RU2350556C2 - Method of carbon dioxide production - Google Patents
Method of carbon dioxide production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350556C2 RU2350556C2 RU2006128642/15A RU2006128642A RU2350556C2 RU 2350556 C2 RU2350556 C2 RU 2350556C2 RU 2006128642/15 A RU2006128642/15 A RU 2006128642/15A RU 2006128642 A RU2006128642 A RU 2006128642A RU 2350556 C2 RU2350556 C2 RU 2350556C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- gas
- low
- heat exchange
- combustion
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 11
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 2
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области холодильной техники, а именно технологии низкотемпературного получения диоксида углерода из продуктов сгорания углеводородосодержащего топлива.The invention relates to the field of refrigeration, namely, the technology of low-temperature production of carbon dioxide from the products of combustion of hydrocarbon-containing fuel.
Большинство способов промышленного производства диоксида углерода из дымовых газов основаны на химических принципах предварительного извлечения и концентрирования диоксида углерода из продуктов сгорания углеводородного топлива с последующей реализацией того или иного холодильного цикла /1/.Most methods of industrial production of carbon dioxide from flue gases are based on the chemical principles of preliminary extraction and concentration of carbon dioxide from the products of the combustion of hydrocarbon fuels with the subsequent implementation of a refrigeration cycle / 1 /.
Их общим недостатком является сложное технологическое построение процесса, сопряженное с высоким уровнем энергозатрат и необходимостью использования при реализации дорогостоящих химических реактивов.Their common drawback is the complex technological construction of the process, coupled with a high level of energy consumption and the need to use expensive chemicals when selling them.
Известен способ прямого получения твердого диоксида углерода путем детандирования предварительно осушенного дымового газа низкого давления, позволяющий в 2-3 раза, по сравнению с традиционными решениями, снизить расход энергии на производство единицы массы товарной продукции (способ-прототип) /2/.A known method for the direct production of solid carbon dioxide by expanding pre-dried low pressure flue gas, which allows 2-3 times, compared with traditional solutions, to reduce energy consumption for the production of a unit mass of marketable products (prototype method) / 2 /.
Для его практического осуществления продукты сжигания углеводородного топлива охлаждают до температуры окружающей среды, осушают, сжимают компрессором, повторно охлаждают, в том числе за счет рекуперативного теплообмена с обратным отбросным холодным потоком продуктов сгорания низкого давления до температуры, близкой к температуре насыщения диоксидом углерода прямого потока газа при выбранном давлении сжатия. В дальнейшем сжатый газ дополнительно охлаждают за счет расширения в детандере до давления, близкого к атмосферному. В результате переохлаждения из него в кристаллическом виде выделяется часть присутствующего в продукте диоксида углерода, которая подвергается сепарационному отделению из низкотемпературного потока газа.For its practical implementation, the products of the combustion of hydrocarbon fuel are cooled to ambient temperature, dried, compressed by a compressor, re-cooled, including by means of regenerative heat exchange with a reverse waste cold stream of low pressure combustion products to a temperature close to the carbon dioxide saturation temperature of the direct gas stream at selected compression pressure. Subsequently, the compressed gas is additionally cooled by expanding in the expander to a pressure close to atmospheric. As a result of supercooling, part of the carbon dioxide present in the product is released in crystalline form, which is subjected to separation separation from the low-temperature gas stream.
При неоспоримой технологической простоте реализации недостатком рассматриваемого способа является низкая степень извлечения диоксида углерода из газообразных продуктов сжигания углеводородного сырья, не превышающая 20-25%, при уровне удельных энергозатрат на производство конечной продукции 1,3-1,4 кВтчас/кг.With undeniable technological simplicity of implementation, the disadvantage of the method under consideration is the low degree of carbon dioxide extraction from gaseous products of hydrocarbon combustion, not exceeding 20-25%, with a specific energy consumption for the production of the final product of 1.3-1.4 kWh / kg.
