устройстве (13) с фильтрующей мембраной, при этом способ, кроме того, включает подачу раствора низкой концентрации, абсорбирующего CO₂, циркулирующего в указанной системе, в устройство (13) с фильтрующей мембраной; очистку фильтра (12) с использованием указанного раствора низкой концентрации, абсорбирующего CO₂; возврат раствора низкой концентрации, абсорбирующего CO₂, использованного для очистки фильтра (12), обратно в систему.

8. Способ по п.7, в котором в качестве очищающей воды используют или собранную сконденсированную воду или отсепарированную воду, или собранную сконденсированную воду и отсепарированную воду из растворов с низкой концентрацией, абсорбирующих CO₂.

9. Способ по п.7 или 8, в котором раствор, абсорбирующий CO₂, представляет собой абсорбирующий раствор на основе амина.