УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШЕГО ГАЗА И ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ЕГО УСТРОЙСТВО ИЗВЛЕЧЕНИЯ CO2 Российский патент 2019 года по МПК B01D53/14 B01D53/56 B01D53/62 B01D53/78 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству очистки отработавшего газа и устройству извлечения CO₂, использующему устройство очистки отработавшего газа, которое устраняет разложение абсорбирующей CO₂ жидкости для извлечения и удаления CO₂ из отработавшего газа.

Уровень техники

Для удаления CO₂ из отработавшего газа сгорания (в дальнейшем именуемого «отработавшим газом»), генерируемого оборудованием системы сжигания топлива (например, паровым котлом и газовой турбиной), предлагается следующая технология. Технология заключается в том, что отработавший газ втягивается в абсорбционную колонну CO₂ и приводится в контакт с абсорбирующей CO₂ жидкостью таким образом, что абсорбирующая CO₂ жидкость абсорбирует CO₂ в отработавшем газе. Абсорбирующую CO₂ жидкость, содержащую абсорбированный CO₂, направляют в колонну регенерации абсорбирующей жидкости и подогревают водяным паром, генерируемым ребойлером. Соответственно, CO₂ высвобождается, при этом извлекают CO₂ высокой чистоты. Кроме того, абсорбирующую CO₂ жидкость регенерируют и направляют в абсорбционную колонну CO₂. Таким образом, абсорбирующая CO₂ жидкость подвергается циркуляции и повторному использованию.

Кроме того, например, в том случае, когда в отработавшем газе, выпускаемом из оборудования системы сжигания топлива, содержится диоксид азота (NO₂), возникает проблема, состоящая в том, что компоненты, обусловленные наличием NO₂ в отработавшем газе, накапливаются в абсорбирующей CO₂ жидкости. Вследствие этой проблемы происходит увеличение частоты проведения регенерации для удаления накопленных компонентов и регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, а также рост эксплуатационных затрат. В качестве контрмеры предлагается способ удаления оксидов азота путем установки устройства для удаления оксида азота, которое удаляет оксиды азота из отработавшего газа выше по потоку от устройства извлечения CO₂ (патентный документ 1). Кроме того, также предлагается способ удаления оксидов азота и оксидов серы из отработавшего газа при помощи аминосоединения и выполнения обработки путем разложения (патентный документ 2).

Список библиографических ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: JP 2013-244454 A

Патентный документ 2: JP 2013-202523 A

Раскрытие изобретения

Проблема, решение которой обеспечивает изобретение

Однако в том случае, когда оксиды азота удаляют путем использования аминосоединения, как предложено в патентном документе 2, нитрат-ионы и нитрит-ионы в абсорбирующей жидкости, содержащей абсорбированные оксиды азота, необходимо подвергать разложению путем использования амидосерной кислоты в баке для удаления азотного компонента, а абсорбирующую жидкость необходимо удалять, что приводит к возникновению проблемы, состоящей в увеличении количества отходов.

Кроме того, в случае использования устройства очистки отработавшего газа, в котором устройство удаления оксидов азота не установлено выше по потоку от устройства извлечения CO₂, или в случае, когда количество NO₂, генерируемого в отработавшем газе, возрастает, например вследствие флуктуации рабочего состояния устройства системы сжигания топлива, такого как газовая турбина, частота проведения регенерации для удаления накопленных компонентов, обусловленных наличием NO₂ в устройстве извлечения CO₂, увеличивается. Следовательно, возникает проблема, состоящая в увеличении эксплуатационных затрат.

С учетом вышеупомянутых проблем целью настоящего изобретения является обеспечение устройства очистки отработавшего газа и устройства извлечения CO₂, использующего устройство очистки отработавшего газа, которые выполнены с возможностью повторного использования жидкости, абсорбирующей оксиды азота, во время удаления оксидов азота из отработавшего газа и уменьшения доли остатка во время регенерационной обработки.

Решение проблемы

Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения устройство очистки отработавшего газа содержит блок абсорбции оксидов азота, линию выпуска отработавшего газа, линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию высвобожденного газа и линию выпуска регенерированной жидкости. Блок абсорбции оксидов азота выполнен с возможностью абсорбции и удаления оксидов азота из отработавшего газа с помощью жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем введения отработавшего газа, который выпускается из устройства системы сжигания топлива и содержит по меньшей мере оксиды азота и диоксид углерода. Через линию выпуска отработавшего газа выпускают очищенный отработавший газ, полученный путем удаления оксидов азота из отработавшего газа. Через линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, циркулирует жидкость, абсорбирующая оксиды азота, при этом линия циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, соединяет нижнюю часть и верхнюю часть блока абсорбции оксидов азота. Через линию отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, отбирают циркулирующую жидкость, абсорбирующую оксиды азота, при этом линия отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, ответвляется от линии циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, выполнен с возможностью получения высвобожденного газа, содержащего по меньшей мере монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем подогрева и регенерационной обработки отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Через линию высвобожденного газа высвобожденный газ вводят из блока подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию выпуска отработавшего газа. Через линию выпуска регенерированной жидкости вводят регенерированную жидкость, абсорбирующую оксиды азота, из блока подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В первом аспекте настоящего изобретения с устройством очистки отработавшего газа во втором аспекте настоящего изобретения блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, включает блок подачи щелочного агента, выполненный с возможностью подачи щелочного агента.

В первом аспекте или втором аспекте настоящего изобретения с устройством очистки отработавшего газа в третьем аспекте настоящего изобретения блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, включает первый регенератор и первое устройство разделения газа и жидкости. Первый регенератор выполнен с возможностью косвенного подогрева жидкости, абсорбирующей оксиды азота, водяным паром. Первое устройство разделения газа и жидкости выполнено с возможностью разделения регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и высвобожденного газа в высвобожденном водяном паре и обеспечено в линии высвобожденного водяного пара для высвобождения высвобожденного водяного пара из первого регенератора.

