УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБИРУЮЩЕГО РАСТВОРА, УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ CO И СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБИРУЮЩЕГО РАСТВОРА Российский патент 2022 года по МПК B01D53/14 B01D53/02 C01B32/50 B01J8/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к установке для регенерации абсорбирующего раствора, к установке для извлечения CO₂ и к способу модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора.

Уровень техники

Одним из существующих способов извлечения CO₂ из дымового газа, образующегося при сгорании разнообразного топлива, является способ, согласно которому дымовой газ и абсорбирующий CO₂ раствор приводят в контакт.

Например, в патентном документе 1 описана установка для извлечения CO₂, содержащая абсорбер и регенератор. В абсорбере газ, содержащий CO₂, и абсорбирующий раствор вступают в контакт, в результате чего абсорбирующий раствор, поглощая CO₂, удаляет его из газа. Абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), который поглотил CO₂ в абсорбере, направляется в регенератор и нагревается паром в регенерационном ребойлере для удаления CO₂ из абсорбирующего раствора. Регенерированный таким образом абсорбирующий раствор (обедненный раствор) возвращается в абсорбер для повторного использования в качестве абсорбирующего CO₂ раствора.

Кроме того, как описано в патентном документе 1, часть абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), направляемого из абсорбера к регенератору, отводится, причем указанная отводимая часть абсорбирующего раствора нагревается остаточным теплом конденсата пара, выходящего из регенерационного ребойлера, и затем вводится в регенератор. Благодаря использованию остаточного тепла конденсата пара, используемого в регенерационном ребойлере для нагрева абсорбирующего раствора, снижается расход пара, необходимого для регенерации абсорбирующего раствора (то есть потребление пара в регенерационном ребойлере).

Перечень ссылочных документов

Патентная литература

Патентный документ 1: JP2005-254212A.

Раскрытие сущности изобретения

Решаемая проблема

Абсорбирующий раствор, поступающий из регенератора в регенерационный ребойлер (ребойлер), нагревается в ребойлере и возвращается в регенератор из ребойлера через выпускной участок трубопровода ребойлера для регенерации. Следует отметить, что в зависимости от режима течения абсорбирующего раствора может возникнуть вибрация трубы, образующей выпускной трубопровод ребойлера.

В патентном документе 1 не описаны какие-либо меры противодействия вибрации, которая может возникнуть в выпускном трубопроводе ребойлера.

В связи с вышеизложенным задачей по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения является создание установки для регенерации абсорбирующего раствора, установки для извлечения CO₂ и разработка способа модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора с целью подавления вибрации и т.п. в выпускном трубопроводе ребойлера при одновременном снижении расхода теплоносителя в регенерационном ребойлере.

Решение проблем

(1) Установка для регенерации абсорбирующего раствора, согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержит: регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂; основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор; регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора; трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер; отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвляющийся от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенный с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера, нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство расположено на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

В описанной выше конструкции (1) абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), отводимый из основного трубопровода для обогащенного раствора, сначала нагревается нагревательным устройством, расположенным на отводном трубопроводе для обогащенного раствора, а затем подается на участок трубопровода ребойлера (выпускного трубопровода ребойлера) по потоку после регенерационного ребойлера (ребойлера). По сравнению с конструкцией, в которой не предусмотрен отвод абсорбирующего раствора из основного трубопровода для обогащенного раствора, в представленной конструкции (1) количество тепла, требуемое для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере, может быть уменьшено, то есть количество теплоносителя, потребляемого в регенерационном ребойлере, может быть уменьшено, а вибрация трубопровода может быть подавлена путем корректировки режима течения в выпускном трубопроводе ребойлера.

Кроме того, в представленной конструкции (1) отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с трубопроводом ребойлера, в отличие, например, от конструкции, в которой отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с регенератором для уменьшения расхода теплоносителя в регенерационном ребойлере, таким образом, при небольших затратах можно модифицировать существующую установку для регенерации абсорбирующего раствора или в короткие сроки получить усовершенствованную установку.

(2) Согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, в представленной конструкции (1) регенерационный ребойлер выполнен таким образом, что поток абсорбирующего раствора, выпускаемый из ребойлера в трубопровод ребойлера, является двухфазным потоком.

