Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации и к способу регенерации для устранения деградированного материала, содержащегося в поглотителе, который поглощает CO2 или H2S, содержащийся в газе.
Уровень техники
В последние годы в качестве источника, который вызывает глобальное потепление, рассматривают парниковый эффект, который вызывается CO2, и мерой против него является международная срочная задача поддержания глобальной окружающей среды. Источники генерирования CO2 существуют во всех областях деятельности человека, в которых сжигают ископаемые топлива, и потребность в подавлении выбросов CO2 имеет тенденцию к усилению. В соответствии с этим, энергично исследуется способ устранения и извлечения CO2, содержащегося в отходящих газах, посредством приведения в контакт отходящих газов бойлера с поглотителем CO2 на основе аминов, таким как водный раствор алканоламина, и способ хранения извлеченного CO2 без выпуска его в атмосферу, для электрогенерирующего оборудования, такого как тепловые электростанции, использующие большие количества ископаемых топлив.
Соответственно, в выложенной публикации патента Японии №5-245339 раскрыт способ устранения CO2 (диоксида углерода) и SOx (оксида серы), которые содержатся в отходящих газах. Этот способ включает: способ денитрирования, в котором NOx (оксид азота), содержащийся в отходящих газах, восстанавливается с целью денитрирования; способ десульфуризации, в котором SOx, содержащийся в отходящих газах, десульфуризуют посредством приведения в контакт с карбонатом кальция, содержащимся в отстое; способ де-CO2, в котором CO2, содержащийся в отходящих газах, поглощается в поглотителе посредством приведения в противоточный контакт отходящих газов, для которых осуществляют способ денитрирования и способ десульфуризации, с поглотителем на основе аминов (водный раствор алканоламина), в абсорбере; и способ регенерирования поглотителя, в котором обедненный раствор, полученный посредством устранения CO2 из обогащенного раствора, который поглотил CO2 в регенераторе, возвращают в абсорбер. В этом способе, для предотвращения возникновения ситуации, в которой термически стабильная соль, полученная при окислении алканоламина кислородом, содержащимся в выбросах, для деградирования или при взаимодействии алканоламина с остальными NOx или остальными SOx, и деградированный материал, содержащий твердый продукт, такой как пыль, содержащаяся в отходящих газах, аккумулируются в системе, через которую проходит поглотитель, осуществляют регенерирование, при котором поглотитель нагревают в регенераторе, деградированный материал концентрируется как отстой, и деградированный материал устраняется из поглотителя.
Сущность изобретения
Техническая проблема, которую решает изобретение
При обычной регенерации посредством нагрева поглотителя, который содержит деградированный материал, деградированный материал концентрируется как отстой, для извлечения, и компонент поглотителя превращается в водяной пар и возвращается в регенератор, при этом может предотвращаться ситуация, при которой деградированный материал аккумулируется в системе, через которую проходит поглотитель. Однако при регенерации, которая зависит только от операций нагрева и испарения, имеется та проблема, что часть компонента поглотителя может не испаряться, а оставаться в отстое. Соответственно, это вызывает потери поглотителя, и поглотитель, соответствующий количеству потерь, должен восполняться. Например, имеется та проблема, что компонент поглотителя, остающийся в отстое, достигает примерно 5 [%]-20 [%] от поглотителя в целом. Поскольку алканоламин или что-то подобное, который является компонентом поглотителя, является дорогостоящим, важно уменьшить его потери для понижения затрат на работу - устройства. В то же время, когда операция регенерации является непрерывной, деградированный материал концентрируется, температура кипения повышается и регенерация продолжается, при этом необходимо увеличить давление водяного пара для регенерации.
Настоящее изобретение решает описанные выше проблемы, и его целью является создание устройства для регенерации и способа регенерации, которые способны уменьшить потери поглотителя посредством дополнительного отделения компонента поглотителя и деградированного материала друг от друга.
Решение проблемы
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, устройство для регенерации содержит: узел для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя, который содержит поглощенный CO2 или H2S, содержащийся в газе; и узел нагрева, который нагревает поглотитель, хранящийся в узле для хранения поглотителя. Часть поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, распределяют, и газообразную массу приводят в противоточный контакт с распределенным поглотителем.
В соответствии с этим устройством для регенерации, когда газообразную массу приводят в противоточный контакт с частью поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя могут быть уменьшены.
В дополнение к этому, в устройстве для регенерации в целом, поглотитель начинает нагреваться примерно при 120°С, и температура нагрева повышается, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, в источнике нагрева узла нагрева требуется водяной пар, имеющий более высокое давление. Кроме того, имеется та проблема, что компонент поглотителя в поглотителе может деградировать под действием тепла, что сопровождается увеличением температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии с устройством для регенерации по настоящему изобретению, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения в противоточный контакт поглотителя, который хранится в узле для хранения поглотителя, и газообразной массы друг с другом, деградированный материал концентрируется, температура нагрева для концентрирования деградированного материала уменьшается, и давление водяного пара источника нагрева узла нагрева может быть уменьшено. В дополнение к этому, поскольку температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, которое деградирует под действием нагрева, может быть уменьшено. Кроме того, поскольку деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева узла нагрева, эффективность операции концентрирования деградированного материала улучшается, при этом размер устройства для регенерации может быть уменьшен.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит: узел распределения поглотителя, который формирует механизм циркуляции, который извлекает часть поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, и возвращает извлеченную часть в узел для хранения поглотителя, для распределения; узел подачи водяного пара, который генерирует водяной пар из поглотителя, который нагревают с помощью узла нагрева; и узел извлечения компонента поглотителя, который располагается в узле для хранения поглотителя и приводит поглотитель, который возвращается в узел для хранения поглотителя, в противоточный контакт с водяным паром из узла подачи водяного пара.
В соответствии с этим устройством для регенерации, посредством использования водяного пара из поглотителя, который нагревают с помощью узла нагрева, который концентрирует деградированный материал, содержащийся в поглотителе, способ концентрирования деградированного материала и способ отделения компонента поглотителя от деградированного материала можно осуществлять посредством использования одного и того же источника нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены. В дополнение к этому, в соответствии с этим устройством для регенерации, узел распределения поглотителя и узел подачи водяного пара могут использовать конфигурации узла хранения поглотителя и узла нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит: узел подачи сухого водяного пара, который подает сухой водяной пар, имеющий температуру выше, чем температура, до которой нагревается поглотитель в узел для хранения поглотителя.
В соответствии с этим устройством для регенерации, когда высокотемпературный сухой водяной пар приводится в противоточный контакт с частью поглотителя, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере, компонент поглотителя легче улетучивается и более надежно отделяется от деградированного материала, и соответственно, компонент поглотителя может легче извлекаться из деградированного материала, при этом могут быть уменьшены потери поглотителя.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит: узел распределения поглотителя, который извлекает и распределяет часть поглотителя, который хранится в узле для хранения поглотителя; узел подачи водяного пара, который подает водяной пар, генерируемый вне устройства для регенерации; и узел извлечения компонента поглотителя, который приводит поглотитель, извлекаемый с помощью узла распределения поглотителя, в противоточный контакт с водяным паром из узла подачи водяного пара.
В соответствии с этим устройством для регенерации, посредством использования водяного пара, который не содержит компонента поглотителя, эффективность отделения компонента поглотителя от деградированного материала может быть улучшена.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит: узел распределения поглотителя, который извлекает и распределяет часть поглотителя, который хранится в узле для хранения поглотителя; узел подачи газа, который подает газ, в котором поглощается CO2 или H2S; и узел извлечения компонента поглотителя, который приводит поглотитель, извлекаемый с помощью узла распределения поглотителя, в противоточный контакт с газом из узла подачи газа.
В соответствии с этим устройством для регенерации, посредством использования газа, который генерируется вне устройства для регенерации, в котором поглощается CO2 или H2S, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит слой насадки, который приводит поглотитель и водяной пар в контакт газ-жидкость друг с другом.
В соответствии с этим устройством для регенерации, может быть облегчено отделение компонента поглотителя от деградированного материала, содержащегося в поглотителе.
Преимущественно, устройство для регенерации дополнительно содержит: насос, который извлекает и поднимает часть поглотителя из узла для хранения поглотителя; и сопло, которое заставляет поглотитель, прокачиваемый вверх под действием насоса, стекать вниз, навстречу водяному пару, который поднимается вверх.
В соответствии с этим устройством для регенерации, поглотитель, хранящийся в узле для хранения поглотителя, и водяной пар могут соответствующим образом приводиться в противоточный контакт друг с другом.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, способ регенерации включает: хранение части поглотителя, который поглощает CO2 или H2S, содержащийся в газе; нагрев хранящегося поглотителя и приведение части хранящегося поглотителя в противоточный контакт с газообразной массой, в то время как часть его распределяется.
В соответствии с этим способом регенерации, когда газообразная масса приводится в противоточный контакт с частью поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом могут быть уменьшены потери поглотителя.
В дополнение к этому, в способе регенерации в целом, поглотитель начинает нагреваться примерно при 120°С, и температуру нагрева повышают, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, в источнике нагрева требуется водяной пар, имеющий более высокое давление. Кроме того, имеется та проблема, что компонент поглотителя из поглотителя может деградировать под действием тепла, которое сопровождает повышение температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии со способом регенерации по настоящему изобретению, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения поглотителя, который хранится в узле для хранения поглотителя, и газообразной массы в противоточный контакт друг с другом, деградированный материал концентрируется, температура нагрева для концентрирования деградированного материала уменьшается, и давление водяного пара источника нагрева может быть уменьшено. В дополнение к этому, когда температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, которое деградирует под действием нагрева, может быть уменьшено. Кроме того, поскольку деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева, эффективность операции концентрирования деградированного материала улучшается, при этом размер устройства для регенерации может быть уменьшен.