В первом аспекте или втором аспекте настоящего изобретения с устройством очистки отработавшего газа в четвертом аспекте настоящего изобретения блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, представляет собой колонну регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержащую ребойлер, выполненный с возможностью косвенного подогрева отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, водяным паром. Колонна регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержит второе устройство разделения газа и жидкости, выполненное с возможностью разделения регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и высвобожденного газа в высвобожденном водяном паре. Второе устройство разделения газа и жидкости обеспечено в линии высвобожденного водяного пара для высвобождения высвобожденного водяного пара, содержащего NO и CO₂, из верхней части колонны регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В четвертом аспекте настоящего изобретения устройство очистки отработавшего газа в пятом аспекте настоящего изобретения дополнительно содержит второй регенератор, выполненный с возможностью получения высвобожденного газа, содержащего по меньшей мере монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости абсорбирующей оксиды азота, путем подогрева и регенерационной обработки регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая отобрана из нижней части колонны регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В аспектах с первого по пятый настоящего изобретения с устройством очистки отработавшего газа в шестом аспекте настоящего изобретения жидкость, абсорбирующая оксиды азота, представляет собой аминовый раствор, содержащий третичный амин, или щелочной раствор.

В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения устройство извлечения CO₂ содержит устройство очистки отработавшего газа по любому из аспектов с первого по шестой настоящего изобретения, абсорбционную колонну CO₂, колонну регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, линию подачи обогащенного раствора, линию подачи обедненного раствора и третий регенератор. Абсорбционная колонна CO₂ выполнена с возможностью удаления CO₂ путем приведения CO₂ в отработавшем газе, который вводят через линию выпуска отработавшего газа и смешивают с высвобожденным газом, и абсорбирующей CO₂ жидкости в контакт друг с другом. Колонна регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, выполнена с возможностью регенерации обогащенного раствора, содержащего абсорбированный CO₂, водяным паром ребойлера. Через линию подачи обогащенного раствора обогащенный раствор отбирают из абсорбционной колонны СО₂ и вводят в колонну регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. Через линию подачи обедненного раствора обедненный раствор отбирают из колонны регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, вводят в абсорбционную колонну СО₂ и повторно используют в качестве жидкости, абсорбирующей CO₂. Обедненный раствор регенерируют в колонне регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, а CO₂ высвобождается из обедненного раствора. Третий регенератор выполнен с возможностью регенерации обедненного раствора путем отбора обедненного раствора из линии подачи обедненного раствора.

В седьмом аспекте настоящего изобретения устройство извлечения CO₂ в восьмом аспекте настоящего изобретения дополнительно содержит линию ответвления высвобожденного газа для ввода части высвобожденного газа в нижнюю часть колонны регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. Линия ответвления высвобожденного газа ответвляется от линии высвобожденного газа.

В седьмом аспекте или в восьмом аспекте настоящего изобретения устройство извлечения CO₂ в девятом аспекте настоящего изобретения дополнительно содержит линию ввода отработанной жидкости регенератора для отбора отработанной жидкости регенератора из нижней части третьего регенератора и ввода отработанной жидкости регенератора в жидкость, отобранную из жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В аспектах с седьмого по девятый настоящего изобретения с устройством извлечения CO₂ в десятом аспекте настоящего изобретения жидкость, абсорбирующая CO₂, и жидкость, абсорбирующая оксиды азота, имеют по меньшей мере один общий компонент в качестве компонента абсорбирующей жидкости.

Выгодный эффект изобретения

В соответствии с настоящим изобретением оксиды азота из отработавшего газа удаляют с использованием жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и жидкость, абсорбирующую оксиды азота, содержащую абсорбированные оксиды азота, подогревают и регенерируют. Таким образом жидкость, абсорбирующую оксиды азота, можно использовать повторно. Кроме того, во время подогрева и регенерации нитриты в жидкости, абсорбирующей оксиды азота, высвобождаются в виде монооксида азота (NO). Таким образом доля остатка во время регенерационной обработки может быть снижена.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема другого устройства очистки отработавшего газа в соответствии с третьим вариантом осуществления.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на которой показана конфигурация устройства извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема, на которой показана конфигурация другого устройства извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Осуществление изобретения

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления, и при наличии множества приведенных вариантов осуществления подразумевается, что настоящее изобретение будет включать конфигурацию, объединяющую эти варианты осуществления.

Первый вариант осуществления

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 10A очистки отработавшего газа в соответствии с данным вариантом осуществления содержит блок 13 абсорбции оксидов азота, линию L₃ выпуска отработавшего газа, линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию L₆ высвобожденного газа и линию L₇ выпуска регенерированной жидкости. Блок 13 абсорбции оксидов азота содержит линию L₁ ввода отработавшего газа для ввода отработавшего газа 11, выпускаемого из устройства системы сжигания топлива (не показано) и содержащего по меньшей мере оксиды азота (NO_x) и диоксид углерода (CO₂). Блок 13 абсорбции оксидов азота выполнен с возможностью абсорбции и удаления оксидов азота из отработавшего газа 11 жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота (первая абсорбирующая жидкость). Через линию L₃ выпуска отработавшего газа выпускают отработавший газ 11A, полученный путем удаления оксидов азота из отработавшего газа 11. Линия L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, соединяет нижнюю часть 13a и верхнюю часть 13b блока 13 абсорбции оксидов азота, и абсорбирующая оксиды азота жидкость 12 циркулирует через линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Линия L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, ответвляется от линии L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, а часть 12a циркулирующей жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, отбирают через линию L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, подогревает и регенерирует отобранную жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота, а затем производит высвобожденный газ 21, содержащий по меньшей мере монооксид азота (NO) и диоксид углерода (CO₂), и регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота (первая регенерированная жидкость). Линия L₆ высвобожденного газа соединяет блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и линию L₃ выпуска отработавшего газа, а высвобожденный газ 21 вводят из блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию L₃ выпуска отработавшего газа через линию L₆ высвобожденного газа. Линия L₇ выпуска регенерированной жидкости соединяет блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, а регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота, вводят из блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, через линию L₇ выпуска регенерированной жидкости.

В данном варианте осуществления в середине линии L₁ ввода отработавшего газа для ввода отработавшего газа 11 в блок 13 абсорбции оксидов азота обеспечена охлаждающая колонна 51 отработавшего газа для охлаждения отработавшего газа 11. Отработавший газ 11 охлаждают заранее охлаждающей водой 52, циркулирующей через линию L₂ циркуляции, присоединенную между нижней частью 51a и верхней частью 51b охлаждающей колонны 51 отработавшего газа. В данном случае, на фиг. 1 жидкостные нагнетательные насосы для подачи раствора обозначены ссылочными позициями P₁–P₃.