Когда поток абсорбирующего раствора, поступающий из регенерационного ребойлера в выпускной участок трубопровода ребойлера (в трубопровод ребойлера), является двухфазным потоком, в зависимости от рабочего режима установки для регенерации абсорбирующего раствора, течение двухфазного потока, включающего объемную жидкую фазу, может быть объемным (снарядный режим течения). При указанном режиме течения выпускной участок трубопровода ребойлера может испытывать вибрацию и т.п. Таким образом, поскольку в представленной выше конструкции (2) абсорбирующий раствор подается в выпускной участок трубопровода ребойлера из отводного трубопровода для обогащенного раствора, можно увеличить расход в участке трубопровода ребойлера даже в рабочем режиме установки, при котором двухфазный поток в выпускном участке трубопровода ребойлера является объемным. Следовательно, режим течения двухфазного потока в выпускном участке трубопровода ребойлера, по всей вероятности, будет кольцевым режимом течения, который может подавлять вибрацию трубы, вызванную объемным потоком в выпускном участке трубопровода ребойлера.

(3) Согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, в представленной конструкции (1) или (2) установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит паропровод, обеспечивающий подачу пара для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационный ребойлер. Нагревательное устройство представляет собой теплообменник, обеспечивающий теплообмен между конденсатом пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере, и абсорбирующим раствором, проходящим по отводному трубопроводу для обогащенного раствора.

В представленной выше конструкции (3) абсорбирующий раствор в отводном трубопроводе для обогащенного раствора нагревается посредством избыточного тепла пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере, что позволяет уменьшить количество потребляемого пара в регенерационном ребойлере и в целом повысить эксплуатационную эффективность установки для регенерации абсорбирующего раствора, по сравнению с конструкцией, в которой не предусмотрен отвод части абсорбирующего раствора из основного трубопровода для обогащенного раствора.

(4) Согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, в любой из представленных выше конструкций (1)-(3) установка для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит клапан для регулирования расхода абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора, причем указанный клапан установлен на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

В представленной выше конструкции (4), регулируя расход абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора посредством клапана, расположенного на отводном трубопроводе для обогащенного раствора, можно регулировать расход в выпускном участке трубопровода ребойлера, соединенном с отводным трубопроводом для обогащенного раствора. Таким образом, упрощается регулирование режима течения в выпускном участке трубопровода ребойлера.

(5) Установка для извлечения CO₂, согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержит абсорбер, выполненный с возможностью извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора, приводимого в контакт с дымовым газом, содержащим CO₂, и установку для регенерации абсорбирующего раствора, описанную выше в любом из пунктов (1)-(4). Основной трубопровод для обогащенного раствора выполнен с возможностью подачи в регенератор абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере.

В представленной выше конструкции (5) абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), отведенный из основного трубопровода для обогащенного раствора, сначала нагревается посредством нагревательного устройства, расположенного на отводном трубопроводе для обогащенного раствора, а затем подается на участок трубопровода ребойлера (выпускной участок трубопровода ребойлера) по потоку после регенерационного ребойлера. Таким образом, по сравнению с конструкцией, в которой не предусмотрен отвод абсорбирующего раствора из основного трубопровода для обогащенного раствора, может быть уменьшено количество тепла, требуемое для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере, то есть количество теплоносителя, потребляемого в регенерационном ребойлере, а вибрация трубопровода может быть подавлена путем корректировки режима течения в выпускном участке трубопровода ребойлера.

Кроме того, в представленной конструкции (5) отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с трубопроводом ребойлера, в отличие, например, от конструкции, в которой отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с регенератором для уменьшения расхода теплоносителя в регенерационном ребойлере, таким образом, при небольших затратах можно модифицировать существующую установку для регенерации абсорбирующего раствора или в короткие сроки получить усовершенствованную установку.

(6) Способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора, согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, представляет собой способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора, содержащей: регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂; основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу в регенератор абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂; регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора; трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер, причем способ включает этап дополнительного монтажа отводного трубопровода для обогащенного раствора, ответвляющегося от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенного с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера, и нагревательного устройства для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство располагают на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

Представленный выше способ модификации (6) существующей установки посредством соединения отводного трубопровода для обогащенного раствора с выпускным участком трубопровода ребойлера (с трубопроводом ребойлера) обеспечивает получение установки (1) для регенерации абсорбирующего раствора. Следовательно, в отличие от установки, описанной, например, в патентном документе 1, в которой отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с регенератором для уменьшения расхода теплоносителя (например, пара) в регенерационном ребойлере, отсутствует необходимость в переоборудовании регенератора. Таким образом, при небольших затратах можно модифицировать существующую установку для регенерации абсорбирующего раствора или в короткие сроки получить усовершенствованную установку, в которой снижен расход теплоносителя в регенерационном ребойлере.