Преимущественно, способ регенерации дополнительно включает: распределение поглотителя посредством циркуляции части хранящегося раствора поглотителя и приведение водяного пара нагретого поглотителя и циркулирующего поглотителя в противоточный контакт друг с другом.
В соответствии с этим способом регенерации, посредством использования водяного пара из поглотителя, который нагревают для концентрирования деградированного материала, содержащегося в поглотителе, способ концентрирования деградированного материала и способ отделения компонента поглотителя от деградированного материала могут осуществляться посредством использования одного и того же источника нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены.
Преимущественно, способ регенерации дополнительно включает приведение поглотителя, часть которого циркулирует, в противоточный контакт с сухим водяным паром, имеющим температуру выше, чем температура, до которой нагревают поглотитель.
В соответствии с этим способом регенерации, когда сухой водяной пар приводят в противоточный контакт с частью поглотителя, компонент поглотителя легче улетучивается и более надежно отделяется от деградированного материала, и соответственно, компонент поглотителя может легче извлекаться из деградированного материала, при этом могут быть уменьшены потери поглотителя.
Преимущественно, способ регенерации дополнительно включает: извлечение и распределение части хранящегося поглотителя; и приведение водяного пара, который генерируется в другом месте, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем.
В соответствии с этим способом регенерации, при использовании водяного пара, который не содержит компонента поглотителя, эффективность отделения компонента поглотителя от деградированного материала может быть улучшена.
Преимущественно, способ регенерации дополнительно включает: извлечение и распределение части хранящегося поглотителя; и приведение газа, в котором поглощаются CO2 или H2S, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем.
В соответствии с этим способом регенерации, при использовании газа, который генерируется вне устройства для регенерации, в котором поглощаются CO2 или H2S, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала.
Преимущественно, способ регенерации дополнительно включает: измерение количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе, посредством отбора образцов хранящегося поглотителя и завершение способов в случае, когда измеренное количество компонента поглотителя достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
В соответствии с этим способом регенерации, регенерацию заканчивают на основании количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе, который хранится, при этом функция поглощения, соответствующая поглотителю, может постоянно поддерживаться в стабильном состоянии.
Преимущественно, в способе регенерации, нагрев хранящегося поглотителя включает поддержание давления водяного пара при заданном давлении посредством осуществления теплообмена между поглотителем и водяным паром бесконтактным образом.
В соответствии с этим способом регенерации, при поддержании давления водяного пара, используемого для нагрева хранящегося поглотителя, при заданном давлении, давление водяного пара источника нагрева может поддерживаться постоянным, и соответственно, количество компонента поглотителя, который деградирует при нагреве, уменьшается, и можно достигнуть уменьшения размера устройства для регенерации.
Преимущественно, в способе регенерации давление водяного пара поддерживается при 2-3 кг/см2 в датчике.
При поддержании давления водяного пара при 2-3 [кг/см2 в датчике, количество компонента поглотителя, который деградирует при нагреве, уменьшается, и может быть получено заметное преимущество при уменьшении размера устройства для регенерации.
Преимущественные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, компонент поглотителя и деградированный материал дополнительно отделяют друг от друга, при этом могут быть уменьшены потери поглотителя.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему устройства для извлечения, к которому применяют устройство для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой пояснительную схему работы устройства для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой блок-схему системы контроля устройства для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой алгоритм способа контроля устройства для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет собой пояснительную схему работы устройства для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 представляет собой блок-схему системы контроля устройства для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 представляет собой алгоритм способа контроля устройства для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12 представляет собой таблицу, которая представляет собой результат эксперимента по регенерации в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
Далее будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления, В дополнение к этому, каждый составляющий элемент следующих далее вариантов осуществления включает элемент, с помощью которого этот составляющий элемент может быть заменен специалистами в данной области техники, или элемент, который является, по существу, таким же, как этот составляющий элемент.
Первый вариант осуществления
В газе от газификации угля, в синтез газе, в газе от коксовой батареи, в нефтяном газе, в природном газе, и тому подобное, содержится CO2 (диоксид углерода) или H2S (сероводород). Устройство для извлечения, которое извлекает CO2 (диоксид углерода) и H2S (сероводород), или устройство для извлечения, которое извлекает CO2 (диоксид углерода) из отходящих газов горения (далее, упоминается как отходящие газы), как иллюстрируется на фиг.1, например, содержит: охладительную башню 102, которая охлаждает отходящие газы 1001, которые выпускаются из промышленного оборудования 101, такого как бойлер, с использованием охлаждающей воды 1002; абсорбер 103, который выпускает отходящие газы 1001, из которых устраняют CO2 посредством поглощения CO2, содержащегося в отходящих газах 1001, в поглотителе 1003 посредством приведения поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), который представляет собой поглотитель на основе амина, такого как раствор алканоламина, который поглощает CO2, в противоточный контакт с отходящими газами 1001; и регенератор 104, который регенерирует поглотитель 1003 (обогащенный раствор 1003b), который содержит поглощенный CO2.
В охладительной башне 102 после повышения его давления с помощью газодувки 102а для отходящих газов, отходящие газы 1001, содержащие CO2, направляются внутрь охладительной башни 102 и охлаждаются посредством приведения в противоточный контакт с охлаждающей водой 1002 (способ охлаждения отходящего газа). Охлаждающая вода 1002 собирается в нижней части внутри охладительной башни 102 и подается в верхнюю часть внутри охладительной башни 102 через трубу 102c для внешней охлаждающей воды охладительной башни 102 с помощью циркуляционного насоса 102b для увлажнения с помощью охлаждающей воды. Затем охлаждающую воду 1002 приводят в противоточный контакт с отходящими газами 1001 в процессе достижения нижней части внутри охладительной башни 102. В дополнение к этому, в трубе 102c для охлаждающей воды, располагается охладитель 102d, который охлаждает охлаждающую воду 1002. Охлажденные отходящие газы 1001 выпускаются из охладительной башни 102 через трубу 102е для отходящих газов и подаются в абсорбер 103.
В абсорбере 103 отходящие газы 1001 приводятся в противоточный контакт с поглотителем 1003 (обедненный раствор 1003а), который имеет алканоламин в качестве своего основания, так что CO2 1001, содержащийся в отходящих газах, поглощается в поглотителе 1003. Соответственно, CO2 устраняется из отходящих газов 1001 (способ де-CO2). Отходящие газы 1001, из которых удаляется CO2, выпускаются из абсорбера 103. Поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а) прокачивается из регенератора 104 с помощью насоса 103а, подающего поглотитель, и подается в верхнюю часть внутри абсорбера 103 снаружи абсорбера 103 через трубу 103b для обедненного раствора. Затем поглотитель 1003 приводят в противоточный контакт с отходящим газом 1001 в процессе достижения нижней части внутри абсорбера 103. В трубе 103b для обедненного раствора располагается охладитель 103c, который охлаждает поглотитель 1003, который подается в абсорбер 103. Поглотитель 1003 (обогащенный раствор 1003b), который содержит поглощенный CO2, собирается в нижней части внутри абсорбера 103, выпускается из абсорбера 103 через трубу 104b для обогащенного раствора и подается в верхнюю часть внутри регенератора 104, при этом он прокачивается с помощью насоса 104а для выпуска поглотителя.
В регенераторе 104 обогащенный раствор 1003b поглотителя 1003 формируется как полуобедненный раствор посредством выпуска большей части CO2 с помощью эндотермической реакции, и полуобедненный раствор формируется как обедненный раствор 1003a посредством устранения почти всего CO2, когда он достигает нижней части внутри регенератора 104.
В нижней части регенератора 104 обедненный раствор 1003а нагревают и регенерируют с помощью регенерирующего нагревателя 104c и насыщенного водяного пара 1004а. Затем регенерированный обедненный раствор 1003a выпускают из регенератора 104 через трубу 103b для обедненного раствора, и в процессе поступления в абсорбер 103, он охлаждается с помощью теплообменника 105 обогащенный раствор - обедненный раствор посредством теплообмена с обогащенным раствором 1003b, то есть в процессе подачи в регенератор 104 через трубу 104b для обогащенного раствора (способ регенерирования поглотителя).
С другой стороны, в верхней части регенератора 104, газообразный CO2, который выделяется из обогащенного раствора 1003b, и полуобедненный раствор выпускаются из верхушки регенератора 104, из регенератора 104, через циркуляционную проточную трубу 104е, при этом он приводится в контакт с циркулирующей водой 1005, которая прокачивается извне регенератора 104 с помощью насоса 104d для циркулирующей воды. В процессе прохождения через циркуляционную проточную трубу 104е, после охлаждения газообразного CO2 с помощью циркуляционного проточного охладителя 104f регенератора, водяной пар конденсируют с помощью сепаратора CO2 104g и отделяют от циркулирующей воды 1005, и вводят в способ извлечения CO2 через трубу 104h для выпуска извлеченного CO2. Циркулирующую воду 1005, которую отделяют от CO2 с помощью сепаратора 104g для CO2, прокачивают с помощью насоса 104d для циркулирующей воды и подают в регенератор 104 через циркуляционную проточную трубу 104е.
Хотя это не иллюстрируется на диаграмме, между промышленным оборудованием 101 и охладительной башней 102 устройства для извлечения располагаются устройство для денитрирования, которое осуществляет способ денитрирования посредством восстановления и денитрирования NOx (оксидов азота), содержащихся в отходящих газах 1001, и устройство для десульфуризации, которое осуществляет способ десульфуризации, в котором SOx (оксид серы), содержащийся в отходящих газах, десульфуризируется посредством приведения их в контакт с карбонатом кальция, содержащимся в отстое.