В способе извлечения оксидов азота (NO_x) из отработавшего газа 11, содержащего NO_x и CO₂, путем использования блока 13 абсорбции оксидов азота сначала отработавший газ 11, содержащий NO_x, генерируемый устройством системы сжигания топлива (не показано), таким как газовая турбина, направляют к охлаждающей колонне 51 отработавшего газа, охлаждают при помощи циркулирующей охлаждающей воды 52 в этом состоянии и направляют к блоку 13 абсорбции оксидов азота.

В блоке 13 абсорбции оксидов азота отработавший газ 11 приводят в противоточный контакт с жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота, при этом оксиды азота в отработавшем газе 11 абсорбируются жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота, в результате химической реакции. При этой химической реакции оксиды азота превращаются в нитраты (HNO₃^-) и (HNO₂^-) нитриты.

Отработавший газ 11A, полученный путем удаления оксидов азота в блоке 13 абсорбции оксидов азота, выпускают из системы через линию L₃ выпуска отработавшего газа, соединенную с верхней частью 13b блока 13 абсорбции оксидов азота.

Кроме того, жидкость 12, абсорбирующая оксиды азота, циркулирует и повторно используется через линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, при этом оксиды азота в отработавшем газе 11 абсорбируются и удаляются. Затем, когда накопленное количество оксидов азота в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, соответствует заданному количеству (например, в случае, когда концентрация нитрит-ионов превышает заданное пороговое значение), часть 12a жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, циркулирующей в линии L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, отбирают по линии L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Этот отбор выполняют путем открытия и закрытия клапана V₁, обеспеченного в линии L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

Отобранную жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота, направляют к блоку 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, подогревают источником тепла в этом состоянии, а затем подвергают обработке разделения газа и жидкости. Таким образом жидкость 12, абсорбирующая оксид азота, регенерирует.

Блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, не имеет конкретных ограничений при условии, что оксиды азота, накопленные в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, могут быть подогреты и высвобождены. В качестве примера можно привести регенерационную колонну, содержащую дистилляционную колонну, регенератор и ребойлер.

Кроме того, по меньшей мере монооксид азота (NO) содержится в высвобожденном газе 21, отделенном от водяного пара, высвобожденного путем нагревания в блоке 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, во время регенерации. Необходимо отметить, что в том случае, когда жидкость 12, абсорбирующая оксиды азота, имеет функцию извлечения CO₂, диоксид углерода (CO₂) также одновременно содержится в высвобожденном газе 21.

Высвобожденный газ 21 вводят в отработавший газ 11A, из которого оксиды азота были удалены в блоке 13 абсорбции оксидов азота, через линию L₆ высвобожденного газа, дистальный конец которой соединен с линией L₃ выпуска отработавшего газа, и выпускают из системы.

Между тем регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота, из блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, вводят в циркулирующую жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота, через линию L₇ выпуска регенерированной жидкости, соединенную с линией L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и повторно используют в качестве жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота.

Остаток 25, полученный после подогрева, выполняемого в блоке 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, выпускают через линию L₈ выпуска остатка и обрабатывают отдельно. Следует отметить, что подпиточную воду 26 отдельно подают к блоку 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, предотвращая увеличение плотности раствора в блоке 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В данном случае жидкость 12, абсорбирующая оксиды азота, для удаления оксидов азота из отработавшего газа 11 не имеет конкретных ограничений при условии, что оксиды азота в отработавшем газе 11 абсорбируются и удаляются. Тем не менее, предпочтительно использовать аминовый раствор, содержащий третичный амин, или щелочной раствор. В данном случае причина использования третичного амина состоит в следующем. В случае использования первичного амина или вторичного амина возникает реакция побочных продуктов с оксидами азота, а амин теряется, что не является предпочтительным.

В настоящем документе в качестве конкретных примеров третичного амина представлены N-метилдиэтаноламин, N-этилдиэтаноламин, N-бутилдиэтаноламин, 2-диметиламиноэтанол, 2-диэтиламиноэтанол, N,N-дибутилэтаноламин, N-этил-N-метилэтаноламин, 3-диметиламино-1-пропанол, 2-диметиламино-2-метил-1-пропанол и 4-диметиламино-1-бутанол. Однако настоящее изобретение не ограничивается данными примерами.

Кроме того, третичный амин и первичный амин и вторичный амин могут использоваться в комбинации. Также в этом случае предпочтительно, чтобы третичное аминосоединение являлось основным компонентом и чтобы комбинированное отношение третичного амина ко всему амину составляло от 55 мас.% до 95 мас.%. Кроме того, предпочтительно, чтобы комбинированное отношение находилось в диапазоне от 60 мас.% до 80 мас.%.

Кроме того, в случае использования щелочного раствора предпочтительно использовать раствор гидроксида натрия для поддержания значения pH, равного или менее 6, в качестве значения pH во время циркуляции. Раствор гидроксида натрия имеет концентрацию щелочи от около 5% до 48%, более предпочтительно от 10% до 25%. Это связано с тем, что когда значение pH циркулирующей жидкости является высоким, поглощаемое количество CO₂ чрезмерно увеличивается, что является недостатком с точки зрения количества потребляемой щелочи и эффективности использования энергии.

Компрессор, такой как вакуумный насос, обеспечивают в линии L₆ высвобожденного газа, через которую высвобожденный газ 21 высвобождается из блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота. При этом внутреннее давление блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, уменьшается таким образом, что температура кипения раствора снижается. Следует отметить, что в случае, когда температура кипения находится в пределах указанного диапазона, компрессор может быть не предусмотрен.

В данном случае отбираемую жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота, подогревают в блоке 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Соответственно, нитриты в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, высвобождаются в высвобожденном водяном паре в виде монооксида азота (NO), который с меньшей вероятностью растворяется в абсорбирующей жидкости.

