установка для извлечения углекислого газа из газовых смесей

Формула изобретения

1. Установка для извлечения углекислого газа из газовых смесей, содержащая регенеративные блоки, связанные между собой газопроводами и трубопроводами, и насосы, отличающаяся тем, что регенеративные блоки включают в себя сборник, насос и аппарат прямоточный скоростной для газожидкостной обработки газа, содержащего углекислый газ, с питанием его агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через аппарат прямоточный скоростной, и представляют собой блок охлаждения и промывки для газожидкостной обработки газа в термодинамическом режиме по углекислому газу и пару в аппарате прямоточном скоростном, блок абсорбции для хемосорбции углекислого газа из газа агентом, циркулирующим в замкнутом цикле через аппарат прямоточный скоростной с выводом отработанного газа и с выводом агента, насыщенного углекислым газом, из блока абсорбции по замкнутому циклу циркуляции агента, насыщенного углекислым газом, через испаритель для десорбции углекислого газа и теплообменник для регенерации тепла, и блок для осушки и очистки углекислого газа агентами, циркулирующими при помощи насосов по замкнутым циклам через аппарат прямоточный скоростной, с созданием в блоке для осушки и очистки рабочего режима объемом углекислого газа, циркулирующим в замкнутом цикле при помощи газодувки с одновременным регулируемым выводом части объема готовой продукции.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что часть объема готовой продукции выводят на компримирование.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям установок для извлечения углекислого газа из газовых смесей, содержащих углекислый газ, в частности из дымовых газов. Изобретение может быть использовано в химической, пищевой, металлургической и др. отраслях промышленности, а также для очистки газовых выбросов от углекислого газа, от вредных продуктов и от примесей, чтобы поддерживать экологию окружающей среды и получать полезные вещества, возвращая их в промышленное производство для использования в народном хозяйстве.

Известна установка для тепломассообменных и реакционных процессов по заявке 96102384, кл. В 01 С 9/00, В 01 J 8/00, от 07.02.96, применяемая в газовых технологиях, включающая блоки, соединяющие газопроводами и трубопроводами, газодувки, регулирующие газовые потоки в блоки и реакторы для приготовления агентов, используемых в блоках, а также блок оборудован аппаратом прямоточным скоростным (АПС), содержащим одну и более ступеней активных гидродинамических зон газожидкостной обработки газового потока, заключенных в обечайки, связанные с полостями питания каждой зоны орошающей жидкостью, патрубками, сборником с переливной перегородкой, разделяющей его на полость для сбора отработанной орошающей жидкости, насыщенной соединениями из газовой полости, и на полость для сбора рабочей жидкости, циркуляционным насосом, обеспечивающим подачу из сборника в полость питания гидродинамической зоны рабочей орошающей жидкостью и вывода из полости питания гидродинамической зоны отработанной орошающей жидкости в сборник по замкнутому циклу.

Известна установка для тепломассообменных процессов по патенту РФ 1808343, кл. В 01 D 3/32, 53/18 от 13.02.91, включающая регенеративные блоки, каждый из которых оборудован АПС для газожидкостной обработки газа с питанием его агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через АПС и связанные с регенеративными блоками газодувки, теплообменники и испарители.

В известной установке происходят тепломассообменные процессы за счет скоростной прямоточной обработки газовых потоков в газожидкостном режиме в активной гидродинамической зоне АПС. Газовые потоки становятся безвредными в экологическом отношении, либо регенерируются для дальнейшей переработки.

Наиболее близкой к предлагаемому по конструкции и достигаемому эффекту техническим решением, принятым за прототип, является установка для извлечения углекислого газа из газовых смесей по патенту SU 339500 А1, кл. В 01 D 53/14, 34.05.1972, содержащая регенеративные блоки, связанные между собой газопроводами и трубопроводами, и насосы.

Общими недостатками установок являются:

- недостаточная производительность из-за использования колонных аппаратов насадочного типа, не позволяющих по своим техническим характеристикам интенсифицировать технологические процессы;

- завышенная металлоемкость по аппаратурному оформлению технологических процессов;

- повышенная энергоемкость из-за низкой эффективности процесса тепломассообменной обработки газов и использования тепла.

Устранению указанных недостатков подчинена задача, направленная на решение создать такие условия для ведения проводимых процессов, которые позволяют повысить производительность, снизить металлоемкость и энергоемкость путем интенсивной тепломассообменной обработки газа агентами.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, направлен на то, что в отличие от известных установок предлагается выполнить установку для получения углекислого газа, включающую связанные регенеративными блоками газодувки, теплообменник и испаритель, связанные между собой газопроводами и трубопроводами, блок охлаждения и промывки для газожидкостной обработки газа, содержащего углекислый газ в термодинамическом режиме по углекислому газу и пару в АПС, блок для хемосорбции углекислого газа из газа агентом, циркулирующим в замкнутом цикле через АПС, с выводом отработанного газа, замкнутым циклом по циркулирующему агенту из блока адсорбции и обратно через испаритель для десорбции углекислого газа в теплообменник для регенерации тепла, блок для очистки углекислого газа циркулирующими агентами при помощи насосов по замкнутым циклам через АПС, с созданием в нем режима в АПС циркулируемым объемом углекислого газа в замкнутом цикле при помощи газодувки и с одновременным регулируемым выводом части объема готовой продукции, например, на компримирование.