В описанном выше устройстве для извлечения, когда CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, извлекают, алканоламин деградирует из-за кислорода с генерированием термически стабильной соли. В дополнение к этому, остальной NOx, который не устраняется с помощью способа денитрирования, остающийся SOx, который не устраняется с помощью способа десульфуризации, или что-либо подобное, взаимодействует с алканоламином, содержащимся в поглотителе 1003 CO2 с генерированием термически стабильной соли в способе де-CO2. Термически стабильная соль попадает в поглотитель 1003 как деградированный материал вместе с твердым материалом, таким как пыль, содержащимся в отходящих газах 1001, и не устраняется при нормальных условиях в способе регенерирования поглотителя, в котором обедненный раствор 1003а регенерируется из обогащенного раствора 1003b. В результате, когда поглотитель 1003, содержащий деградированный материал, циркулирует в системе устройства для извлечения, деградированный материал медленно аккумулируется внутри системы. Соответственно, устройство для извлечения включает устройство 106 для регенерации, которое регенерирует деградированный материал, который остается в обедненном растворе 1003а, генерируемом в регенераторе 104, как нагретый и концентрированный отстой (концентрированные отходы) 1006.
Устройство 106 для регенерации извлекает обедненный раствор 1003а из трубы 103b для обедненного раствора, которая располагается перед теплообменником 105 обогащенный раствор - обедненный раствор, от регенератора 104, хранит обедненный раствор 1003a, нагревает обедненный раствор 1003а, например, до 120-150°С, возвращает поглотитель 1003, который испаряется из обедненного раствора 1003а, в нижнюю часть регенератора 104 и выпускает отстой 1006, который концентрируют посредством нагрева.
Устройство 106 для регенерации в основном содержит узел для хранения поглотителя и узел нагрева. Как иллюстрируется на фиг.1 и 2, узел для хранения поглотителя конфигурируется как воздухонепроницаемый контейнер 106а, который извлекает часть поглотителя 1003, который содержит извлеченный CO2 из отходящих газов 1001 и хранит извлеченную часть поглотителя. Воздухонепроницаемый контейнер 106а соединяется с положением трубы 103b для обедненного раствора, которая находится до достижения теплообменника 105 обогащенный раствор - обедненный раствор от регенератора 104 через трубу 106b для выпуска. Клапан V1 открытия-закрытия располагается на трубе 106b для выпуска. В дополнение к этому труба 106c для подачи воды, которая направляет воду 1007 для разбавления, соединяется с воздухонепроницаемым контейнером 106а. Клапан V2 открытия-закрытия располагается на трубе 106c для подачи воды. Кроме того, труба 106d для выпуска отстоя, которая выпускает отстой 1006, соединяется с воздухонепроницаемым контейнером 106а. Клапан V3 открытия-закрытия и насос 106е для выпуска отстоя располагаются на трубе 106d для выпуска отстоя. В дополнение к этому, труба 106f для выпуска поглотителя, соединенная с нижней частью регенератора 104, соединяется с верхней частью воздухонепроницаемого контейнера 106а. Клапан V4 открытия-закрытия располагается в трубе 106f для выпуска поглотителя.
Узел нагрева располагается внутри воздухонепроницаемого контейнера 106а и конфигурируется с помощью: трубы 106g для водяного пара, имеющей форму буквы "U", которая располагается горизонтально; трубы 106h для подачи водяного пара, которая соединяется с одним концом каждой трубы 106g для водяного пара и подает насыщенный водяной пар 1004b, который генерируется посредством нагрева с использованием источника нагрева, который не иллюстрируется на диаграмме, вне воздухонепроницаемого контейнера 106а; и трубы 106i для выпуска водяного пара, которая соединяется с другим концом каждой трубы 106g для водяного пара и выпускает насыщенный водяной пар 1004b из воздухонепроницаемого контейнера 106а. В дополнение к этому, клапан V5 открытия-закрытия располагается в трубе 106h для подачи водяного пара.
Устройство 106 для регенерации подает обедненный раствор 1003а внутрь воздухонепроницаемого контейнера 106а посредством открывания клапана V1 открытия-закрытия, подает воду 1007 для разбавления внутрь воздухонепроницаемого контейнера 106а посредством открывания клапана V2 открытия-закрытия и впускает насыщенный водяной пар 1004b через трубу 106g для водяного пара посредством открывания клапана V5 открытия-закрытия, при этом обедненный раствор 1003а и вода 1007 для разбавления, которые подаются, нагреваются, например, с помощью бесконтактного теплообмена при 120-150°С. Затем, деградированный материал, который содержится в обедненном растворе 1003а, концентрируется как отстой 1006 в нижней части воздухонепроницаемого контейнера 106а. Отстой 1006 выпускается из воздухонепроницаемого контейнера 106а и извлекается из системы устройства для извлечения посредством открывания клапана V3 открытия-закрытия и работы насоса 106е для выпуска отстоя. Извлеченный отстой 1006 сжигают. С другой стороны, обедненный раствор 1003а и вода 1007 для разбавления испаряются при нагреве. Испаряющийся обедненный раствор 1003а проходит через открытый клапан V4 открытия-закрытия и возвращается в регенератор 104 через трубу 106f для выпуска поглотителя. Таким путем деградированный материал, содержащийся в обедненном растворе 1003а, отделяется, и предотвращается возникновение ситуации, в которой деградированный материал накапливается внутри системы устройства для извлечения.
Однако при регенерации, которая зависит только от нагрева, имеется та проблема, что часть компонента поглотителя не испаряется и остается в отстое. Соответственно, имеется та проблема, что имеются потери поглотителя.
Соответственно, устройство 106 для регенерации этого варианта осуществления, как иллюстрируется на фиг.1 и 2, содержит узел 106j для извлечения компонента поглотителя, сопло 106k, трубу 106m для выпуска поглотителя, клапан V6 открытия-закрытия, насос 106n для выпуска и слой 106р насадки.
Узел 106j для извлечения компонента поглотителя располагается на верхней стороне воздухонепроницаемого контейнера 106а. Верхушка узла 106j для извлечения компонента поглотителя является закрытой, в то время как его нижняя часть сообщается с воздухонепроницаемым контейнером 106а, и формируется с тем, чтобы выступать в верхнюю сторону из верхней части воздухонепроницаемого контейнера 106а для формирования части воздухонепроницаемого контейнера 106а. Труба 106f для выпуска поглотителя соединяется с верхушкой узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Сопло 106k располагается в верхней части внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Это сопло 106k соединяется с нижней частью воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя. В трубе 106m для выпуска поглотителя располагаются клапан V6 открытия-закрытия и насос 106n для выпуска. В дополнение к этому, слой 106р насадки располагается на нижней стороне сопла 106k внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя.
Когда устройство 106 для регенерации открывает клапан V6 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска, часть обедненного раствора 1003а, содержащая деградированный материал, подается в сопло 106k из воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя и нагнетается внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя из сопла 106k, и стекает в нижнюю сторону. Другими словами, узел 1 распределения поглотителя, формирующий механизм циркуляции, конфигурируется с помощью трубы 106m для выпуска поглотителя, клапана V6 открытия-закрытия, насоса 106n для выпуска и сопла 106k, которое возвращает часть поглотителя 1003 CO2, хранящегося в воздухонепроницаемом контейнере 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, в воздухонепроницаемый контейнер 106а через узел 106j для извлечения компонента поглотителя, в то же время, извлекая часть поглотителя CO2.
При этом, когда обедненный раствор 1003а нагревается посредством пропускания насыщенного водяного пара 1004b через трубу 106g для водяного пара посредством открывания клапана V5 открытия-закрытия, обедненный раствор 1003а, который хранится внутри воздухонепроницаемого контейнера 106а, превращается в водяной пар и поднимается вверх, с тем чтобы достичь узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Затем, водяной пар из обедненного раствора 1003а, который поднялся вверх, приводится в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а, который стекает вниз из сопла 106k в положение слоя 106p насадки. Другими словами, узел 2 подачи водяного пара конфигурируется с помощью воздухонепроницаемого контейнера 106а, трубы 106g для водяного пара, трубы 106h для подачи водяного пара, трубы 106i для выпуска водяного пара и клапана V5 открытия-закрытия, который подает водяной пар в направлении, противоположном направлению распределения поглотителя 1003, в соответствии с узлом 1 распределения поглотителя внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя.
Затем обедненный раствор 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, приводится в противоточный контакт с водяным паром из обедненного раствора 1003а, который поднимается вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а, при этом компонент поглотителя улетучивается. Другими словами, как иллюстрируется на фиг.3(а), поднимающийся вверх водяной пар достигает верхней области из нижней области и приводится в противоточный контакт с поглотителем 1003 (обедненный раствор 1003а), при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в газовой фазе, получает возможность для улетучивания из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) для извлечения. С другой стороны, как иллюстрируется на фиг.3(b), поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), стекающий вниз, достигает нижней области из верхней области и приводится в противоточный контакт с водяным паром, при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в жидкой фазе, улетучивается и отделяется от деградированного материала. Таким путем, компонент поглотителя, который улетучивается, отделяется от деградированного материала, проходит через открытый клапан V4 открытия-закрытия и возвращается в регенератор 104 через трубу 106f для выпуска поглотителя.
В дополнение к этому слой 106р насадки является предпочтительным для предоставления возможности для улетучивания компонента поглотителя и его отделения от деградированного материала посредством приведения обедненного раствора 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, и водяного пара из обедненного раствора 1003а, который поднимается вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя, в контакт газ-жидкость друг с другом. Слой 106р насадки имеет структуру слоя насадки, в которую заполняются наполнители, такие как сферические кольца или каскадные кольца или что-либо подобное. Хотя слой 106р насадки включается предпочтительно, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала посредством приведения обедненного раствора 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, и водяного пара из обедненного раствора 1003, поднимающегося вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя, в противоточный контакт друг с другом даже без включения слоя 106р насадки.