Как описано выше, в данном варианте осуществления, который включает в себя блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, нитриты в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, высвобождаются в виде монооксида азота (NO) путем подогрева и не остаются в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота. Таким образом, количество выпущенного остатка 25 уменьшается до 70% по сравнению со случаем, когда накопленное количество оксидов азота в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, подвергается разложению при помощи устройства предшествующего уровня техники, которое разлагает жидкость, абсорбирующую оксиды азота, но не включает стадию подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

Второй вариант осуществления

На фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что элементы, такие же, как в первом варианте осуществления, обозначены такими же ссылочными позициями, а их описание опущено. Как показано на фиг. 2, в устройстве 10B очистки отработавшего газа в соответствии с данным вариантом осуществления блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в устройстве 10A очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления содержит первый регенератор 31A и первое устройство 33A разделения газа и жидкости. Первый регенератор 31A косвенно подогревает отобранную жидкость 12a, абсорбирующую оксиды азота, водяным паром 34. Первое устройство 33A разделения газа и жидкости обеспечено в линии L₉ высвобожденного водяного пара, через которую первый высвобожденный водяной пар 32A высвобождается из первого регенератора 31A, и отделяет регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота, и высвобожденный газ 21 друг от друга в первом высвобожденном водяном паре 32A. Кроме того для первого регенератора 31A обеспечены блок 35 подогрева и блок 36 подачи щелочного агента. Блок 35 косвенно подогрева подогревает внутренний объем водяным паром 34. Блок 36 подачи щелочного агента подает щелочной агент 36a внутрь. На фиг. 2 вода, сконденсированная из водяного пара, после теплообмена обозначена ссылочной позицией 34a.

В данном варианте осуществления возвратную воду из устройства извлечения CO₂ (не показано) вводят в качестве подпиточной воды 26, а отобранную жидкость 12a, абсорбирующую оксиды азота, смешивают и разбавляют щелочным агентом 36a. Причина этого заключается в следующем. Поскольку устройство извлечения CO₂ представляет собой замкнутую систему, при вводе воды для разбавления извне водный баланс ухудшается.

Как описано выше, щелочной агент 36a (например, NaOH и KOH) корректируют и добавляют к жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота (содержащей нитрат амина). Соответственно, получают сульфат натрия или сульфат калия, а амин переходит из ионного состояния в свободное состояние. Амин в свободном состоянии обладает давлением водяного пара и, следовательно, содержится в первом высвобожденном водяном паре 32A в качестве газообразного вещества. Затем амин отделяют от жидкости в первом устройстве 33A разделения газа и жидкости и извлекают. Необходимо отметить, что ион в ионном состоянии не обладает давлением водяного пара и, следовательно, не содержится в первом высвобожденном водяном паре 32A.

Сопутствующее вещество, которое фиксируется добавленным щелочным агентом 36a и не обладает давлением водяного пара, выпускают в качестве остатка 37 первого регенератора из нижней части первого регенератора 31A через линию L₈ выпуска остатка и обрабатывают отдельно.

Кроме того, первый высвобожденный водяной пар 32A вводят из первого регенератора 31А в первое устройство 33A разделения газа и жидкости и разделяют на регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота, и высвобожденный газ 21 из первого высвобожденного водяного пара 32A.

Отделенный высвобожденный газ 21 подают в отработавший газ 11A, из которого оксиды азота удалены в блоке 13 абсорбции оксидов азота, через линию L₆ высвобожденного газа, дистальный конец которой соединен с линией L₃ выпуска отработавшего газа, и выпускают из системы.

Следует отметить, что компрессор, такой как вакуумный насос, обеспечивают в линии L₆ высвобожденного газа, через которую высвобожденный газ 21 высвобождают из первого устройства 33A разделения газа и жидкости. При этом внутреннее давление первого регенератора 31A уменьшается таким образом, что температура кипения раствора снижается. Следует отметить, что в случае, когда температура кипения находится в пределах указанного диапазона, компрессор может быть не предусмотрен.

Между тем, регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота (первая регенерированная жидкость), отделенную от газа, смешивают с циркулирующей жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота, через линию L₇ выпуска регенерированной жидкости, дистальный конец которой соединен с линией L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и повторно используют в качестве жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота.

В соответствии с данным вариантом осуществления в первом регенераторе 31A в качестве блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, нитриты в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, высвобождаются в виде монооксида азота (NO) за счет косвенного нагревания водяным паром и не остаются в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота. Таким образом количество выпущенного остатка уменьшается до 70% по сравнению со случаем, когда накопленное количество оксидов азота в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, подвергается разложению при помощи устройства предшествующего уровня техники, которое разлагает жидкость, абсорбирующую оксиды азота, но не включает стадию подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

Кроме того, нитриты (NO₂^-), полученные путем реакции оксидов азота, абсорбированных в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, высвобождают и удаляют в качестве NO. Таким образом посредством подогрева уменьшают накопленное количество оксидов азота, и количество отходов в виде остатка 37 первого регенератора, который генерируется посредством регенерации путем добавления щелочного агента 36a в первый регенератор 31A, уменьшается.

Третий вариант осуществления

На фиг. 3 представлена принципиальная схема устройства очистки отработавшего газа в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что элементы, такие же, как в первом варианте осуществления и во втором варианте осуществления, обозначены такими же ссылочными позициями, а их описание опущено. Как показано на фиг. 3, в устройстве 10C очистки отработавшего газа в соответствии с данным вариантом осуществления блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в устройстве 10A очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления содержит колонну 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и второе устройство 33B разделения газа и жидкости. Колонна 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, косвенно подогревает отобранную жидкость 12a, абсорбирующую оксиды азота, водяным паром ребойлера 42. Второе устройство 33B разделения газа и жидкости отделяет высвобожденный газ 21 от второго высвобожденного водяного пара 32B, высвобожденного из верхней части 41A колонны 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

В данном варианте осуществления блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, отбирает часть 12a циркулирующей жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, из линии L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, через линию L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Дистальный конец линии L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, вводят внутрь со стороны верхней части 41a колонны 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и монооксид азота (NO) и диоксид углерода (CO₂) высвобождаются при помощи водяного пара, косвенно нагретого ребойлером 42. Таким образом выполняется регенерационная обработка.