Техническая сущность новых решений и ожидаемое улучшение показателей заключается:

- в использовании регенеративных блоков, оборудованных АПС, в которых процессы проводят в интенсифицированном турбулентном режиме (по отношению к установкам с существующими колонными аппаратами насадочного типа), а прямоточное с малым сопротивлением прохождению обрабатываемых газов упрощает аппаратурное оформление технологических схем установок, что позволяет повысить производительность, снизить металлоемкость и энергоемкость на единицу продукции;

- в применении газопроводов и трубопроводов по замкнутым циклам распределения газов и жидкостных агентов в регенеративных блоках и между ними, что позволяет получать экономически оптимальные варианты по тепломассообменной обработке газов и жидкостных агентов при использовании газового сырья, содержащего разный разброс по извлекаемому углекислому газу и его загрязненности с увеличением извлечения чистого углекислого газа из любых газовых смесей.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображена принципиальная схема с регенеративными блоками установки;

на фиг.2 - регенеративный блок;

на фиг.3 - аппарат прямоточный скоростной (АПС).

Установка состоит из блока 1 охлаждения и промывки, блока 2 абсорбции, замкнутого цикла 3 с испарителем 4, блока 5 для осушки и очистки углекислого газа (см. фиг.1).

Каждый блок включает аппарат 6 прямоточный скоростной (АПС), сборник 7 и циркуляционный насос 8 (см. фиг.2).

Блок 2 абсорбции оборудован газодувкой 9.

Замкнутый цикл 3 (условно выделенный пунктирными линиями на фиг.1) оборудован испарителем 4 и теплобменником 10.

Блок 5 для осушки и очистки углекислого газа оборудован газодувкой 11.

Блоки могут быть оборудованы дополнительным оборудованием, не входящим в них, в частности к блоку 5 присоединены сборник 12 и циркуляционный насос 13.

Аппарат 6 представляет собой (см. фиг.3) корпус 14 с патрубками ввода 15 газа, вывода 16 отработанного газа, ввода 17 циркулирующего агента, вывода 18 отработанного циркулирующего агента. Внутри аппарат 6 имеет от одной до несколько ступеней 19 (на фиг.3 показан двухступенчатый аппарат 6). Каждая ступень 19 в аппарате 6 включает рабочую гидродинамическую зону 20, заключенную в патрубок 21, в нижнюю часть которого встроены трубки 22, а в верхней части закреплен сепаратор 23.

Установка работает следующим образом.

Дымовые газы, в частности, поступают в блок 1 и аппарат 6 и проходят каждую ступень 19 через рабочие гидродинамические зоны 20 в патрубках 21. Дымовые газы в патрубке 21 насыщаются циркулирующим агентом, поступающим через впускные трубки 22 в рабочую гидродинамическую зону 20, где образуется газожидкостная смесь, которая интенсивно перемешивается в турбулентном режиме. Газы охлаждаются и промываются с освобождением пылесажевых частиц и вредных газовых примесей. Из патрубка 21 охлажденный и промытый газ проходит через сепаратор 23 с отделением газов от капельножидкого агента. Газы через вывод 16 направляются в блок 2, а отработанный агент возвращается в сборник 7 и вновь со свежим агентом продолжает циркулировать по замкнутому циклу при помощи циркуляционного насоса 8 из сборника через аппарат 6 (см. фиг.2).

В блоке 2, подобно блоку 1, газы в аппарате 6 обрабатываются агентом - моноэтиламином (МЭА), который абсорбирует углекислый газ. Освобожденные от углекислого газа, отработанные газы газодувкой 9 либо выбрасываются в случае больших объемов (это свободные от вредных примесей газы и пылеобразных частиц), либо используются, например, на подогрев теплоносителей.

Насыщенный углекислым газом МЭА из блока 2 направляется в замкнутый цикл 3 циркулирования раствора МЭА через испаритель 4, теплообменник 10, сборник 7 с циркуляционным насосом 8. В испарителе 4 из МЭА за счет подогрева паром десорбируется углекислый газ, который направляется в блок 5.

В замкнутом цикле 3, в теплообменнике 10 часть тепла из испарителя 4 регенерируется для предварительного подогрева циркулируемого МЭА, насыщенного углекислым газом.

В блоке 5 углекислый газ в аппарате 6 подвергается осушке агентом и очистке агентом с КМnО₄, циркулирующим из сборника 12 центробежным насосом 13 по замкнутому циклу.

Углекислый газ в блоке 5 циркулирует по замкнутому циклу в газопроводе через аппарат 6 газодувкой 11 с одновременным регулированием вывода части объема готовой продукции, например, на компремирование.