В дополнение к этому устройство 106 для регенерации в соответствии с этим вариантом осуществления содержит узел 106q извлечения, который извлекает (отбирает образцы) часть поглотителя 1003 (обедненного раствора 1003а), который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а. Узел 106q извлечения соединяется с трубой 106m для выпуска поглотителя в последней части насоса 106n для выпуска. В узле 106q извлечения располагается узел 106r измерения, который измеряет количество компонента поглотителя, содержащегося в извлекаемом поглотителе 1003 (обедненном растворе 1003а). Измеряемая информация, которая измеряется с помощью узла 106r измерения, направляется в узел 106s контроля. Отбор образцов поглотителя 1003 (обедненного раствора 1003а) не ограничивается его осуществлением с использованием трубы 106m для выпуска поглотителя, но поглотитель 1003 может извлекаться из воздухонепроницаемого контейнера 106а.
Узел 106s контроля оснащен микрокомпьютером или чем-то подобным. Как иллюстрируется на фиг.4, узел 106t памяти находится в узле 106s контроля. Узел 106t памяти конфигурируется с помощью RAM (оперативной памяти), ROM (постоянного запоминающего устройства), и так далее, и в нем хранятся программа и данные. В узле 106t памяти данные о количестве компонента поглотителя, который содержится в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), хранящемся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, хранятся для работы устройства для регенерации. В данных, например, количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), устанавливается как 5 [% масс.]. Эта настройка представляет собой показатель, который представляет собой величину для уменьшения количества компонента поглотителя из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и может устанавливаться произвольно. Узел 106r измерения, клапаны V1-V6 открытия-закрытия и насосы 106е и 106n соединяются с узлом 106s контроля. Узел 106s контроля контролирует в целом работу клапанов V1-V6 открытия-закрытия и насосов 106е и 106n, описанных выше, на основе входного сигнала о плотности от узла 106r измерения в соответствии с программой и данными, которые сохраняются в узле 106t памяти заранее.
Узел 106s контроля, как иллюстрируется на фиг.5, открывает клапаны V1, V2 и V4-V6 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска на основе инструкции начала регенерации (Стадия S1). Соответственно, часть поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) достигает воздухонепроницаемого контейнера 106а из регенератора 104 и сохраняется, нагревается вместе с водой 1007 для разбавления с целью испарения и возвращается в регенератор 104 через трубу 106f для выпуска поглотителя. В дополнение к этому, поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), хранящийся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, улетучивается посредством приведения в противоточный контакт с водяным паром из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), который поднимается вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя, в то же время, стекая вниз из сопла 106k, и возвращается в регенератор 104 через трубу 106f для выпуска поглотителя. В результате, компонент поглотителя может отделяться и извлекаться из деградированного материала. Затем узел 106s контроля заканчивает регенерацию посредством закрывания клапанов V1, V2 и V4-V6 открытия-закрытия и остановки насоса 106n для выпуска в случае, когда количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), содержащемся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, достигает заданного количества (например, 5 [% масс.]) или меньше (Да на Стадии S2) на основе измерительной информации, которая представляет собой входной сигнал от узла 106r измерения (Стадия S3). Затем, после того как регенерации заканчивается, отстой 1006 выпускается из воздухонепроницаемого контейнера 106а посредством открывания клапана V3 открытия-закрытия и работы насоса 106е для выпуска отстоя.
Таким путем, устройство 106 для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления, описанным выше, содержит воздухонепроницаемый контейнер 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, который сохраняет часть поглотителя 1003, который поглощает CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и узел нагрева, который нагревает поглотитель 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, распределяет часть поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и приводит водяной пар (газообразную массу) в противоточный контакт с распределенным поглотителем 1003.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, когда водяной пар приводят в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В устройстве для регенерации в целом, поглотитель 1003 начинает нагреваться примерно при 120°С, и температура нагрева повышается, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, необходимо увеличить давление водяного пара, проходящего через трубу 106g для водяного пара, которая представляет собой узел нагрева, и в источнике нагрева необходим водяной пар, имеющий более высокое давление. В дополнение к этому, имеется та проблема, что алканоламин, который представляет собой компонент поглотителя из поглотителя 1003, может деградировать под действием тепла, которое сопровождает увеличение температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии с устройством 106 для регенерации первого варианта осуществления, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и водяного пара в противоточный контакт друг с другом, деградированный материал концентрируется, температура нагрева для концентрирования деградированного материала понижается, и увеличение давления в узле нагрева уменьшается, при этом давление водяного пара в источнике нагрева может уменьшаться. В дополнение к этому, когда температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, который деградирует под действием тепла, может быть уменьшена. Кроме того, деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева узла нагрева, и, соответственно, эффективность операции концентрирования деградированного материала улучшается, при этом размер устройства 106 для регенерации может быть уменьшен.
В дополнение к этому, устройство 106 для регенерации первого варианта осуществления содержит: узел 1 распределения поглотителя, формирующий механизм циркуляции, который извлекает часть поглотителя 1003, хранящегося в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и возвращает извлеченную часть в воздухонепроницаемый контейнер 106а для циркуляции; узел 2 подачи водяного пара, который генерирует водяной пар из поглотителя 1003, нагреваемого с помощью узла нагрева; и узел 106j для извлечения компонента поглотителя, который находится в воздухонепроницаемом контейнере 106а и приводит поглотитель 1003, возвращаемый в воздухонепроницаемый контейнер 106а, в противоточный контакт с водяным паром из узла 2 подачи водяного пара.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, при использовании водяного пара из поглотителя 1003, который нагревается с помощью узла нагрева, который концентрирует деградированный материал, содержащийся в поглотителе 1003, способ концентрирования деградированного материала и способ отделения компонента поглотителя от деградированного материала могут осуществляться с помощью использования одного и того же источника нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены. В дополнение к этому, в соответствии с этим устройством 106 для регенерации, узел 1 распределения поглотителя и узел 2 подачи водяного пара могут использовать конфигурации воздухонепроницаемого контейнера 106а и узла нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены.
Кроме того, устройство 106 для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления дополнительно содержит слой 106р насадки, который приводит поглотитель 1003, который распределяется с помощью узла 1 распределения поглотителя, и водяной пар в контакт газ-жидкость.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, можно ускорить отделение компонента поглотителя от деградированного материала, который содержится в поглотителе 1003.
В дополнение к этому, в устройстве 106 для регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления узел 1 распределения поглотителя содержит насос 106n для выпуска, который извлекает часть поглотителя 1003 из воздухонепроницаемого контейнера 106а и перекачивает вверх извлеченную часть, и сопло 106k, которое позволяет поглотителю 1003, который прокачивается вверх с помощью насоса 106n для выпуска, стекать вниз, навстречу водяному пару, который поднимается вверх.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, противоточный контакт между поглотителем 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и водяным паром, может осуществляться соответствующим образом.
В дополнение к этому устройство 106 для регенерации первого варианта осуществления дополнительно содержит узел 106r измерения, который измеряет количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и узел 106s контроля, который прекращает регенерацию, когда количество компонента поглотителя, которое получают от узла 106r измерения, достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, регенерацию заканчивают на основании количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, при этом функция поглощения, соответствующая поглотителю 1003, может постоянно поддерживаться в стабильном состоянии.
В дополнение к этому в устройстве 106 для регенерации, описанном выше, клапаны V1, V2 и V4-V6 открытия-закрытия открываются, и насос 106n для выпуска работает, когда начинают регенерацию. Соответственно, нагрев и испарение поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), и улетучивание компонента поглотителя осуществляется в одно и то же время, при этом эффективность операции регенерации может быть улучшена.
Кроме того, в устройстве 106 для регенерации, описанном выше, после того как поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а) нагревается и испаряется при клапанах V1, V2, V4 и V5 открытия-закрытия, открытых в момент начала регенерации, компонент поглотителя может улетучиваться посредством открывания клапана V6 открытия-закрытия и работы насоса 106n для выпуска. Соответственно, например, поглотитель 1003, который содержит 3% мас. компонента поглотителя во время нагрева поглотителя 1003 (обедненного раствора 1003а), концентрируется как поглотитель 1003, который содержит 5% масс. компонента поглотителя после осуществления нагрева и испарения, концентрированный поглотитель 1003 приводится в противоточный контакт с водяным паром, и, соответственно, количество компонента поглотителя, который улетучивается, увеличивается, при этом эффективность отделения компонента поглотителя от деградированного материала может быть улучшена.
Способ регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления включает способ хранения части поглотителя 1003, который содержит поглощенный CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и способ нагрева хранящегося поглотителя 1003 и включает способ приведения части хранящегося поглотителя 1003 в противоточный контакт с водяным паром (газообразной массой) в то же время, распределяя его.
В соответствии с этим способом регенерации, когда водяной пар приводится в противоточный контакт с частью хранящегося поглотителя 1003, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В способе регенерации в целом, поглотитель 1003 начинает нагреваться примерно при 120°С и температуру нагрева повышают, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, необходимо увеличить давление водяного пара, проходящего через трубу 106g для водяного пара, которая представляет собой узел нагрева, и необходим водяной пар, имеющий более высокое давление в источнике нагрева. В дополнение к этому, имеется та проблема, что алканоламин, который представляет собой компонент поглотителя из поглотителя 1003, может деградировать под действием тепла, которое сопровождает увеличение температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии со способом регенерации первого варианта осуществления, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения хранящегося поглотителя 1003 и водяного пара в противоточный контакт друг с другом, деградированный материал концентрируют, температура нагрева для концентрирования деградированного материала уменьшается и увеличение давления в узле нагрева уменьшается, при этом может быть уменьшено давление водяного пара источника нагрева. В дополнение к этому, поскольку температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, который деградирует под действием нагрева, может быть уменьшено. Кроме того, деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева узла нагрева, и, соответственно, эффективность операции концентрирования деградированного материала улучшается, при этом размер устройства для регенерации может быть уменьшен.
В дополнение к этому способ регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления включает способ распределения поглотителя 1003 посредством циркулирования части хранящегося поглотителя 1003 и способ приведения водяного пара из нагретого поглотителя 1003 и циркулирующего поглотителя 1003 в противоточный контакт друг с другом.