Кроме того, первый теплообменник 43 размещен на пересечении между линией L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и линией L₇ выпуска регенерированной жидкости, которая вводит регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота, отведенную из нижней части 41b колонны 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Регенерированная жидкость 22, абсорбирующая оксиды азота, нагревает отбираемую жидкость 12a, абсорбирующую оксиды азота. Этот отбор выполняют путем открытия и закрытия клапана V₁, обеспеченного в линии L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

Кроме того, в данном варианте осуществления в линии L₉ высвобожденного водяного пара, через которую высвобождают второй высвобожденный водяной пар 32B, обеспечен первый охладитель 45. Второй высвобожденный водяной пар 32B охлаждают и конденсируют. После этого полученный продукт вводят во второе устройство 33B разделения газа и жидкости. Конденсированную воду возвращают в качестве возвратной воды 46 в верхнюю часть 41a колонны 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, при помощи насоса P₄ через линию L₁₂ возвратной воды.

В соответствии с данным вариантом осуществления в колонне 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в качестве блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем косвенного нагревания водяным паром при помощи ребойлера 42 нитриты в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, которая стекает внутри колонны, высвобождаются в виде монооксида азота (NO) и не остаются в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема другого устройства очистки отработавшего газа в соответствии с третьим вариантом осуществления. Следует отметить, что элементы, такие же, как в вариантах осуществления с первого по третий, обозначены такими же ссылочными позициями, а их описание опущено. Как показано на фиг. 4, устройство 10D очистки отработавшего газа в соответствии с данным вариантом осуществления обеспечено вторым регенератором 31B, который отбирает часть 22a регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота, через линию L₁₀ отбора регенерированной жидкости и выполняет регенерационную обработку таким образом, чтобы отделять и удалять примеси, накопленные в регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота. Этот отбор выполняют путем открытия и закрытия клапана V₂, обеспеченного в линии L₁₀ отбора регенерированной жидкости. Необходимо отметить, что второй регенератор 31B обеспечен блоком 35 подогрева, который косвенно нагревает внутренний объем при помощи водяного пара 34, при этом подпиточную воду 26 и щелочной агент 36a подают внутрь.

Во втором регенераторе 31B сопутствующие вещества, такие как амин, обладающий давлением водяного пара, содержатся в третьем высвобожденном водяном паре 32C. Таким образом сопутствующие вещества в воздушном состоянии возвращают в нижнюю часть колонны 41 регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, через третью линию L₁₁ высвобожденного водяного пара. Нитраты в регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота, удаляют при помощи второго регенератора 31B и, таким образом, абсорбция оксидов азота может обрабатываться последовательно.

При регенерационной обработке второго регенератора 31B, когда концентрация нитратов в регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота, соответствует заданному пороговому значению, открывается клапан V₂. Затем часть 22a регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота, отводят, чтобы подвергнуть регенерационной обработке.

При этом нитриты (NO₂^-), полученные в результате реакции оксидов азота, абсорбированных в регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота, высвобождают и удаляют в виде NO. Таким образом путем нагревания уменьшают накопленное количество оксидов азота, и количество отходов в виде остатка 37, который генерируется посредством регенерации путем добавления щелочного агента 36a в первый регенератор 31B, уменьшается.

Четвертый вариант осуществления

На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на которой показана конфигурация устройства извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, устройство 100A извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления содержит охлаждающую колонну 51 отработавшего газа, блок 13 абсорбции оксидов азота, первый регенератор 31A, представляющий собой блок 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, абсорбционную колонну 111 CO₂ и колонну 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. Охлаждающая колонна 51 отработавшего газа охлаждает отработавший газ 11, содержащий NO_x, SO_x и CO₂, который выпускают из оборудования системы сжигания топлива (не показано), такого как котел и газовая турбина, при помощи охлаждающей воды 52. Блок 13 абсорбции оксидов азота приводит охлажденный отработавший газ 11, содержащий оксиды азота, и жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота (первую поглощающую жидкость), в контакт друг с другом и абсорбирует оксиды азота в отработавшем газе 11. Первый регенератор 31A производит высвобожденный газ 21, содержащий по меньшей мере монооксид азота (NO) и диоксид углерода (CO₂), и регенерированную жидкость 22, абсорбирующую оксиды азота (первую регенерированную жидкость), путем отбора, подогрева и выполнения регенерационной обработки жидкости 12a, абсорбирующей оксиды азота, представляющей собой часть циркулирующей жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота. Абсорбционная колонна 111 CO₂ содержит блок 110A извлечения CO₂ для удаления CO₂ из отработавшего газа 11A, выпускаемого из блока 13 абсорбции оксидов азота. Оксиды азота абсорбированы и удалены из отработавшего газа 11A. Колонна 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, регенерирует жидкость, абсорбирующую CO₂, путем высвобождения CO₂ из жидкости 112, абсорбирующей CO₂ (в дальнейшем также называемой «обогащенным раствором 112A»), при помощи водяного пара второго ребойлера 115. Затем в устройстве 100A извлечения CO₂ регенерированную жидкость 112, абсорбирующую CO₂ (в дальнейшем также называемую «обедненным раствором 112B»), из которой в колонне 113 регенерации абсорбирующей жидкости удален CO₂, повторно используют в качестве жидкости, абсорбирующей CO₂, в абсорбционной колонне 111 CO₂.

В способе извлечения CO₂ с использованием устройства 100A извлечения CO₂ сначала повышают давление отработавшего газа 11, содержащего NO_x и CO₂, из оборудования системы сжигания топлива, такого как газовая турбина, при помощи устройства направления отработавшего газа (не показано), а затем направляют к охлаждающей колонне 51 отработавшего газа. В этом состоянии отработавший газ 11 охлаждают охлаждающей водой 52 и направляют к блоку 13 абсорбции оксидов азота.

В блоке 13 абсорбции оксидов азота отработавший газ 11 приводят в противоточный контакт с жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота, при этом оксиды азота в отработавшем газе 11 абсорбируются жидкостью 12, абсорбирующей оксиды азота, в результате химической реакции. При этой химической реакции оксиды азота превращаются в нитраты (NO₃^-) и нитриты (NO₂^-).