Указанного недостатка лишен предлагаемый способ получения диоксида углерода, в котором в качестве сжигаемого углеводородного топлива выступает сжиженнный природный газ, холод газификации которого перед подачей на сжигание используется для дополнительного охлаждения продуктов сгорания топлива, прошедших через детандер.This disadvantage is deprived of the proposed method for producing carbon dioxide, in which liquefied natural gas acts as a combustible hydrocarbon fuel, the gasification cold of which, before being fed to the combustion, is used to further cool the fuel combustion products that have passed through the expander.
За счет дополнительного охлаждения равновесное содержание диоксида углерода в отходящем газе резко снижается. В частности, при температуре порядка 150-163 К, оно не превышает величины 0,7-4 об.%. При обычно встречающейся на практике исходной концентрации диоксида углерода в дымовом газе на уровне 8-10 об.% это обеспечивает увеличение степени его расчетного извлечения до 50-90%. Тем самым, даже без изменения абсолютной величины значения первоначального сжатия дымового газа, определяющего общий расход энергии на реализацию процесса, уровень удельных энергозатрат на производство единицы массы твердого диоксида углерода, по сравнению со способом-прототипом, снижается не менее чем в 2 раза.Due to additional cooling, the equilibrium content of carbon dioxide in the exhaust gas is sharply reduced. In particular, at a temperature of the order of 150-163 K, it does not exceed a value of 0.7-4 vol.%. When the initial concentration of carbon dioxide in flue gas is usually found in practice at the level of 8-10 vol.%, This provides an increase in the degree of its calculated extraction to 50-90%. Thus, even without changing the absolute value of the initial compression of the flue gas, which determines the total energy consumption for the implementation of the process, the level of specific energy consumption for the production of a unit mass of solid carbon dioxide, compared with the prototype method, is reduced by at least 2 times.
На чертеже приведен один из возможных вариантов принципиальной технологической схемы установки для реализации предлагаемого способа.The drawing shows one of the possible variants of the basic technological scheme of the installation for implementing the proposed method.
Дымовой газ, образовавшийся в результате сгорания предварительно сгазифицированного сжиженного природного газа, перед и после компримирования в турбокомпрессоре 2, последовательно охлаждается и осушается в теплообменниках 1, 3 и 4. При этом в первых двух аппаратах для целей охлаждения используется вода, а в третьем - поток дымового газа низкого давления, подвергнутый расширению в турбодетандере 5. Затем газ низкого давления дополнительно охлаждается в одном из двух попеременно работающих теплообменниках-сепараторах 6 за счет теплообмена с испаряющимся сжиженным природным газом.The flue gas resulting from the combustion of pre-gasified liquefied natural gas, before and after compression in turbocharger 2, is sequentially cooled and dried in heat exchangers 1, 3 and 4. In the first two devices, water is used for cooling purposes, and in the third - flow low pressure flue gas expanded in a turboexpander 5. Then the low pressure gas is further cooled in one of two alternately working heat exchangers-separators 6 due to heat exchange with evaporating liquefied natural gas.
Пример.Example.