В соответствии со способом регенерации при использовании водяного пара из поглотителя 1003, который нагревают для концентрирования деградированного материала, содержащегося в поглотителе 1003, способ концентрирования деградированного материала и способ отделения компонента поглотителя от деградированного материала могут осуществляться посредством использования одного и того же источника нагрева, при этом затраты на оборудование могут быть уменьшены.
В дополнение к этому способ регенерации первого варианта осуществления включает способ отбора образцов хранящегося поглотителя 1003 и измерения количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003 и способ завершения регенерации в случае, когда измеренное количество компонента поглотителя достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
В соответствии со способом регенерации, при завершении регенерации на основе количества компонента поглотителя, который содержится в хранящемся поглотителе 1003, функция поглощения, соответствующая поглотителю 1003, может постоянно поддерживаться в стабильном состоянии.
В дополнение к этому в способе регенерации первого варианта осуществления, способ нагрева хранящегося поглотителя 1003 включает способ осуществления теплообмена между поглотителем 1003 и водяным паром бесконтактным образом и поддержание давления водяного пара при заданном давлении (например, 2-3 кг/см2 в датчике).
В соответствии с этим способом регенерации, как описано выше, увеличение давления в узле нагрева уменьшается, и, соответственно, при поддержании давления водяного пара, используемого для нагрева хранящегося поглотителя 1003 при заданном давлении, давление водяного пара источника нагрева может поддерживаться постоянным, и, соответственно, количество компонента поглотителя, который деградирует при нагреве, уменьшается, и можно достигнуть уменьшения размера устройства для регенерации.
Второй вариант осуществления
Устройство для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления применяется к устройству для извлечения, которое имеет такую же основную конфигурацию, как и для описанного выше первого варианта осуществления, и оно отличается от устройства для регенерации первого варианта осуществления в некоторых конфигурациях. Таким образом, во втором варианте осуществления, который будет описан ниже, описание устройства для извлечения представлено не будет, такой же ссылочный номер присваивается конфигурации устройства для регенерации, которая эквивалентна первому варианта осуществления, и его описание представлено не будет.
Устройство 106 для регенерации в соответствии с этим вариантом осуществления, как иллюстрируется на фиг.6, содержит узел 106j для извлечения компонента поглотителя, сопло 106k, трубу 106m для выпуска поглотителя, клапан V6 открытия-закрытия, насос 106n для выпуска, слой 106р насадки, трубу 106v для выпуска поглотителя, клапан V7 открытия-закрытия, трубу 106w для введения водяного пара, и клапан V8 открытия-закрытия.
Узел 106j для извлечения компонента поглотителя образует воздухонепроницаемый контейнер, который располагается отдельно из воздухонепроницаемого контейнера 106а. Труба 106v для выпуска поглотителя соединяется с верхушкой узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Труба 106v для выпуска поглотителя соединяется с трубой 106f для выпуска поглотителя, описанной выше, и соединяется с нижней стороной регенератора 104. Клапан V7 открытия- закрытия располагается в трубе 106v для выпуска поглотителя. Сопло 106k располагается в верхней части внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Сопло 106k соединяется с нижней частью воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя. Клапан V6 открытия-закрытия и насос 106n для выпуска располагаются в трубе 106m для выпуска поглотителя. Слой 106р насадки располагается на нижней стороне сопла 106k внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Труба 106w для введения водяного пара соединяется с нижней частью внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя и вводит насыщенный водяной пар 1004c внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Клапан V8 открытия-закрытия располагается в трубе 106w для введения водяного пара.
Когда устройство 106 для регенерации открывает клапан V6 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска, часть обедненного раствора 1003а, содержащего деградированный материал, подается в сопло 106k из воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя и нагнетается внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя из сопла 106k, и стекает вниз. Другими словами, узел 11 распределения поглотителя конфигурируется с помощью трубы 106m для выпуска поглотителя, клапана V6 открытия-закрытия, насоса 106n для выпуска и сопла 106k, которое извлекает часть поглотителя 1003 CO2, хранящегося в воздухонепроницаемом контейнере 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, и распределяет извлеченную часть в узле 106j для извлечения компонента поглотителя.
При этом посредством открывания клапан V8 открытия-закрытия, насыщенный водяной пар 1004c вводится на нижнюю сторону внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя через трубу 106w для введения водяного пара. Насыщенный водяной пар 1004c поднимается вверх внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Затем насыщенный водяной пар 1004c, который поднялся вверх, приводят в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а, который стекает вниз из сопла 106k в положение слоя 106р насадки. Другими словами, узел 21 подачи водяного пара конфигурируется с помощью трубы 106w для введения водяного пара и клапана V8 открытия-закрытия, который подает водяной пар в направлении, противоположном направлению распределения поглотителя 1003, в соответствии с узлом 11 для распределения поглотителя внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя.
Затем обедненный раствор 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, приводят в противоточный контакт с насыщенным водяным паром 1004c, который поднимается вверх внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя, при этом компонент поглотителя улетучивается. Другими словами, как иллюстрируется на фиг.7(а), поднимающийся вверх водяной пар достигает верхней области из нижней области и приводится в противоточный контакт с поглотителем 1003 (обедненный раствор 1003а), тем самым позволяя компоненту поглотителя (амину), содержащемуся в газовой фазе, улетучиваться из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) для извлечения. С другой стороны, как иллюстрируется на фиг.7(b), поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), стекающий вниз, достигает нижней области из верхней области и приводится в противоточный контакт с насыщенным водяным паром 1004c, при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в жидкой фазе, улетучивается и отделяется от деградированного материала. Таким образом, компонент поглотителя, который улетучивается и отделяется от деградированного материала, проходит через открытый клапан V7 открытия-закрытия и возвращается в регенератор 104 через трубу 106v для выпуска поглотителя.
В дополнение к этому слой 106р насадки является предпочтительным для того, чтобы дать возможность для улетучивания компонента поглотителя и для отделения от деградированного материала посредством приведения обедненного раствора 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, и поднимающегося вверх насыщенного водяного пара 1004c в контакт газ-жидкость друг с другом. Слой 106p насадки имеет структуру слоя насадки, который заполняется наполнителями, такими как сферические кольца или каскадные кольца, или что-либо подобное. Хотя слой 106р насадки содержится предпочтительно, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала посредством приведения обедненного раствора 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, и поднимающегося вверх насыщенного водяного пара 1004c в противоточный контакт друг с другом даже без введения слоя 106р насадки.
В дополнение к этому устройство 106 для регенерации в соответствии с этим вариантом осуществления содержит узел 106q извлечения, который извлекает (отбирает образцы) часть поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а. Узел 106q извлечения соединяется с трубой 106m для выпуска поглотителя в последней части насоса 106n для выпуска. В узле 106q извлечения располагается узел 106r измерения, который измеряет количество компонента поглотителя, содержащегося в извлеченном поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а). Измерительная информация, которая измеряется с помощью узла 106r измерения, направляется в узел 106s контроля. Отбор образцов поглотителя 1003 (обедненного раствор 1003а) не ограничивается осуществлением с использованием трубы 106m для выпуска поглотителя, но поглотитель 1003 может извлекаться и из воздухонепроницаемого контейнера 106а.
Узел 106s контроля конфигурируется с помощью микрокомпьютера или чего-либо подобного. Как иллюстрируется на фиг.8, узел 106t памяти располагается в узле 106s контроля. Узел 106t памяти конфигурируется с помощью RAM, ROM, и тому подобное, и в нем хранятся программа и данные. В узле 106t памяти хранятся данные о количестве компонента поглотителя, который содержится в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), хранящемся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, для работы устройства для регенерации. В данных, например, количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), устанавливается как 5 [% мас.]. Эта настройка представляет собой показатель, который представляет собой величину для уменьшения количества компонента поглотителя из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и может устанавливаться произвольно. Узел 106r измерения, клапаны V1-V8 открытия-закрытия и насосы 106е и 106n соединяются с узлом 106s контроля. Узел 106s контроля контролирует в целом работу клапанов V1-V8 открытия-закрытия и насосов 106e и 106n, описанных выше, на основе входного сигнала о плотности от узла 106r измерения в соответствии с программой и данными, которые сохраняются в узле 106t памяти заранее.
Узел 106s контроля, как иллюстрируется на фиг.9, открывает клапаны V1, V2 и V4-V8 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска на основе инструкции начала регенерации (Стадия S11). Соответственно, часть поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) поступает в воздухонепроницаемый контейнер 106а из регенератора 104 и хранится, его нагревают вместе с водой 1007 для разбавления с целью испарения, и он возвращается в регенератор 104 через трубу 106r для выпуска поглотителя. В дополнение к этому, поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), хранящийся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, улетучивается при приведении в противоточный контакт с насыщенным водяным паром 1004c, который поднимается вверх внутри узла 106j, для извлечения компонента поглотителя, в то же время он стекает вниз из сопла 106k и возвращается в регенератор 104 через трубу 106v для выпуска поглотителя. В результате, компонент поглотителя может отделяться и извлекаться из деградированного материала. Затем узел 106s контроля заканчивает регенерацию посредством закрывания клапанов V1, V2 и V4-V8 открытия-закрытия и остановки насоса 106n для выпуска в случае, когда количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003 (обедненный раствор 1003а), содержащемся в воздухонепроницаемом контейнере 106а, достигает заданного количества (например, 5 [% мас.]) или количества, меньшего, чем заданное (Да на Стадии S12), на основе измерительной информации, которая представляет собой входной сигнал из узла 106r измерения (Стадия S13). Затем, после того как регенерации заканчивается, отстой 1006 выпускается из воздухонепроницаемого контейнера 106а посредством открывания клапана V3 открытия-закрытия и работы насоса 106е для выпуска отстоя.