Отработавший газ 11A, полученный путем удаления оксидов азота в блоке 13 абсорбции оксидов азота, выпускают через линию L₃ выпуска отработавшего газа, соединенную с верхней частью 13b блока 13 абсорбции оксидов азота.

Кроме того, жидкость 12, абсорбирующая оксиды азота, циркулирует и повторно используется через линию L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, при этом оксиды азота в отработавшем газе 11 абсорбируются и удаляются. Затем, когда накопленное количество оксидов азота в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, соответствует заданному количеству, часть 12a жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, циркулирующей в линии L₄ циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, отбирают по линии L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

Отобранную жидкость 12, абсорбирующую оксиды азота, вводят в первый регенератор 31A, подвергают подогреву и регенерационной обработке, подвергают обработке разделения газа и жидкости таким образом, что от нее отделяется первый высвобожденный водяной пар 32A, и регенерируют в качестве регенерированной жидкости 22, абсорбирующей оксиды азота (первой регенерированной жидкости).

Отработавший газ 11B, в который примешан высвобожденный газ 21 из первого устройства 33A разделения газа и жидкости, затем направляют в абсорбционную колонну 111 СО₂. В абсорбционной колонне 111 СО₂ отработавший газ 11B приводят в противоточный контакт с абсорбирующей CO₂ жидкостью 112, представляющей собой аминовую абсорбирующую жидкость, и CO₂ в отработавшем газе 11B абсорбируется в абсорбирующей CO₂ жидкости 112 в результате химической реакции. Отработавший газ 11C без CO₂, из которого CO₂ удален в блоке 110A извлечения CO₂, приводят в газожидкостный контакт с циркулирующей отмывочной водой 119, которая содержит абсорбирующую CO₂ жидкость, подаваемую из сопла, в очистном блоке 110B в абсорбционной колонне 111 СО₂. Затем абсорбирующую CO₂ жидкость 112, содержащуюся в отработавшем газе 11C без CO₂, извлекают. После этого очищенный отработавший газ 11D, из которого удален CO₂, высвобождается из системы.

Далее повышают давление обогащенного раствора 112A, представляющего собой абсорбирующую CO₂ жидкость 112, абсорбировавшую CO₂, при помощи насоса обогащенного раствора (не показан), подогревают с обедненным раствором 112B, представляющим собой абсорбирующую CO₂ жидкость 112, регенерированную в колонне 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, на теплообменнике 141 обогащенного/обедненного раствора, расположенном в линии L₁₀₁ подачи обогащенного раствора, и подают в колонну 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂.

Эндотермическая реакция обусловлена обогащенным раствором 112A, который высвобождается во внутреннем объеме колонны из верхней части колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, и водяным паром второго ребойлера 115, который подается из нижней части колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. Таким образом, большая часть CO₂ высвобождается. Абсорбирующая CO₂ жидкость, из которой в колонне 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, высвобождена часть или большая часть СО₂, называется полуобедненным раствором. При достижении полуобедненным раствором нижней части колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, получают обедненный раствор 112B, представляющий собой абсорбирующую CO₂ жидкость 112, из которой удален почти весь CO₂. Часть обедненного раствора 112B косвенно подогревают водяным паром, генерируемым вторым ребойлером 115, и водяной пар подают внутрь колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂.

Между тем газ 131, содержащий CO₂, с обогащенным раствором и водяным паром, высвобожденными из полуобедненного раствора в колонне, направляют из верхней части колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. Водяной пар конденсируют конденсатором 132 и возвратную воду 134 отделяют в сепарационном барабане 133. Газ 135 CO₂ высвобождают из системы, сжимают отдельным компрессором и извлекают. Газ CO₂, сжатый и извлеченный, как описано выше, закачивают под давлением в нафтяную скважину с использованием отдельного оборудования повышения нефтеотдачи (EOR) или хранят в водоносном горизонте. Таким образом принимаются меры по смягчению последствий глобального потепления.

Возвратную воду 134, которую отделяют от газа 131, содержащего CO₂, при помощи водяного пара в сепарационном барабане 133 и возвращают, подают при помощи циркуляционного насоса возвратной воды (не показан) к верхней части колонны 113 регенерации абсорбирующей жидкости, третьему регенератору 31C и стороне отмывочной воды 119 очистного блока 110B в абсорбционной колонне 111 CO₂.

Обедненный раствор 112B, представляющий собой регенерированную жидкость, абсорбирующую CO₂, охлаждают при помощи обогащенного раствора 112A в теплообменнике 141 обогащенного/обедненного раствора, расположенном на пересечении линии L₁₀₁ подачи обогащенного раствора и линии L₁₀₂ подачи обедненного раствора, повышают его давление при помощи насоса обедненного раствора (не показан), дополнительно охлаждают при помощи охладителя обедненного раствора (не показан), а затем подают к абсорбционной колонне 111 CO₂.

Обедненный раствор 112B, представляющий собой жидкость, абсорбирующую CO₂, регенерированную в колонне 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, частично ответвляют от линии L₁₀₂ подачи обедненного раствора на линии L₁₀₃ ответвления и вводят в третий регенератор 31C. Затем в третьем регенераторе 31C обедненный раствор 112B, представляющий собой отобранную жидкость, абсорбирующую CO₂, косвенно подогревают путем подачи водяного пара 34. Таким образом сопутствующие вещества отделяются друг от друга. Извлекаемый водяной пар 112C, подогретый в третьем регенераторе 31C, вводят в нижнюю часть колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, по линии L₁₀₄ извлечения.

Этот отбор выполняют путем открытия и закрытия клапана V₃, обеспеченного в линии L₁₀₃ ответвления. Необходимо отметить, что третий регенератор 31C обеспечен блоком 35 подогрева, который косвенно подогревает внутренний объем при помощи водяного пара 34, при этом возвратную воду 134 и щелочной агент 36a подают внутрь.

В этом варианте осуществления в колонне 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, в данном варианте осуществления отработанная жидкость 121 регенератора из третьего регенератора 31C, которая отбирает часть обедненного раствора 112B, подлежащего регенерации, проходит через линию L₂₁ подачи отработанной жидкости регенератора, соединенную с линией L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Часть 12a жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота, циркулирующей через блок 13 абсорбции оксидов азота, отбирают и вводят через линию L₅ отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота. Кроме того, в первом регенераторе 31A часть 12a жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота (первой абсорбирующей жидкости), и введенную отработанную жидкость 121 регенератора подвергают подогреву и регенерационной обработке.