В установке для регенерации абсорбирующего раствора, полученной указанным способом (6) модификации, абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), отводимый от основного трубопровода для обогащенного раствора, подается на участок трубопровода ребойлера (выпускной участок трубопровода ребойлера) по потоку после регенерационного ребойлера. Следовательно, корректируя режим течения в выпускном участке трубопровода ребойлера, можно подавить вибрацию трубы.

(7) Согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, описанный выше, способ (6) дополнительно включает этап монтажа на отводном трубопроводе для обогащенного раствора клапана для регулирования расхода абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

Поскольку на этапе (7) способа модификации на отводном трубопроводе для обогащенного раствора установлен клапан, посредством указанного клапана можно регулировать расход абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора. Таким образом, можно регулировать расход в выпускном участке трубопровода ребойлера, соединенном с отводным трубопроводом для обогащенного раствора и, соответственно, упростить регулирование режима течения в выпускном участке трубопровода ребойлера.

Полезные эффекты

Согласно по меньшей мере одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, предлагается установка для регенерации абсорбирующего раствора, установка для извлечения CO₂ и способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора, позволяющие подавить вибрацию и т. п. выпускного трубопровода ребойлера, а также снизить расход теплоносителя в регенерационном ребойлере.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема установки для извлечения CO₂, содержащей установку для регенерации абсорбирующего раствора согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2 - схематическое изображение участка соединения отводного трубопровода для обогащенного раствора с выпускным трубопроводом ребойлера в установке для регенерации абсорбирующего раствора согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 3 - схематическое изображение участка соединения отводного трубопровода для обогащенного раствора с выпускным трубопроводом ребойлера в установке для регенерации абсорбирующего раствора согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако, если не указано иное, предполагается что размеры, материалы, конфигурации, относительные положения и другие признаки компонентов описанных вариантов осуществления изобретения должны интерпретироваться исключительно как иллюстративные и не ограничивающие объем настоящего изобретения.

На фиг. 1 представлена блок-схема установки для извлечения CO₂, содержащей установку для регенерации абсорбирующего раствора, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Установка 1 для извлечения CO₂, показанная на фиг. 1, представляет собой установку для извлечения CO₂ из дымового газа, выпускаемого электростанцией, заводом или тому подобным. Как показано на чертеже, установка 1 для извлечения CO₂ содержит абсорбер 2 для извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора и установку 4 для регенерации абсорбирующего раствора, содержащую регенератор 6 для регенерации абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере 2. Установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора содержит основной трубопровод 10 для обогащенного раствора, продолжающийся между абсорбером 2 и регенератором 6, и регенерационный ребойлер 24 (ребойлер) для нагрева абсорбирующего раствора, сохраняемого в регенераторе 6.

Дымовой газ, выпускаемый заводом или тому подобным, поступает в абсорбер 2 по линии 8 подачи дымового газа. Дымовой газ, выпускаемый заводом или тому подобным, может вводиться в абсорбер 2 после предварительной обработки, такой как удаление серы и охлаждение.

Абсорбер 2 содержит абсорбционную секцию 32 для извлечения газообразного CO₂ из дымового газа, промывочный отсек 34 для промывки дымового газа, из которого был удален газообразный CO₂, и туманоуловитель 40, расположенный над промывочным отсеком 34, для удаления влаги из дымового газа.

В абсорбционную секцию 32 подается абсорбирующий раствор (обедненный раствор), сохраняемый в донном участке колонны регенератора 6, посредством трубопровода 16 для обедненного раствора. Трубопровод 16 для обедненного раствора снабжен насосом 15, обеспечивающим перекачку обедненного раствора. Дымовой газ, вводимый в абсорбер 2 по линии 8 подачи дымового газа, протекает в абсорбере 2 от донного участка вверх и поступает в абсорбционную секцию 32, в которой приводится в противоточный контакт с абсорбирующим раствором (обедненным раствором), подаваемым в абсорбционную секцию 32 сверху. В результате этого абсорбирующий раствор поглощает присутствующий в дымовом газе CO₂, удаляя его из дымового газа. Абсорбционная секция 32 может быть образована насадочным слоем с насадочным материалом, выполненным из любого материала.