Таким образом, устройство 106 для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления, описанное выше, содержит воздухонепроницаемый контейнер 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя 1003, который поглощает CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и узел нагрева, который нагревает поглотитель 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, распределяет часть поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и приводит водяной пар (газообразную массу) в противоточный контакт с распределенным поглотителем 1003.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, когда водяной пар приводится в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В устройстве для регенерации в целом, поглотитель 1003 начинает нагреваться примерно при 120°С, и температуру нагрева повышают, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, необходимо увеличивать давление водяного пара, проходящего через трубу 106g для водяного пара, которая представляет собой узел нагрева, и в источнике нагрева необходим водяной пар, имеющий более высокое давление. В дополнение к этому, имеется та проблема, что алканоламин, который представляет собой компонент поглотителя из поглотителя 1003, может деградировать под действием тепла, которое сопровождает увеличение температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии с устройством 106 для регенерации второго варианта осуществления, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и водяного пара в противоточный контакт друг с другом, деградированный материал концентрируется, температура нагрева для концентрирования деградированного материала уменьшается, и увеличение давления в узле нагрева уменьшается, при этом давление водяного пара источника нагрева может быть уменьшено. В дополнение к этому, поскольку температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, который деградирует под действием нагрева, может быть уменьшено. Кроме того, деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева узла нагрева, и соответственно, эффективность операции концентрирования деградированного материала улучшается, при этом размер устройства для регенерации 106 может быть уменьшен.
В дополнение к этому, устройство 106 для регенерации второго варианта осуществления содержит: узел 11 распределения поглотителя, который извлекает и распределяет часть поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а; узел 21 подачи водяного пара, который подает водяной пар, который генерируется вне устройства для регенерации; и узел 106j для извлечения компонента поглотителя, который приводит поглотитель 1003, извлекаемый с помощью узла 11 распределения поглотителя, в противоточный контакт с водяным паром узла 21 подачи водяного пара.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, в отличие от первого варианта осуществления, описанного выше, посредством использования насыщенного водяного пара 1004c, который генерируется вне устройства 106 для регенерации, то есть водяного пара, который не содержит амина, который представляет собой компонент поглотителя, эффективность отделения компонента поглотителя из деградированного материала может быть улучшена.
Кроме того, устройство 106 для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления дополнительно содержит слой 106р насадки, который приводит поглотитель 1003, который распределяется с помощью узла 1 распределения поглотителя, и водяной пар в контакт газ-жидкость.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, можно ускорить отделение компонента поглотителя из деградированного материала, который содержится в поглотителе 1003.
В дополнение к этому в устройстве 106 для регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления, узел 11 распределения поглотителя содержит насос 106п для выпуска, который извлекает часть поглотителя 1003 из воздухонепроницаемого контейнера 106а и перекачивает извлеченную часть, и сопло 106k, которое позволяет поглотителю 1003, который прокачивается вверх насосом 106n для выпуска, стекать вниз, навстречу водяному пару, который поднимается вверх.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, противоточный контакт между поглотителем 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и водяным паром может осуществляться соответствующим образом.
В дополнение к этому устройство 106 для регенерации второго варианта осуществления дополнительно содержит узел 106r измерения, который измеряет количество компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и узел 106s контроля, который прекращает регенерацию, когда количество компонента поглотителя, которое получают от узла 106r измерения, достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, регенерацию заканчивают на основании количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, при этом функция поглощения, соответствующая поглотителю 1003, может постоянно поддерживаться в стабильном состоянии.
В дополнение к этому в устройстве 106 для регенерации, описанном выше, клапаны V1, V2 и V4-V8 открытия-закрытия открываются, и насос 106n для выпуска работает, когда начинается регенерация. Соответственно, нагрев и испарение поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), и улетучивание компонента поглотителя осуществляют в одно и то же время, при этом эффективность операции регенерации может быть улучшена.
Кроме того, в устройстве 106 для регенерации, описанном выше, после того, как поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а) нагревается и испаряется при открытых клапанах V1, V2, V4 и V5 открытия-закрытия, в момент начала регенерации, компонент поглотителя может улетучиваться посредством открывания клапанов V6-V8 открытия-закрытия и работы насоса 106n для выпуска. Соответственно, например, после того, как поглотитель 1003, который содержит 30% мас. компонента поглотителя, во время нагрева поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) нагревается и испаряется, термически стабильная соль концентрируется как поглотитель 1003, который содержит 5% мас. компонента поглотителя, концентрированный поглотитель 1003 приводится в противоточный контакт с водяным паром, и, соответственно, количество компонента поглотителя, которое улетучивается, увеличивается, при этом эффективность отделения компонента поглотителя из деградированного материала может быть улучшена.
Способ регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления включает способ хранения части поглотителя 1003, который содержит поглощенный CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и способ нагрева хранящегося поглотителя 1003 и включает способ приведения части хранящегося поглотителя 1003 в противоточный контакт с водяным паром (газообразной массой) в то же время, распределяя его.
В соответствии с этим способом регенерации, когда водяной пар приводится в контакт с частью хранящегося поглотителя 1003, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В способе регенерации в целом, поглотитель 1003 начинает нагреваться примерно при 120°С, и температуру нагрева повышают, например, до 150°С в соответствии с периодичностью концентрирования деградированного материала. Соответственно, необходимо увеличение давления водяного пара, проходящего через трубу 106g для водяного пара, которая представляет собой узел нагрева, и в источнике нагрева необходим водяной пар, имеющий более высокое давление. В дополнение к этому, имеется та проблема, что алканоламин, который представляет собой компонент поглотителя из поглотителя 1003, может деградировать под действием тепла, которое сопровождает увеличение температуры нагрева. При такой проблеме, в соответствии со способом регенерации второго варианта осуществления, когда компонент поглотителя отделяется от деградированного материала посредством приведения хранящегося поглотителя 1003 и водяного пара в противоточный контакт друг с другом, деградированный материал концентрируется, температура нагрева для концентрирования деградированного материала уменьшается и увеличение давления в узле нагрева уменьшается, при этом может уменьшаться давление водяного пара источника нагрева. В дополнение к этому, поскольку температура нагрева уменьшается, количество компонента поглотителя, которое деградирует под действием нагрева, может быть уменьшено. Кроме того, деградированный материал может концентрироваться при уменьшении температуры нагрева узла нагрева, и, соответственно, эффективность операции концентрирования деградированного материал улучшается, при этом размер устройства для регенерации может быть уменьшен.
В дополнение к этому способ регенерации в соответствии со вторым вариантом осуществления включает способ извлечения и распределения части хранящегося поглотителя 1003 и способ приведения насыщенного водяного пара 1004c, который генерируется в другом месте, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем 1003.
В соответствии с этим способом регенерации, в отличие от первого варианта осуществления, описанного выше, при использовании насыщенного водяного пара 1004c, генерируемого вне устройства 106 для регенерации, то есть водяного пара, который не содержит амина, который представляет собой компонент поглотителя, эффективность отделения компонента поглотителя из деградированного материала может быть улучшена.
В дополнение к этому способ регенерации второго варианта осуществления включает способ отбора образцов хранящегося поглотителя 1003 и измерения количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе 1003, и способ завершения регенерации в случае, когда измеренное количество компонента поглотителя достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
В соответствии со способом регенерации, при завершении регенерации на основе количества компонента поглотителя, который содержится в хранящемся поглотителе 1003, функция поглощения соответствующая поглотителю 1003, может постоянно поддерживаться в стабильном состоянии.
В способе регенерации второго варианта осуществления, способ нагрева хранящегося поглотителя 1003 включает способ осуществления теплообмена между поглотителем 1003 и водяным паром бесконтактным образом и поддержания давления водяного пара при заданном давлении (например, 2-3 кг/см2 в датчике).
В соответствии с этим способом регенерации, как описано выше, увеличение давления в узле нагрева уменьшается, и соответственно, при поддержании давления водяного пара, используемого для нагрева хранящегося поглотителя 1003, при заданном давлении, давление водяного пара источника нагрева может поддерживаться постоянным, и, соответственно, количество компонента поглотителя, которое деградирует при нагреве, уменьшается, и можно достигнуть уменьшения размера устройства для регенерации.
Третий вариант осуществления
Устройство для регенерации в соответствии с третьим вариантом осуществления применяется к устройству для извлечения, которое имеет такую же основную конфигурацию, как и для описанного выше первого варианта осуществления, и отличается от устройства для регенерации первого варианта осуществления тем, что дополнительно подключается узел подачи сухого водяного пара. Таким образом, в третьем варианте осуществления, который будет описан ниже, описание устройства для извлечения представлено не будет, такой же ссылочный номер присваивается конфигурации устройства для регенерации, которая эквивалентна конфигурации первого варианта осуществления, и его описание представлено не будет.
Фиг.10 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как иллюстрируется на фиг.10, устройство 106 для регенерации содержит узел 3 подачи сухого водяного пара. Узел 3 подачи сухого водяного пара содержит трубу 3а для введения сухого водяного пара и клапан V9 открытия-закрытия. Труба 3а для введения сухого водяного пара соединяется с верхней частью воздухонепроницаемого контейнера 106а и вводит сухой водяной пар 1008 внутрь воздухонепроницаемого контейнера 106а. Эта труба 3а для введения сухого водяного пара, хотя и не иллюстрируется на блок-схеме, соединяется с паровой турбиной, которая располагается в оборудовании, генерирующем энергию, таком как тепловая электростанция, в которой отходящие газы горения (отходящие газы) извлекаются с помощью описанного выше устройства для извлечения. Другими словами, сухой водяной пар 1008, который вводится внутрь воздухонепроницаемого контейнера 106а с помощью трубы 3а для введения сухого водяного пара, поступает из паровой турбины. Этот сухой водяной пар 1008 представляет собой водяной пар низкого давления, примерно 1 [кг/см2 в датчике], при температуре в пределах от 200°С до 250°С. Клапан V9 открытия-закрытия располагается в трубе 3а для введения сухого водяного пара и вводит или прекращает введение сухого водяного пара 1008 посредством открывания или закрывания.