Если третичный амин, представляющий собой общий компонент, используют в жидкости 12, абсорбирующей оксиды азота (первой абсорбирующей жидкости), и жидкости 112, абсорбирующей CO₂ (второй абсорбирующей жидкости), в случае, когда обогащенный раствор 112A, содержащий абсорбированный CO₂ в абсорбционной колонне 111 CO₂, подвергают регенерации в колонне 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, когда разложенные аминовые вещества (примеси), накопленные в жидкости 112, абсорбирующей CO₂, выпускают в качестве отработанной жидкости 121 регенератора, третичный аминовый компонент по-прежнему остается в отработанной жидкости 121 регенератора. Таким образом, вместо выпуска наружу компонента третичного амина в качестве остатка компонент третичного амина вводят в первый регенератор 31A блока 23 подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, а оставшийся компонент третичного амина в этом состоянии газифицируют и извлекают. Таким образом можно уменьшить количество отходов в виде остатка 37 первого регенератора.

В данном варианте осуществления предпочтительно, чтобы жидкость 12, абсорбирующая оксиды азота (первая абсорбирующая жидкость), и абсорбирующая CO₂ жидкость 112 (вторая абсорбирующая жидкость) имели по меньшей мере один общий компонент (например, третичный амин) в качестве компонента абсорбирующей жидкости.

Кроме того, в высвобожденном газе 21, высвобожденном из первого устройства 33A разделения газа и жидкости через линию L₆ высвобожденного газа, содержится газифицированный компонент третичного амина. Таким образом, обеспечивают линию L₂₂ возврата общего абсорбирующего компонента, которая ответвляется ниже по потоку от компрессора (вакуумного насоса) 39, установленного в линии L₆ высвобожденного газа, и дистальный конец которой присоединен вблизи от нижней части 113a колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂.

В результате этого газообразный регенерированный компонент третичного амина вводят в нижнюю часть 113a колонны 113 регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂. В этом состоянии CO₂ высвобождается путем подогрева водяным паром, а абсорбирующая CO₂ жидкость (вторая абсорбирующая жидкость) 112 регенерируется. Таким образом, количество абсорбирующей CO₂ жидкости (второй абсорбирующей жидкости) 112, вновь подаваемой извне, можно уменьшить.

В данном варианте осуществления регенерацию выполняют путем использования устройства 10B очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления, показанным на фиг. 2. Тем не менее, устройства 10C и 10D очистки отработавшего газа в соответствии с третьим и четвертым вариантами осуществления, показанными на фиг. 3 и фиг. 4 соответственно, можно использовать при выполнении предварительной обработки для удаления оксидов азота из отработавшего газа 11.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема другого устройства извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Следует отметить, что элементы, такие же, как в вариантах осуществления с первого по третий, обозначены такими же ссылочными позициями, а их описание опущено. Как показано на фиг. 6, в другом устройстве 100B извлечения CO₂ в соответствии с четвертым вариантом осуществления блок 150 переключения пути введения газа установлен ниже по потоку от охлаждающей колонны 51 отработавшего газа в линии L₁ ввода отработавшего газа. Кроме того, путем переключения блока 150 переключения пути введения газа отработавший газ 11 непосредственно вводят из охлаждающей колонны 51 отработавшего газа в абсорбционную колонну 111 CO₂ через байпасную линию L₃₁.

Содержание оксидов азота в отработавшем газе 11 и содержание диоксида углерода являются следующими. Содержание оксидов азота равно или менее 1000 частей на миллион, тогда как содержание диоксида углерода составляет от нескольких процентов до более 10% (например, от 3% до 15%), что является огромной величиной. В этом случае содержание оксидов азота в отработавшем газе 11 измеряют. Когда результат измерения содержания оксидов азота в отработавшем газе 11 равен или менее порогового значения, выполняется байпасирование блока 13 абсорбции оксидов азота, и отработавший газ 11 вводят непосредственно из охлаждающей колонны 51 отработавшего газа в абсорбционную колонну 111 CO₂.

Таким образом, например, в том случае, когда котел, являющийся устройством системы сжигания топлива, находится в режиме малой нагрузки, когда результат измерения содержания оксидов азота в отработавшем газе 11 равен или превышает пороговое значение, отработавший газ 11, содержащий оксиды азота, вводят в блок 13 абсорбции оксидов азота. Затем оксиды азота абсорбируют и удаляют при помощи блока 13 абсорбции оксидов азота, а отработавший газ 11A, из которого удалены оксиды азота, вводят в абсорбционную колонну 111 CO₂. После этого CO₂ в отработавшем газе 11A поглощается и удаляется. Таким образом получают очищенный газ 11D.

Между тем, когда котел находится в нормальном режиме эксплуатации и результат измерения содержания оксидов азота в отработавшем газе 11 равен или менее порогового значения, приводят в действие блок 150 переключения пути введения газа. Затем отработавший газ 11 вводят в байпасную линию L₃₁, и отработавший газ 11 вводят только в абсорбционную колонну 111 CO₂. После этого CO₂ в отработавшем газе 11 абсорбируется и удаляется. Таким образом может быть получен очищенный газ 11D.

Таким образом, устройство очистки отработавшего газа работает только в том случае, когда концентрация оксидов азота в отработавшем газе 11 высока. Соответственно, эксплуатационные затраты установки можно уменьшить.