Положим, что на сжигание поступает 160 кг/час сжиженного природного газа. В этом случае массовый расход осушенных продуктов сгорания (дымового газа) составляет величину порядка 2960 кг/час при исходной объемной концентрации диоксида углерода 7.6 об.% (14,1 мас.%). Следуя методологии расчета процесса производства диоксида углерода методом прямого детандирования /2, с.106-115/, при давлении сжатия дымового газа до 2,27·105 Па и его расширении до давления 1,135·105 Па имеем температуру газа после детандера 167 К. Это соответствует остаточной равновесной концентрации диоксида углерода в отбросном газе низкого давления - 11,2 мас.%. В результате степень извлечения диоксида углерода из исходного газа составляет величину:Suppose that 160 kg / h of liquefied natural gas is supplied for combustion. In this case, the mass flow rate of the dried combustion products (flue gas) is of the order of 2960 kg / h with an initial volumetric concentration of carbon dioxide of 7.6 vol.% (14.1 wt.%). Following the calculation methodology for the production of carbon dioxide by the direct expansion method / 2, pp. 106-115 /, at a flue gas compression pressure of up to 2.27 · 10 5 Pa and its expansion to a pressure of 1.135 · 10 5 Pa, we have the gas temperature after the expander 167 K This corresponds to a residual equilibrium concentration of carbon dioxide in low-pressure waste gas - 11.2 wt.%. As a result, the degree of extraction of carbon dioxide from the source gas is:
(14,1-11,2)/14,1=0,206 (20,6%)(14.1-11.2) / 14.1 = 0.206 (20.6%)
Для дополнительного охлаждения газа до температуры 164 К с целью снижения остаточного содержания диоксида углерода в отбросном продукте до величины 4,5 об.% (7,4 мас.%) и доведения степени извлечения целевого компонента до (14,1-7.4)/1.41=0,47 (47%) необходимо затратить количество холода в размере 19,2 кВт. Из них 16,6 кВт расходуется на покрытие тепла кристаллизации диоксида углерода, а 2,6 кВт на охлаждение всего потока дымового газа на величину 3 К.For additional cooling of the gas to a temperature of 164 K in order to reduce the residual carbon dioxide content in the waste product to 4.5 vol.% (7.4 wt.%) And bring the degree of extraction of the target component to (14.1-7.4) /1.41 = 0.47 (47%) it is necessary to spend the amount of cold in the amount of 19.2 kW. Of these, 16.6 kW is used to cover the heat of crystallization of carbon dioxide, and 2.6 kW for cooling the entire flue gas stream by 3 K.
Общее же количество холода, образующееся при испарении потока сжиженного природного газа с массовым расходом 160 кг/час, составляет 21 кВт, что вполне достаточно для достижения поставленной цели. Таким образом, в результате утилизации холода регазификации сжиженного природного газа, поступающего на сжигание, удается почти в 2,3 раза увеличить степень извлечения из дымового газа диоксида углерода и в соответственное количество раз снизить величину удельных энергозатрат на выпуск продукции по сравнению со способом-прототипом.The total amount of cold generated by the evaporation of a stream of liquefied natural gas with a mass flow of 160 kg / h is 21 kW, which is quite enough to achieve this goal. Thus, as a result of utilization of the cold of regasification of liquefied natural gas supplied for combustion, it is possible to increase the degree of extraction of carbon dioxide from flue gas by almost 2.3 times and to reduce the specific energy consumption for output in an appropriate amount of times compared to the prototype method.
Источники информацииInformation sources
1. Т.Ф.Пименова. Производство и применение сухого льда, жидкого и газообразного диоксида углерода. М., 1982.1. T.F. Pimenova. Production and use of dry ice, liquid and gaseous carbon dioxide. M., 1982.
2. В.Д.Галдин. Производство и применение сухого льда. Учебное пособие.2. V.D. Galdin. Production and use of dry ice. Tutorial.
Омск, Изд-во ОмГПУ, 2000.Omsk, Publishing House of OmGPU, 2000.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006128642/15A RU2350556C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Method of carbon dioxide production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006128642/15A RU2350556C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Method of carbon dioxide production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006128642A RU2006128642A (en) | 2008-02-20 |
| RU2350556C2 true RU2350556C2 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=39266672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006128642/15A RU2350556C2 (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Method of carbon dioxide production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2350556C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460575C1 (en) * | 2011-03-18 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Экология мегаполиса" | Method of splitting biogas and purifying components thereof |