Когда устройство 106 для регенерации открывает клапан V6 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска, часть обедненного раствора 1003а, содержащего деградированный материал, подается в сопло 106k из воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя и нагнетается внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя из сопла 106k, и стекает вниз. Другими словами, узел 1 распределения поглотителя, формирующий механизм циркуляции, конфигурируется с помощью трубы 106m для выпуска поглотителя, клапана V6 открытия-закрытия, насоса 106n для выпуска и сопла 106k, которое возвращает часть поглотителя CO2 1003, хранящегося в воздухонепроницаемом контейнере 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, в воздухонепроницаемый контейнер 106а через узел 106j для извлечения компонента поглотителя в то же время, извлекая часть поглотителя CO2.
В это же время клапан V5 открытия-закрытия открывается, и обедненный раствор 1003а нагревается посредством пропускания насыщенного водяного пара 1004b через трубу 106g для водяного пара. Затем, обедненный раствор 1003а, который хранится внутри воздухонепроницаемого контейнера 106а, превращается в водяной пар и поднимается вверх с тем, чтобы достичь узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Затем водяной пар обедненного раствора 1003а, который поднялся вверх, приводится в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а, который стекает вниз из сопла 106k в положение слоя 106р насадки. В это время, посредством открывания клапана V9 открытия-закрытия узла 3 подачи сухого водяного пара, сухой водяной пар 1008 вводится внутрь воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 3а для введения сухого водяного пара. Сухой водяной пар 1008 поднимается вверх в узел 106j для извлечения компонента поглотителя и приводится в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а, который стекает вниз из сопла 106k в положение слоя 106р насадки. Температура этого сухого водяного пара 1008 выше, чем температура, до которой нагревается обедненный раствор (поглотитель) 1003а, который хранится внутри воздухонепроницаемого контейнера 106а.
Затем, обедненный раствор 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, приводится в противоточный контакт с водяным паром из обедненного раствора 1003а, который поднимается вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а, при этом компонент поглотителя улетучивается. В частности, в этом варианте осуществления, обедненный раствор 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, приводится в противоточный контакт с сухим водяным паром 1008, который поднимается вверх из воздухонепроницаемого контейнера 106а, при этом компонент поглотителя дополнительно улетучивается. Другими словами, как иллюстрируется на фиг.3(а), поднимающийся вверх водяной пар и сухой водяной пар 1008 достигают верхней области из нижней области и приводятся в противоточный контакт с поглотителем 1003 (обедненный раствор 1003а), тем самым позволяя компоненту поглотителя (амину), содержащемуся в газовой фазе, улетучиваться из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а) для извлечения. С другой стороны, как иллюстрируется на фиг.3(b), поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), стекающий вниз, достигает нижней области из верхней области и приводится в противоточный контакт с водяным паром и сухим водяным паром 1008, при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в жидкой фазе, улетучивается и отделяется от деградированного материала. Таким образом, компонент поглотителя, который улетучивается, отделяется от деградированного материала, проходит через открытый клапан V4 открытия-закрытия и возвращается в регенератор 104 через трубу 106f для выпуска поглотителя.
Как рассмотрено выше, устройство 106 для регенерации третьего варианта осуществления, описанное выше, содержит узел 3 подачи сухого водяного пара, который подает сухой водяной пар (газообразную массу) 1008, имеющий температуру выше, чем температура, до которой нагревают поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), в воздухонепроницаемый контейнер 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, в дополнение к устройству 106 для регенерации первого варианта осуществления.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, когда высокотемпературный сухой водяной пар 1008 приводится в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, компонент поглотителя легче улетучивается и более надежно отделяется из деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может легче извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
Здесь, когда насыщенный водяной пар 1004b, который впускают через трубу 106g для водяного пара, для нагрева обедненного раствора 1003а, находящегося внутри воздухонепроницаемого контейнера 106а, имеет низкое давление (например, примерно 3 кг/см2 в датчике), обедненный раствор 1003а может нагреваться только примерно до 150°С, и имеется та проблема, что компонент поглотителя обедненного раствора 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, не может улетучиваться в достаточной степени. С этой точки зрения, в соответствии с устройством 106 для регенерации настоящего варианта осуществления, высокотемпературный сухой водяной пар 1008 приводится в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, при этом компонент поглотителя может легче улетучиваться.
Способ регенерации в соответствии с третьим вариантом осуществления дополнительно включает способ приведения сухого водяного пара (газообразной массы) 1008, имеющего температуру, которая выше, чем температура, до которой нагревают поглотитель 1003, в контакт с поглотителем 1003, часть которого циркулирует, в дополнение к способам способа регенерации в соответствии с первым вариантом осуществления.
В соответствии с этим способом регенерации, когда сухой водяной пар 1008 приводится в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, компонент поглотителя легче улетучивается и более надежно отделяется из деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может легче извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В этом варианте осуществления, в случае, когда сухой водяной пар 1008, который подается из узла 3 подачи сухого водяного пара, приводится в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а (поглотитель 1003), который стекает вниз из сопла 106k, нагрев обедненного раствора 1003а (поглотителя 1003) с использованием узла нагрева может быть прекращен. Более конкретно, в случае, когда обедненный раствор 1003а (поглотитель 1003) нагревают с помощью узла нагрева заранее, а затем, сухой водяной пар 1008, подающийся из узла 3 подачи сухого водяного пара, приводится в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а (поглотителем 1003), который стекает вниз из сопла 106k, нагрев обедненного раствора 1003а (поглотителя 1003) с использованием узла нагрева может быть прекращен.
Четвертый вариант осуществления
Устройство для регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления применяется к устройству для извлечения, которое имеет такую же основную конфигурацию, как и для описанного выше первого варианта осуществления, и отличается от устройства для регенерации второго варианта осуществления тем, что включается узел подачи газа вместо узла 21 подачи водяного пара второго варианта осуществления. Таким образом, в четвертом варианте осуществления, который будет описан ниже, описание устройства для извлечения не будет представлено, такой же ссылочный номер присваивается конфигурации устройства для регенерации, которая эквивалентна устройству второго варианта осуществления, и его описание не будет представлено.
Фиг.11 представляет собой блок-схему устройства для регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как иллюстрируется на фиг.11, устройство 106 для регенерации содержит узел 4 подачи газа. Узел 4 подачи газа содержит трубу 4а введения газа и клапан V10 открытия-закрытия. Труба 4а введения газа соединяется с нижней стороной внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя, который формирует воздухонепроницаемый контейнер, и вводит отходящие газы 1001а внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Эта труба 4а введения газа, хотя и не иллюстрируется на блок-схеме, присоединяется после газодувки 102а для отходящих газов, которая направляет отходящие газы 1001 в охладительную башню 102 описанного выше устройства для извлечения. Другими словами, отходящие газы 1001а, которые вводится внутрь узла 106J для извлечения компонента поглотителя с помощью трубы 4а введения газа, содержат CO2 или H2S и представляют собой отходящие газы 1001, имеющие высокую температуру от 120°С до 130°С. Клапан V10 открытия-закрытия располагается в трубе 4а для введения газа и вводит или прекращает введение отходящих газов 1001а посредством открывания или закрывания.
Труба 106x для выпуска газа соединяется с верхушкой узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Эта труба 106х для выпуска газа соединяется с трубой 102е для отходящих газов, которая подает отходящие газы 1001, охлажденные с помощью охладительной башни 102, в абсорбер 103 в описанном выше устройстве для извлечения. Клапан V11 открытия-закрытия располагается в трубе 106х для выпуска газа.
Когда устройство 106 для регенерации открывает клапан V6 открытия-закрытия и приводит в действие насос 106n для выпуска, часть обедненного раствора 1003а, содержащего деградированный материал, подается в сопло 106k из воздухонепроницаемого контейнера 106а через трубу 106m для выпуска поглотителя и нагнетается внутрь узла 106j для извлечения компонента поглотителя из сопла 106k и стекает вниз. Другими словами, узел 11 распределения поглотителя конфигурируется с помощью трубы 106m для выпуска поглотителя, клапана V6 открытия-закрытия, насоса 106n для выпуска и сопла 106k, который извлекает часть поглотителя CO2 1003, хранящегося в воздухонепроницаемом контейнере 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, и распределяет извлеченную часть в узел 106j для извлечения компонента поглотителя.
В то же время посредством открывания клапана V10 открытия-закрытия, отходящие газы 1001а вводятся на нижнюю сторону внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя через трубу 4а для введения газа. Отходящие газы 1001а поднимаются вверх внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя. Затем, отходящие газы 1001а, которые поднимаются вверх, приводятся в противоточный контакт с обедненным раствором 1003а, который стекает вниз из сопла 106k в положение слоя 106p насадки.
Затем, обедненный раствор 1003а, который стекает вниз из сопла 106k, приводится в противоточный контакт с отходящими газами 1001а, который поднимается вверх из узла 106j, для извлечения компонента поглотителя, при этом компонент поглотителя улетучивается. Другими словами, когда водяной пар, иллюстрируемый на фиг.7(а), заменяют отходящими газами, поднимающиеся вверх отходящие газы 1001а достигают верхней области из нижней области и приводится в противоточный контакт с поглотителем 1003 (обедненный раствор 1003а), при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в газовой фазе, получает возможность для улетучивания из поглотителя 1003 (обедненный раствор 1003а), для извлечения. С другой стороны, как иллюстрируется на фиг.7(b), поглотитель 1003 (обедненный раствор 1003а), стекающий вниз, достигает нижней области из верхней области и приводится в противоточный контакт с насыщенным водяным паром 1004c, при этом компонент поглотителя (амин), содержащийся в жидкой фазе, улетучивается и отделяется от деградированного материала. Таким образом, компонент поглотителя, который улетучивается, отделяется от деградированного материала, проходит через открытый клапан V11 открытия-закрытия и возвращается в абсорбер 103 через трубу 106х для выпуска газа.