Перечень ссылочных позиций

10A–10D — устройство очистки отработавшего газа

11 — отработавший газ

12 — жидкость, абсорбирующая оксиды азота (первая абсорбирующая жидкость)

13 — блок абсорбции оксидов азота

21 — высвобожденный газ

22 — регенерированная жидкость, абсорбирующая оксиды азота (первая регенерированная жидкость)

23 — блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота

31A–31C — регенераторы с первого по третий

32A–32C — высвобожденный водяной пар с первого по третий

33A–33B — первое и второе устройства разделения газа и жидкости

51 — охлаждающая колонна отработавшего газа

100A–100B — устройство извлечения CO₂

112 — жидкость, абсорбирующая CO₂ (вторая абсорбирующая жидкость)

111 — абсорбционная колонна CO₂

113 — колонна регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂

Изобретение относится к устройству очистки отработавшего газа и устройству извлечения диоксида углерода. Устройство очистки отработавшего газа содержит блок абсорбции оксидов азота, выполненный с возможностью абсорбции и удаления оксидов азота из отработавшего газа с помощью жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем введения отработавшего газа, который выпущен из устройства системы сжигания топлива и содержит оксиды азота и диоксид углерода, линию выпуска отработавшего газа для выпуска очищенного отработавшего газа, линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая соединяет нижнюю часть и верхнюю часть блока абсорбции оксидов азота, линию отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая ответвляется от линии циркуляции жидкости, блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, выполненный с возможностью производства высвобожденного газа, содержащего монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем подогрева и регенерационной обработки отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, линию высвобожденного газа для ввода высвобожденного газа из блока подогрева/регенерации жидкости в линию выпуска отработавшего газа и линию выпуска регенерированной жидкости для ввода регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, из блока подогрева/регенерации жидкости в линию циркуляции жидкости. Изобретение обеспечивает возможность повторного использования жидкости, абсорбирующей оксиды азота, во время удаления оксидов азота из отработавшего газа и уменьшение доли остатка во время регенерационной обработки, устранение разложения абсорбирующей диоксид углерода жидкости и эффективное удаление диоксида углерода из отработавшего газа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство очистки отработавшего газа, содержащее:

блок абсорбции оксидов азота, выполненный с возможностью абсорбции и удаления оксидов азота из отработавшего газа с помощью жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем введения отработавшего газа, который выпущен из устройства системы сжигания топлива и содержит по меньшей мере оксиды азота и диоксид углерода;

линию выпуска отработавшего газа для выпуска очищенного отработавшего газа, из которого удалены оксиды азота, содержавшиеся в отработавшем газе;

линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, для циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, причем линия циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота, соединяет нижнюю часть и верхнюю часть блока абсорбции оксидов азота;

линию отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, для отбора циркулирующей жидкости, абсорбирующей оксиды азота, причем линия отбора жидкости, абсорбирующей оксиды азота, ответвляется от линии циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота;

блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, выполненный с возможностью производства высвобожденного газа, содержащего по меньшей мере монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем подогрева и регенерационной обработки отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота;

линию высвобожденного газа для ввода высвобожденного газа из блока подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию выпуска отработавшего газа; и

линию выпуска регенерированной жидкости для ввода регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, из блока подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, в линию циркуляции жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

2. Устройство очистки отработавшего газа по п. 1, в котором блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержит блок подачи щелочного агента, выполненный с возможностью подачи щелочного агента.

3. Устройство очистки отработавшего газа по п. 1 или 2, в котором блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержит:

первый регенератор, выполненный с возможностью косвенного подогрева отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, водяным паром; и

первое устройство разделения газа и жидкости, выполненное с возможностью разделения регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и высвобожденного газа в высвобожденном водяном паре, причем первое устройство разделения газа и жидкости обеспечено в линии высвобожденного водяного пара для высвобождения высвобожденного водяного пара из первого регенератора.

4. Устройство очистки отработавшего газа по п. 1 или 2,

в котором блок подогрева/регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержит колонну регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержащую ребойлер, выполненный с возможностью косвенного подогрева отобранной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, водяным паром, и

при этом колонна регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота, содержит второе устройство разделения газа и жидкости, выполненное с возможностью разделения регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, и высвобожденного газа в высвобожденном водяном паре, причем второе устройство разделения газа и жидкости обеспечено в линии высвобожденного водяного пара для высвобождения высвобожденного водяного пара, содержащего NO и CO₂, из верхней части колонны регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

5. Устройство очистки отработавшего газа по п. 4, дополнительно содержащее второй регенератор, выполненный с возможностью получения высвобожденного газа, содержащего по меньшей мере монооксид азота и диоксид углерода, и регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, путем нагрева и регенерационной обработки регенерированной жидкости, абсорбирующей оксиды азота, которая отобрана из нижней части колонны регенерации жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

6. Устройство для очистки отработавшего газа по любому из пп. 1–5, в котором жидкость, абсорбирующая оксиды азота, представляет собой аминовый раствор, содержащий третичный амин, или щелочной раствор.

7. Устройство извлечения CO₂, содержащее:

устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1–6;

абсорбционную колонну CO₂, выполненную с возможностью удаления CO₂ путем приведения CO₂ в отработавшем газе, который введен через линию выпуска отработавшего газа и смешан с высвобожденным газом, и жидкости, абсорбирующей CO₂, в контакт друг с другом;

колонну регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, выполненную с возможностью регенерации обогащенного раствора, содержащего абсорбированный CO₂ при помощи водяного пара ребойлера;

линию подачи обогащенного раствора для отбора обогащенного раствора из абсорбционной колонны CO₂ и ввода обогащенного раствора в колонну регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂;

линию подачи обедненного раствора для отбора обедненного раствора из колонны регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, ввода обедненного раствора в абсорбционную колонну CO₂ и повторного использования обедненного раствора в качестве жидкости, абсорбирующей CO₂, при этом обедненный раствор регенерирован в колонне регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, и из него высвобожден CO₂; и

третий регенератор, выполненный с возможностью регенерации обедненного раствора путем отбора обедненного раствора из линии подачи обедненного раствора.

8. Устройство извлечения CO₂ по п. 7, дополнительно содержащее линию ответвления высвобожденного газа для введения части высвобожденного газа в нижнюю часть колонны регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, причем линия ответвления высвобожденного газа ответвляется от линии высвобожденного газа.

9. Устройство извлечения CO₂ по п. 7 или 8, дополнительно содержащее линию ввода отработанной жидкости регенератора для отбора отработанной жидкости регенератора из нижней части третьего регенератора и ввода отработанной жидкости регенератора в жидкость, отобранную из жидкости, абсорбирующей оксиды азота.

10. Устройство извлечения CO₂ по любому из пп. 7–9, в котором жидкость, абсорбирующая CO₂, и жидкость, абсорбирующая оксиды азота, имеют по меньшей мере один общий компонент в качестве компонента абсорбирующей жидкости.