Абсорбирующий раствор представляет собой жидкость, содержащую абсорбирующий CO₂ агент. Хотя тип абсорбирующего CO₂ агента не ограничен, в качестве абсорбирующего CO₂ агента могут быть использованы амины, например алканоламины в виде моноэтаноламинов и диэтаноламинов, и различные щелочные растворы, отличные от аминов, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия и гидроксид кальция.

Абсорбирующий раствор, поглотивший CO₂ из дымового газа в абсорбционной секции 32, опускается в донный участок колонны абсорбера 2, в котором сохраняется. Абсорбирующий раствор, хранящийся в донном участке абсорбера 2, представляет собой обогащенный раствор, имеющий более высокую концентрацию CO₂, чем абсорбирующий раствор (обедненный раствор), хранящийся в донном участке регенератора 6.

Промывочный отсек 34 выполнен с возможностью промывки дымового газа с целью удаления остатков абсорбирующего CO₂ агента. Промывочный отсек 34 снабжается промывочной водой по циркуляционной линии 38 сверху. Когда дымовой газ после удаления CO₂ вступает в контакт с промывочной водой в промывочном отсеке 34, абсорбирующий CO₂ агент, захваченный дымовым газом, растворяется в промывной воде и может использоваться. Под промывочным отсеком 34 расположена нижняя тарелка 36. Промывочная вода, которая опустилась вниз из промывочного отсека 34, циркулирует по циркуляционной линии 38 с помощью циркуляционного насоса 39 и снова подается в промывочный отсек 34 сверху.

Дымовой газ, из которого был удален абсорбирующий CO₂ агент, проходит через расположенный над промывочным отсеком 34 туманоуловитель 40, который улавливает влагу, содержащуюся в дымовом газе. Обезвоженный дымовой газ выводится наружу из верхнего участка 42 колонны абсорбера 2.

Абсорбирующий раствор (обогащенный раствор), хранящийся в донном участке абсорбера 2, подается из абсорбера 2 в регенератор 6 по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора. Основной трубопровод 10 для обогащенного раствора снабжен насосом 11 для перекачки обогащенного раствора из донного участка абсорбера 2 в регенератор 6. Кроме того, предусмотрен теплообменник 18, который расположен на основном трубопроводе 10 для обогащенного раствора и обеспечивает теплообмен между обогащенным раствором, проходящим по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора, и абсорбирующим раствором (обедненным раствором), проходящим по трубопроводу 16 для обедненного раствора, как будет описано ниже. Нагрев обогащенного раствора в теплообменнике 18 в результате теплообмена с обедненным раствором, имеющим относительно высокую температуру, способствует регенерации абсорбирующего раствора в регенераторе 6, как будет описано ниже.

Регенератор 6 содержит выпускную секцию 44 для выпуска газообразного CO₂ из обогащенного раствора и нижнюю тарелку 46, расположенную под выпускной секцией 44. Выпускная секция 44 содержит наполнитель и снабжается сверху абсорбирующим раствором (обогащенным раствором) по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора. В выпускной секции 44 обогащенный раствор, подаваемый, как описано выше, нагревается посредством насыщенного пара, поступающего из регенерационного ребойлера 24, в результате чего высвобождается газообразный CO₂, а абсорбирующий раствор становится обедненным раствором с относительно низким содержанием CO₂. Обедненный раствор выходит из выпускной секции 44 в виде капель, падающих на нижнюю тарелку 46.

Высвобождаемый в выпускной секции 44 из обогащенного раствора газообразный CO₂ поднимается вверх и поступает в верхний участок выпускной секции 44 регенератора 6, проходит через туманоуловитель 48, в котором извлекается влага, после чего выводится из регенератора 6 по выпускному трубопроводу 28, соединенному с верхним участком регенератора 6. Выпускной трубопровод 28 снабжен конденсатором 30. Конденсатор 30 выполнен с возможностью охлаждения газообразного CO₂, выпускаемого из регенератора 6, посредством теплообмена с охлаждающей водой для конденсации влаги, содержащейся в газообразном CO₂. Обезвоженный таким образом газообразный CO₂ получают в виде готового продукта. По потоку после конденсатора 30 на выпускном трубопроводе 28 может быть расположен газожидкостный сепаратор (не показан) для отделения газообразного CO₂ от конденсата.