| RU2616082C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-04-12 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Method of producing carbon dioxide |
| RU2691869C2 (en) * | 2016-08-09 | 2019-06-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") | Method for combined generation of mechanical, thermal energy and production of solid carbon dioxide |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB386640A (en) * | 1931-03-19 | 1933-01-19 | Mathias Frankl | Improvements in or relating to installations for the liquefaction and separation of gases containing carbon dioxide |
| GB917286A (en) * | 1960-01-26 | 1963-01-30 | British Oxygen Co Ltd | Low temperature separation of gas mixtures |
| GB997507A (en) * | 1963-11-04 | 1965-07-07 | Couch Internat Methane Ltd | Process for the cold separation of gas mixtures |
| GB1286682A (en) * | 1968-12-05 | 1972-08-23 | Fluor Corp | Method and apparatus for separating carbon dioxide from hydrocarbons |
| RU2133416C1 (en) * | 1997-12-18 | 1999-07-20 | Геннадий Маркович Саксонов | Operation mode of integrated electrotechnologic plant |
-
2006
- 2006-08-07 RU RU2006128642/15A patent/RU2350556C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB386640A (en) * | 1931-03-19 | 1933-01-19 | Mathias Frankl | Improvements in or relating to installations for the liquefaction and separation of gases containing carbon dioxide |
| GB917286A (en) * | 1960-01-26 | 1963-01-30 | British Oxygen Co Ltd | Low temperature separation of gas mixtures |
| GB997507A (en) * | 1963-11-04 | 1965-07-07 | Couch Internat Methane Ltd | Process for the cold separation of gas mixtures |
| GB1286682A (en) * | 1968-12-05 | 1972-08-23 | Fluor Corp | Method and apparatus for separating carbon dioxide from hydrocarbons |
| RU2133416C1 (en) * | 1997-12-18 | 1999-07-20 | Геннадий Маркович Саксонов | Operation mode of integrated electrotechnologic plant |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460575C1 (en) * | 2011-03-18 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Экология мегаполиса" | Method of splitting biogas and purifying components thereof |
| RU2616082C1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-04-12 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Method of producing carbon dioxide |
| RU2691869C2 (en) * | 2016-08-09 | 2019-06-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр") | Method for combined generation of mechanical, thermal energy and production of solid carbon dioxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006128642A (en) | 2008-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | A novel CO2 cryogenic liquefaction and separation system | |
| CA2805336C (en) | Energy efficient production of co2 using single stage expansion and pumps for elevated evaporation | |
| CN1820163B (en) | Power cycle with liquefied natural gas regasification | |
| Pan et al. | CO2 capture by antisublimation process and its technical economic analysis | |
| CA2588540C (en) | Method to condense and recover carbon dioxide (co2) from co2 containing gas streams | |
| Clodic et al. | A new method for CO2 capture: frosting CO2 at atmospheric pressure | |
| WO2004065869A1 (en) | A refrigeration process and the production of liquefied natural gas | |
| Xu et al. | A CO2 cryogenic capture system for flue gas of an LNG-fired power plant | |
| MX2013014870A (en) | Process for liquefaction of natural gas. | |
| CA2791454C (en) | Method and installation for liquefying flue gas from combustion installations | |
| CO6150051A1 (en) | METHOD FOR LIQUID NATURAL GAS PRODUCTION | |
| WO2012123752A2 (en) | Process and apparatus for the separation of carbon dioxide and hydrogen | |
| RU2350556C2 (en) | Method of carbon dioxide production | |
| Staicovici | Further research zero CO2 emission power production: the ‘COOLENERG’process | |
| US20140318178A1 (en) | Method and apparatus for the liquefaction of natural gas | |
| Yuan et al. | A preliminary investigation of cryogenic CO 2 capture utilizing a reverse Brayton Cycle | |
| GB2489197A (en) | Carbon dioxide purification | |
| RU2739165C1 (en) | Power technological complex of natural gas processing and method of operation of complex | |
| RU2378590C1 (en) | Carbon dioxide liquefaction line | |
| GB2489396A (en) | Carbon dioxide purification | |
| RU96416U1 (en) | COMPLEX FOR AUTONOMOUS PRODUCTION OF LIQUID LOW-TEMPERATURE CARBON DIOXIDE AND GAS-NITROGEN, AND ALSO LIQUID OXYGEN OR NITROGEN | |
| He et al. | Exergy efficiency improvement by compression heat recovery for an integrated natural gas liquefaction-CO2 capture-NGL recovery process | |
| US9995530B2 (en) | Method for the capture of carbon dioxide through cryogenically processing gaseous emissions from fossil-fuel power generation | |
| RU2008149131A (en) | METHOD FOR LIQUIDING THE FLOW OF HYDROCARBONS AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2817103C1 (en) | Boiler house gas control plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120723 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130808 |