Как рассмотрено выше, описанное выше устройство 106 для регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления содержит воздухонепроницаемый контейнер 106а, который представляет собой узел для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя 1003, который содержит поглощенный CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и узел нагрева, который нагревает поглотитель 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, осуществляет циркуляцию части поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, и приводит отходящие газы (газообразную массу) 1001а, которые содержат поглощенный CO2 или H2S, в контакт с циркулирующим поглотителем 1003.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, когда отходящие газы 1001а, имеющие относительно высокую температуру, приводятся в противоточный контакт с частью поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В дополнение к этому устройство 106 для регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления содержит: узел 11 распределения поглотителя, который извлекает и распределяет часть поглотителя 1003, который хранится в воздухонепроницаемом контейнере 106а; узел 4 подачи газа, который подает отходящие газы 1001а, которые поглощают CO2 или H2S; и узел 106j для извлечения компонента поглотителя, который приводит поглотитель 1003, извлекаемый с помощью узла 11 распределения поглотителя, в противоточный контакт с отходящими газами (газообразной массой) 1001а из узла 4 подачи газа.
В соответствии с этим устройством 106 для регенерации, в отличие от первого - третьего вариантов осуществления, описанных выше, при использовании отходящих газов 1001а, которые генерируются вне устройства 106 для регенерации и поглощают CO2 или H2S, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала.
Способ регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает способ хранения части поглотителя 1003, который содержит поглощенный CO2, содержащийся в отходящих газах 1001, и способ нагрева хранящегося поглотителя 1003 и включает способ приведения части хранящегося поглотителя 1003 в противоточный контакт с отходящими газами (газообразной массой) 1001а, которые поглощают CO2 или H2S, в то же время, распределяя его.
В соответствии с этим способом регенерации, когда отходящие газы 1001а, имеющие относительно высокую температуру, приводятся в противоточный контакт с частью хранящегося поглотителя 1003, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и, соответственно, компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала, при этом потери поглотителя 1003 могут быть уменьшены.
В дополнение к этому способ регенерации в соответствии с четвертым вариантом осуществления включает способ извлечения и распределения части хранящегося поглотителя 1003 и способ приведения отходящих газов 1001а, которые поглощают CO2 или H2S, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем 1003.
В соответствии с этим способом регенерации, в отличие от первого - третьего вариантов осуществления, описанных выше, посредством использования отходящих газов 1001а, которые генерируются вне устройства 106 для регенерации и поглощают CO2 или H2S, компонент поглотителя может отделяться от деградированного материала.
В дополнение к этому в четвертом варианте осуществления, труба 4а для введения газа, хотя и не иллюстрируется на блок-схеме, может быть соединена с частью абсорбера 103, в котором отходящие газы 1001 выпускаются и утилизируются, для введения отходящих газов 1001а, из которых CO2 или H2S, выпускаемый из абсорбера 103, устраняется внутри узла 106j для извлечения компонента поглотителя в описанном выше устройстве для извлечения.
В дополнение к этому в первом - четвертом вариантах осуществления, описанных выше, хотя осуществляется описание, которое относится к устройству для извлечения, которое извлекает CO2 (диоксид углерода), содержащийся в отходящих газах горения (отходящие газы), как описано выше, H2S (сероводород) также содержится в газе от газификации угля, в синтез газе, в газе из коксовых батарей, в нефтяном газе, природном газе и тому подобное. Также, в случае, когда в поглотителе поглощается H2S (сероводород), могут применяться устройства для регенерации и способы регенерации, описанные выше.
В вариантах осуществления изобретения с первого по четвертый, описанных выше, хотя и является более предпочтительным, чтобы поглотитель, стекающий вниз, и водяной пар приводились в противоточный контакт друг с другом, форма противоточного контакта не ограничивается тем, чтобы он происходил в вертикальном направлении, но он может осуществляться в горизонтальном направлении или наклонном направлении. В дополнение к этому, противоточный контакт представляет собой контакт водяного пара, движущегося против направления распределения поглотителя, и направление движения водяного пара может и не быть совершенно противоположным направлению распределения поглотителя.
Пример
В этом примере исследуют компоненты поглотителя, содержащиеся в отстое, который представляет собой концентрированные отходы, выпускаемые из регенерации (см. фиг.12).
В соответствии с этим экспериментом, в обычном (традиционном) примере, описанное выше устройство для регенерации не применяют, и компонент поглотителя, содержащийся в отстое, который выпускается из регенерации, составляет 7,3% мас. Здесь, для устройства для извлечения, регенерацию осуществляют несколько раз в год, и количество выпускаемого отстоя для осуществления регенерации за один раз составляет 19 тонн/один раз. В дополнение к этому, количество осуществляемых операций регенерации в течение одного года составляет 3,8 раза/год. Ежегодное количество потерь поглотителя в соответствии с компонентом поглотителя, содержащимся в отстое, составляет 5993 кг/год и отношение количества потерь компонента поглотителя, содержащегося в отстое, к поглотителю в целом составляет 14,8%.
С другой стороны, в указанном примере применяют описанное выше устройство для регенерации, и компонент поглотителя, который содержится в отстое, составляет 1,0%. В дополнение к этому, ежегодное количество потерь поглотителя в соответствии с компонентом поглотителя, содержащимся в отстое, составляет 820 кг/год. Соответственно, величина уменьшения потерь поглотителя в течение одного года составляет 5173 кг/год, и отношение ежегодного уменьшения количества поглотителя составляет 12,7 [%].
В результате этого, как иллюстрируется на фиг.12, можно понять, что компонент поглотителя и деградированный материал дополнительно отделяются друг от друга с уменьшением потерь поглотителя в этом примере.
Список ссылочных обозначений
Изобретение относится к устройству для регенерации поглотителя сероводорода и углекислого газа. Устройство содержит воздухонепроницаемый контейнер в качестве узла для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя, который поглощает CO2, содержащийся в отходящих газах, и узел нагрева, который нагревает поглотитель, узел распределения поглотителя, узел подачи водяного пара, узел извлечения компонента поглотителя, узел подачи сухого водяного пара, причем газообразную массу приводят в противоточный контакт с распределенным поглотителем. В результате чего, компонент поглотителя улетучивается и отделяется от деградированного материала, и компонент поглотителя может извлекаться из деградированного материала. Также предложен способ регенерации поглотителя сероводорода и углекислого газа. Изобретение обеспечивает уменьшение потерь поглотителя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Устройство для регенерации поглотителя сероводорода и углекислого газа, содержащее:
узел для хранения поглотителя, который хранит часть поглотителя, который содержит поглощенный СО2 или H2S, содержащийся в газе; и
узел нагрева, который нагревает поглотитель, хранящийся в узле для хранения поглотителя,
узел распределения поглотителя, который формирует механизм циркуляции, который извлекает часть поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, и возвращает извлеченную часть в узел для хранения поглотителя, для распределения;
узел подачи водяного пара, который генерирует водяной пар из поглотителя, который нагревается с помощью узла нагрева; и
узел извлечения компонента поглотителя, который располагается в узле для хранения поглотителя и приводит поглотитель, который возвращается в узел для хранения поглотителя, в противоточный контакт с водяным паром из узла подачи водяного пара; и
узел подачи сухого водяного пара, который подает сухой водяной пар, имеющий температуру выше, чем температура, до которой нагревают поглотитель в узле для хранения поглотителя,
где часть поглотителя, хранящегося в узле для хранения поглотителя, распределяется, и газообразная масса приводится в противоточный контакт с распределенным поглотителем.
2. Устройство для регенерации по п.1, дополнительно содержащее слой насадки, который приводит поглотитель и водяной пар в контакт газ-жидкость друг с другом.
3. Устройство для регенерации по п.1, дополнительно содержащее:
насос, который извлекает и поднимает вверх часть поглотителя из узла для хранения поглотителя; и
сопло, которое заставляет поглотитель, прокачиваемый вверх под действием насоса, стекать вниз, навстречу водяному пару, который поднимается вверх.
4. Способ регенерации поглотителя сероводорода и углекислого газа, включающий:
хранение части поглотителя, который поглощает СО2 или H2S, содержащийся в газе;
нагрев хранящегося поглотителя;
приведение части хранящегося поглотителя в противоточный контакт с газообразной массой, в то время как его часть распределяется;
распределение поглотителя посредством циркуляции части хранящегося раствора поглотителя и
приведение водяного пара из нагреваемого поглотителя и циркулирующего поглотителя в противоточный контакт друг с другом; и
приведение поглотителя, часть которого циркулирует, в противоточный контакт с сухим водяным паром, имеющим температуру выше, чем температура, до которой нагревают поглотитель.
5. Способ регенерации по п.4, дополнительно включающий:
извлечение и распределение части хранящегося поглотителя; и
приведение водяного пара, который генерируется в другом месте, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем.
6. Способ регенерации по п.4, дополнительно включающий:
извлечение и распределение части хранящегося поглотителя; и
приведение газа, в котором поглощается СО2 или H2S, в противоточный контакт с извлеченным поглотителем.
7. Способ регенерации по п.4, дополнительно включающий:
измерение количества компонента поглотителя, содержащегося в поглотителе, посредством отбора образцов хранящегося поглотителя и
завершение способов в случае, когда измеренное количество компонента поглотителя достигает заданного значения или значения, меньшего, чем заданное значение.
8. Способ регенерации по п.4, где нагрев хранящегося поглотителя включает поддержание давления водяного пара при заданном давлении посредством осуществления теплообмена между поглотителем и водяным паром бесконтактным образом.
9. Способ регенерации по п.8, где давление водяного пара поддерживают при 2-3 кг/см2 в датчике.
| US 3918934 A, 11.11.1975; |