Регенератор 6 соединен с ребойлером 24 посредством трубопровода 20 ребойлера. Трубопровод 20 ребойлера выполнен с возможностью отвода хранящегося в регенераторе 6 абсорбирующего раствора с последующим возвратом абсорбирующего раствора в регенератор 6 через регенерационный ребойлер 24. Регенерационный ребойлер 24 выполнен с возможностью нагрева абсорбирующего раствора (обедненного раствора), вводимого по трубопроводу 20 ребойлера, посредством теплообмена с теплоносителем. Согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 1, в регенерационный ребойлер 24 по паропроводу 22 подается пар в качестве теплоносителя.

Обедненный раствор, поступающий на нижнюю тарелку 46 регенератора 6, выводится из регенератора 6 и через впускной участок 20а трубопровода 20 ребойлера вводится в регенерационный ребойлер 24. В регенерационном ребойлере 24 обедненный раствор, поступающий через впускной участок 20а трубопровода ребойлера, нагревается в результате теплообмена с паром, подаваемым по паропроводу 22.

Регенерационный ребойлер 24 может быть выполнен так, что поток абсорбирующего раствора (обедненного раствора), выпускаемый из регенерационного ребойлера 24 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера (трубопровод 20 ребойлера), является двухфазным потоком. Как правило, в обедненном растворе, нагретом в регенерационном ребойлере 24, одна из фаз частично изменяется на паровую фазу, и указанный раствор может поступать в выпускной участок 20b трубопровода 20 ребойлера в многофазном газожидкостном состоянии. Обедненный раствор в многофазном газожидкостном состоянии возвращается в регенератор 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, точнее, он вводится в донный участок (под нижней тарелкой 46) регенератора 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера.

Насыщенный пар, вводимый в донный участок регенератора 6 через участок 20b трубопровода ребойлера, поднимается в регенераторе 6 вверх через нижнюю тарелку 46 и используется для нагрева обогащенного раствора в выпускной секции 44 для высвобождения CO₂, содержащегося в обогащенном растворе, как описано выше.

Обедненный раствор, вводимый в донный участок регенератора 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера (то есть обедненный раствор, фазовый состав которого не изменяется в регенерационном ребойлере 24), сохраняется в донном участке регенератора 6. Указанный обедненный раствор выводится из донного участка регенератора 6 по трубопроводу 16 для обедненного раствора и подается в абсорбционную секцию 32 абсорбера 2 насосом 15, расположенным на трубопроводе 16 для обедненного раствора. Раствор, возвращенный таким образом в абсорбер 2, снова используется в абсорбционной секции 32 в качестве абсорбирующего раствора для извлечения CO₂ из дымового газа. Обедненный раствор, проходящий по трубопроводу 16 для обедненного раствора, охлаждается в теплообменнике 18 в результате теплообмена с обогащенным раствором, проходящим по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора.

Установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора дополнительно содержит отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, ответвленный от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора, и нагревательное устройство 26, расположенное на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора.

Отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора соединен с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера, который является участком трубопровода 20 ребойлера, расположенным по потоку после регенерационного ребойлера 24. В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1, отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора снабжен клапаном 14. Клапан 14 может регулировать расход абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора (расход обогащенного раствора, отводимого от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора к отводному трубопроводу 12 для обогащенного раствора).

Отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора может быть снабжен расходомером 50 для измерения расхода абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора. Кроме того, степень открытия клапана 14 можно регулировать согласно показаниям расходомера 50, а расход абсорбирующего раствора на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора можно регулировать за счет корректировки степени открытия клапана.

Нагревательное устройство 26 выполнено с возможностью нагрева абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), проходящего по отводному трубопроводу 12 для обогащенного раствора. В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1, нагревательное устройство 26 представляет собой теплообменник, выполненный с возможностью нагрева абсорбирующего раствора (обогащенного раствора), проходящего по отводному трубопроводу 12 для обогащенного раствора, посредством теплообмена с конденсатом пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере 24.

В описанной выше установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора отводимый от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора абсорбирующий раствор (обогащенный раствор) сначала нагревается нагревательным устройством 26, расположенным на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора, а затем подается на участок трубопровода 20 ребойлера (выпускной участок 20b трубопровода ребойлера), расположенный по потоку после ребойлера. В результате в указанной конструкции, по сравнению с конструкцией, в которой абсорбирующий раствор (обогащенный) подается в регенератор 6 по основному трубопроводу 10 для обогащенного раствора без ответвления, может быть уменьшено количество тепла, требуемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере 24, то есть может быть уменьшено потребление пара в регенерационном ребойлере 24.

Выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, в зависимости от режима течения текучей среды, включающей абсорбирующий раствор (обедненный раствор), то есть труба, формирующая выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, может подвергаться вибрациям. Например, когда поток из регенерационного ребойлера 24 представляет собой двухфазный поток газожидкостной смеси, указанный поток может являться объемным (снарядный режим течения) или кольцевым потоком (кольцевой режим течения) в зависимости от соотношения газовой составляющей и жидкостной составляющей, расхода и других факторов. Когда поток в трубе является объемным, труба может подвергаться вибрации. Если поток в трубе является кольцевым, вибрация трубы менее вероятна.

В описанной выше установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора отводимый от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора абсорбирующий раствор (обогащенный раствор) подается в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера. Таким образом, поскольку абсорбирующий раствор подается в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера из отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, можно увеличить расход в участке 20b трубопровода ребойлера даже в рабочем режиме установки для регенерации абсорбирующего раствора, при котором поток в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера, как правило, является объемным. Поскольку поток в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера с большой степенью вероятности будет кольцевым потоком, вибрацию трубы можно подавить, корректируя режим течения в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера.

Кроме того, поскольку в описанной выше установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора соединен с трубопроводом 20 ребойлера, например, в отличие от конструкции, в которой отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора соединен с абсорбером 2 для уменьшения расхода теплоносителя (например, пара) в регенерационном ребойлере 24, можно при небольших затратах модифицировать существующую установку для регенерации абсорбирующего раствора или в короткие сроки получить усовершенствованную установку 4.

Кроме того, когда на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора установлен клапан 14, можно посредством клапана 14 регулировать расход абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора. Таким образом, можно легко регулировать поток в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера, соединенном с отводным трубопроводом 12 для обогащенного раствора, и, соответственно, можно легко регулировать режим течения в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера.

Кроме того, регулируя степень открытия клапана 14 согласно показаниям расходомера 50, расположенного на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора, можно точнее регулировать расход абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора. Таким образом, можно легко регулировать поток в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера, соединенном с отводным трубопроводом 12 для обогащенного раствора, и, соответственно, можно легко регулировать режим течения в выпускном участке 20b трубопровода ребойлера.

В вышеописанном варианте осуществления изобретения нагревательное устройство 26 обеспечивает нагрев абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора посредством теплообмена с конденсатом пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере 24. Поскольку абсорбирующий раствор в отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора нагревается за счет избыточного тепла пара, используемого для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере 24, количество потребляемого пара в регенерационном ребойлере 24 может быть уменьшено, при этом эксплуатационная эффективность установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора может быть в целом улучшена, по сравнению с конструкцией, в которой не отводится абсорбирующий раствор из основного трубопровода 10 для обогащенного раствора (то есть в которой не предусмотрен отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора).

Как показано на фиг. 1, отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора может быть ответвлен от основного трубопровода 10 для обогащенного раствора на участке, расположенном ниже по потоку от теплообменника 18. Поскольку по отводному трубопроводу 12 для обогащенного раствора проходит обогащенный раствор, нагретый в теплообменнике 18, можно уменьшить расход тепла в нагревательном устройстве 26.

На фиг. 2 и 3 схематически представлены разные типы соединения отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера (трубопровода 20 ребойлера) в установке 4 для регенерации абсорбирующего раствора согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Как показано на фиг. 2 и 3, отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора имеет соединительный участок 52, соединенный с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера. Обогащенный раствор 104 из отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора проходит через соединительный участок 52 и поступает в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, объединяясь с обедненным раствором 102, поступающим из регенерационного ребойлера 24 в выпускной участок 20b трубопровода ребойлера. Смешанный поток, образовавшийся в результате объединения обогащенного раствора 104 с обедненным раствором 102, возвращается в регенератор 6 через выпускной участок 20b трубопровода ребойлера.

В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2, один конец трубы, формирующей отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, посредством соединительного участка 52 соединен с поверхностью трубы, формирующей выпускной участок 20b трубопровода ребойлера.

В иллюстративном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 3, соединительный участок 52 отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора имеет проникающий участок 52а, входящий внутрь трубы, формирующей выпускной участок 20b трубопровода ребойлера, и поворачивающий участок 52b, соединенный с проникающим участком 52а. Центральная ось поворачивающего участка 52b расположена под углом к центральной оси проникающего участка 52a (угол наклона составляет примерно 90° см. фиг. 2). Кроме того, поворачивающий участок 52b продолжается вдоль центральной оси выпускного участка 20b трубопровода ребойлера. При указанной конфигурации поток обогащенного раствора 104, поступающий из отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора, поворачивается на соединительном участке 52 и плавно сливается с обедненным раствором 102, проходящим по выпускному участку 20b трубопровода ребойлера.

Вышеописанная установка 4 для регенерации абсорбирующего раствора может представлять собой новую конструкцию или полученную в результате модификации существующей установки регенерации абсорбирующего раствора. Далее будет описан способ модификации существующей установки для регенерации абсорбирующего раствора согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.

В процессе модификации существующей установки для получения установки 4 для регенерации абсорбирующего раствора проводятся работы по модификации, включающие дополнительный монтаж отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора и нагревательного устройства 26 в существующей установке.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения модифицируемым объектом является установка (существующая установка) для регенерации абсорбирующего раствора, которая содержит регенератор 6 для регенерации абсорбирующего раствора, основной трубопровод 10 для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора в регенератор 6, регенерационный ребойлер 24 и трубопровод 20 ребойлера (см. фиг. 1). Чтобы получить установку 4 для регенерации абсорбирующего раствора согласно одному из вариантов осуществления изобретения, один конец трубы, формирующей отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, соединяют с основным трубопроводом 10 для обогащенного раствора, а другой конец указанной трубы соединяют с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера, то есть дополнительно монтируют отводной трубопровод 12 для обогащенного раствора, при этом на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора монтируют нагревательное устройство 26.

Кроме того, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, на отводном трубопроводе 12 для обогащенного раствора может быть установлен клапан 14.

Вышеописанный способ модификации посредством соединения отводного трубопровода 12 для обогащенного раствора с выпускным участком 20b трубопровода ребойлера (трубопровода 20 ребойлера) позволяет получить установку 4 для регенерации абсорбирующего раствора. Следовательно, в отличие от установки, в которой отводной трубопровод для обогащенного раствора соединен с регенератором 6 для уменьшения расхода теплоносителя (например, пара) в регенерационном ребойлере, отсутствует необходимость в переоборудовании регенератора 6. Таким образом, при небольших затратах можно модифицировать существующую установку для регенерации абсорбирующего раствора или в короткие сроки получить усовершенствованную установку.

Настоящее изобретение не ограничивается подробно описанными выше вариантами его осуществления, то есть допускаются различные корректировки и изменения.

Кроме того, термины, определяющие в настоящем описании относительное или точное расположение, например: «в направлении», «вдоль направления», «параллельно», «ортогонально», «по центру», «концентрически» и «коаксиально» - не должны толковаться как указывающие на расположение только в строго буквальном смысле, при этом они могут охватывать расположение с отклонением в пределах допуска, с угловым отклонением, либо отклонением на некоторое расстояние, при условии одинаковой функциональности.

Термины, определяющие одинаковое состояние, например: «похожий», «равный» и «единообразный» - не должны толковаться как указывающее только на состояние, при котором признаки являются строго одинаковыми, при этом они могут охватывать состояние с отклонением в пределах допуска или иное состояние, при условии одинаковой функциональности.

Кроме того, термины, определяющие форму, например «прямоугольный» или «цилиндрический», не должны толковаться как обозначающие строгую геометрическую форму, а включают также форму с неровностями или со скошенными углами в пределах диапазона, при котором может быть достигнут аналогичный эффект.

Следует отметить, что выражения, такие как «содержать», «включать в себя», «иметь», «содержать в себе» и «состоять из», не являются ограничительными и не исключают добавления других компонентов.

Перечень ссылочных позиций

1 - Установка для извлечения CO₂

2 - Абсорбер

4 - Установка для регенерации абсорбирующего раствора

6 - Регенератор

8 - Линия подачи дымового газа

10 - Основной трубопровод для обогащенного раствора

11 - Насос для обогащенного раствора

12 - Отводной трубопровод для обогащенного раствора

14 - Клапан

16 - Трубопровод для обедненного раствора

17 - Насос для обедненного раствора

18 - Теплообменник

20 - Трубопровод ребойлера

20а - Впускной участок трубопровода ребойлера

20b - Выпускной участок трубопровода ребойлера

22 - Паропровод

24 - Регенерационный ребойлер (ребойлер)

26 - Нагревательное устройство

28 - Выпускной трубопровод

30 - Конденсатор

32 - Абсорбционная секция

34 - Промывочный отсек

36 - Нижняя тарелка

38 - Циркуляционная линия

39 - Циркуляционный насос

40 - Туманоуловитель

42 - Верхний участок колонны

44 - Выпускная секция

46 - Нижняя тарелка

48 - Туманоуловитель

50 - Расходомер

52 - Соединительный участок

52a - Проникающий участок

52b - Поворачивающий участок

54 - Нижняя тарелка

102 - Обедненный раствор

104 - Обогащенный раствор.

Изобретения относятся к установкам и их модификации. Описана установка для регенерации абсорбирующего раствора, содержащая: регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂; основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор; регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора; трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер; отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвляющийся от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенный с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера; и нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство расположено на отводном трубопроводе для обогащенного раствора. Описана установка для извлечения CO₂, содержащая: абсорбер, предназначенный для извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора путем приведения дымового газа, содержащего CO₂, в контакт с абсорбирующим раствором; описанную выше установку для регенерации абсорбирующего раствора, при этом основной трубопровод для обогащения раствора выполнен с возможностью подачи абсорбирующего раствора, поглотившего СО₂ в абсорбере, в регенератор. Описан способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора. Технический результат - подавление вибрации в выпускном трубопроводе ребойлера при одновременном снижении расхода теплоносителя в регенерационном ребойлере. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для регенерации абсорбирующего раствора, содержащая:

регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂;

основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор;

регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора;

трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер;

отводной трубопровод для обогащенного раствора, ответвляющийся от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенный с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера; и

нагревательное устройство для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство расположено на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

2. Установка по п. 1, в которой регенерационный ребойлер выполнен таким образом, что поток абсорбирующего раствора, выпускаемый из регенерационного ребойлера в трубопровод ребойлера, является двухфазным потоком.

3. Установка по п. 1 или 2, которая дополнительно содержит паропровод, обеспечивающий подачу пара для нагрева абсорбирующего раствора в регенерационный ребойлер,

при этом нагревательное устройство включает в себя теплообменник, обеспечивающий теплообмен между конденсатом пара после нагрева абсорбирующего раствора в регенерационном ребойлере и абсорбирующим раствором, проходящим по отводному трубопроводу для обогащенного раствора.

4. Установка по любому из пп. 1-3, которая дополнительно содержит клапан для регулирования расхода абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора, причем клапан установлен на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

5. Установка для извлечения CO₂, содержащая:

абсорбер, предназначенный для извлечения CO₂ из дымового газа посредством абсорбирующего раствора путем приведения дымового газа, содержащего CO₂, в контакт с абсорбирующим раствором; и

установку для регенерации абсорбирующего раствора по любому из пп. 1-4,

при этом основной трубопровод для обогащенного раствора выполнен с возможностью подачи абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂ в абсорбере, в регенератор.

6. Способ модификации установки для регенерации абсорбирующего раствора, содержащей:

регенератор для регенерации абсорбирующего раствора посредством удаления CO₂ из абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂;

основной трубопровод для обогащенного раствора, обеспечивающий подачу абсорбирующего раствора, поглотившего CO₂, в регенератор;

регенерационный ребойлер для нагрева абсорбирующего раствора, выходящего из регенератора;

трубопровод ребойлера, предназначенный для отвода хранящегося в регенераторе абсорбирующего раствора и возврата абсорбирующего раствора в регенератор через регенерационный ребойлер;

при этом способ включает этап дополнительного монтажа отводного трубопровода для обогащенного раствора, ответвляющегося от основного трубопровода для обогащенного раствора и соединенного с участком трубопровода ребойлера по потоку после регенерационного ребойлера, и нагревательного устройства для нагрева абсорбирующего раствора, проходящего по отводному трубопроводу для обогащенного раствора, причем нагревательное устройство располагают на отводном трубопроводе для обогащенного раствора.

7. Способ по п. 6, который дополнительно включает этап установки на отводном трубопроводе для обогащенного раствора клапана для регулирования расхода абсорбирующего раствора в отводном трубопроводе для обогащенного раствора.