RU2537858C2 - Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород - Google Patents
Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537858C2 RU2537858C2 RU2013107089/05A RU2013107089A RU2537858C2 RU 2537858 C2 RU2537858 C2 RU 2537858C2 RU 2013107089/05 A RU2013107089/05 A RU 2013107089/05A RU 2013107089 A RU2013107089 A RU 2013107089A RU 2537858 C2 RU2537858 C2 RU 2537858C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mea
- carbon dioxide
- flue gases
- solution
- oxygen
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 10
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 6
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 4
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001464837 Viridiplantae Species 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N biapenem Chemical compound C1N2C=NC=[N+]2CC1SC([C@@H]1C)=C(C([O-])=O)N2[C@H]1[C@@H]([C@H](O)C)C2=O MRMBZHPJVKCOMA-YJFSRANCSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород включает: охлаждение дымовых газов до температуры ниже точки росы, очистку от большей части окислов азота в присутствии озона за счет кислотообразования при конденсации водяных паров и абсорбции конденсатом, который очищается от кислотных компонентов анионитом, очистку от диоксида углерода абсорбцией раствором моноэтаноламина (МЭА); нагрев насыщенного диоксидом углерода раствора МЭА при избыточном давлении, дросселирование его до атмосферного давления, выделение газообразного диоксида углерода, который частично выводится из цикла, а частично поступает в окситенк, где при взаимодействии с водой и хлоропластами в результате фотосинтеза диоксид углерода превращается в кислород и органическую массу. Изобретение позволяет повысить экологическую и экономическую эффективности процесса очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы.
Известен способ очистки дымовых газов от оксидов азота и оксидов серы, включающий в себя охлаждение дымовых газов до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров в трубчатом теплообменнике, насыщение рециркуляционного конденсата озоном и кислородом воздуха, окисление и абсорбцию оксидов азота и оксидов серы насыщенным конденсатом с образованием кислого конденсата, стекающего в поддон, после чего очищенные дымовые газы выводятся в атмосферу, отвод части кислого конденсата из поддона в анионитовый фильтр для очистки от кислотных компонентов, которые выводят в процессе регенерации анионитового фильтра в виде солевого раствора NaNO3.
Устройство, в котором реализуется данный способ, содержит зону обработки в газоходе с размещенными в ней теплообменной секцией, выполненной в виде вертикального трубчатого теплообменника, абсорбционной секцией, выполненной также в виде вертикального трубчатого теплообменника с поддоном и размещенной в них коаксиально подъемной трубой эргазлифта, сепарационной секцией, выполненной в виде вертикального трубчатого теплообменника, причем поддон соединен трубопроводом с анионитовым фильтром [патент РФ №2186612, МКл.4 B01D 53/60, БИПМ №22, 2002].
Основные недостатки данного способа заключаются в низкой скорости охлаждения дымовых газов и абсорбции вредных примесей - оксидов азота и оксидов серы, обусловленные низкой допустимой скоростью газа при пленочной абсорбции, и невозможность их очистки от диоксида углерода, что снижает экологическую и экономическую эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей.
Основным недостатком известного устройства является отсутствие оборудования для очистки дымовых газов от диоксида углерода, что также снижает экологическую и экономическую эффективность его работы.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является комплексный способ для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода, включающий охлаждение дымовых газов до температуры ниже точки росы с конденсацией водяных паров при дутьевым воздухом и наружным воздухом, где их очищают от большей части оксидов азота в присутствии озона за счет кислотообразования при конденсации водяных паров и абсорбции конденсатом, освобождают от диоксида углерода абсорбцией его раствором МЭА и выбрасывают в атмосферу, карбонизированный раствор нагревают за счет тепла дымовых газов до температуры насыщения при избыточном давлении, дросселируют до атмосферного давления и кипения, подают в декарбонизатор, где он делится на легколетучую фракцию, которая делится на конденсат МЭА и газообразный диоксид углерода, частично подаваемый вентилятором в поглотительную башню, он смешивается с разбрызгиваемым раствором едкого натрия с образованием углекислого натрия (Na2 СО3) и частично подается в чистом виде для реализации потребителям, а декарбонизированный раствор МЭА выводят из куба декарбонизатора, подогреваемого острым паром, смешивают с конденсатом из охладителя выпара и снова подают на абсорбцию, а конденсат водяных паров очищают от кислотных компонентов в анионитовом фильтре и направляют на водоподготовку, причем анионит регенерируют раствором едкого натра с получением азотнокислого натрия.
Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем газоход, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА) и вертикальным трубчатым теплообменником, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром, по газу - с карбонизатором, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости и каплеотбойник, а днище соединено трубопроводом и первым циркуляционным насосом через подогреватель карбонизированного раствора МЭА и дроссель с декарбонизатором, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости и секции, заполненные насадкой, соответственно, причем верх декарбонизатора соединен трубопроводом с охладителем выпара, который соединен через конденсатосборник и гидрозатвор с верхним распределителем жидкости, а по СО2 - с вентилятором и поглотительной башней, внутри которой помещен диспергатор жидкости, нижний распределитель жидкости декарбонизатора соединен с дросселем, а его днище через трубопровод и второй циркуляционный насос соединено с гидрозатвором охладителя выпара и диспергатором жидкости карбонизатора [патент РФ №2371238, МКл. B01D 53/14, 53/62, 53/75, 53/56, 2003].
К недостаткам известного способа относятся незначительная возможность утилизации диоксида углерода путем получения с его помощью углекислого натрия (Na2 СО3), обусловленная ограниченной потребностью последнего в народном хозяйстве, несоизмеримой с выбросами CO2 и невозможность его переработки в экологически безопасные вещества, например кислород (O2), который безвозвратно теряется при образовании CO2, что снижает экономическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов.
Основным недостатком известного устройства является также невозможность переработки диоксида углерода в экологически безопасные вещества (например, кислород), что снижает экономическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологической и экономической эффективности процесса очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок.
Технический результат достигается в комплексном способе очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород, включающем охлаждение дымовых газов до температуры ниже точки росы с конденсацией водяных паров в подогревателе карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА), подогреваемом дымовыми газами, и теплообменнике, состоящем из воздухоподогревателя и конденсатора, охлаждаемых дутьевым воздухом и наружным воздухом, соответственно, где они очищаются от большей части оксидов азота в присутствии озона за счет кислотообразования при конденсации водяных паров и абсорбции конденсатом, освобождаются от диоксида углерода абсорбцией его раствором МЭА и сепарацией от уносимых капель в карбонизаторе и выбрасываются в атмосферу; карбонизированный раствор МЭА насосом подается в подогреватель, где нагревается за счет тепла дымовых газов до температуры насыщения при избыточном давлении, дросселируется до атмосферного давления, вскипает и поступает в среднюю часть декарбонизатора, где карбонизированный раствор МЭА делится на легколетучую фракцию, которая в результате конденсации в охладителе выпара, охлаждаемом питательной водой, делится на конденсат МЭА и газообразный диоксид углерода, а декарбонизированный раствор МЭА выводится из куба декарбонизатора, подогреваемого острым паром, смешивается с конденсатом из охладителя выпара и циркуляционным насосом снова подается на абсорбцию; конденсат водяных паров очищается от кислотных компонентов в анионитовом фильтре и направляется на водоподготовку, причем анионит регенерируется раствором едкого натрия, который в результате регенерации превращается в азотнокислый натрий; из охладителя выпара СО2 вентилятором частично в чистом виде выводится из цикла, частично через распределитель подается в окситенк, где, в результате солнечного или искусственного облучения, происходит его взаимодействие с водой, в которой присутствуют фотосинтезирующие водоросли - хлоропласты - и происходит фотосинтез с образованием углеводов и кислорода при световой и темновой фазах фотосинтеза, при этом полученные углеводы постепенно опускаются, образуя осадок в виде водного раствора органической массы, который удаляется через патрубок удаления осадка, а кислород за счет своего удельного веса поднимается вверх, собирается в кислородной головке и выводится их аппарата.
Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем газоход, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора моноэтаноламина (МЭА) и вертикальным трубчатым теплообменником, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху - вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром, по газу - с карбонизатором, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости и каплеотбойник, а днище соединено трубопроводом и насосом через подогреватель карбонизированного раствора МЭА и дроссель с декарбонизатором, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости и секции, заполненные насадкой, соответственно, причем верх декарбонизатора соединен трубопроводом с охладителем выпара, который соединен через конденсатосборник и гидрозатвор с верхним распределителем жидкости, а по CO2 - с вентилятором и окситенком, нижний распределитель жидкости декарбонизатора соединен с дросселем, его днище через трубопровод и циркуляционный насос соединено с гидрозатвором охладителя выпара и диспергатором жидкости карбонизатора; окситенк состоит из корпуса с кислородной головкой, изготовленных из светопрозрачного материала, и конусного днища, снабженных патрубками подачи диоксида углерода, выгрузки осадка и подачи подпиточной воды, соответственно, внутри которого расположен распределитель СО2, соединенный с патрубком подачи диоксида углерода;
В основу работы предлагаемых способа и устройства положены особенности состава дымовых газов теплоэнергетических агрегатов, основными компонентами которых, на основании опытных данных и расчета состава продуктов сгорания, являются азот (76-82)% об., диоксид углерода (7-14)% об., водяные пары (5-17)% об., концентрация которых зависит от вида топлива и способа его сжигания [Н.В. Кузнецов и др. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). - М.: Энергия, 1973, с.15]; высокая растворимость диоксида углерода в растворе моноэтаноламина (МЭА) [Н.В. Атрощенко и др. Методы расчета по технологии связанного азота. - К.: Вища школа, 1978, с.90]; способность газов десорбироваться из абсорбента при повышении температуры и понижении давления согласно законам Генри и Дальтона [А.Н. Плановский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1972, с.289]; взаимодействие раствора едкого натрия с кислотными остатками с образованием соответствующей соли [Н.Н. Абрамов и др. Водоснабжение. - М.: Госстройизд. 1960, с.424] и способность фотосинтезирующих организмов (зеленых растений, водорослей, цианобактерий) улавливать кванты солнечного света и трансформировать их в химическую энергию в процессе фотосинтеза, заключительной стадией которого является синтез углеводов с попутным выделением кислорода из СО2 в присутствии воды [В.П. Комов, В.Н. Шведова. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004, с.210].
Устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород изображено на фиг.1.
Устройство содержит газоход 1, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора МЭА 2 и теплообменником 3, состоящим из соединенных последовательно по газу сверху-вниз трубчатыми воздухоподогревателем и конденсатором, соответственно, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром 4, по газу - с карбонизатором 5, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости 6 и каплеотбойник 7. Днище карбонизатора 5 соединено трубопроводом с насосом 8 через подогреватель 2 и дроссель 9 - с декарбонизатором 10, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости 11, 12 и верхняя и нижняя секции, заполненные насадкой 13, соответственно. Верхняя часть декарбонизатора 10 соединена трубопроводом с охладителем выпара 14, охлаждаемым подпиточной водой, который соединен через конденсатосборник 15 с гидрозатвором 16 с верхним распределителем жидкости 11, а по СO2 - с вентилятором 17. Нижний распределитель жидкости 12 соединен с трубопроводом нагретого карбонизированного раствора МЭА через дроссель 9, а днище декарбонизатора 10 через трубопровод и циркуляционный насос 18 соединено с диспергатором жидкости 6 карбонизатора 5. Вентилятор 17 соединен с окситенком 19, состоящим из корпуса 20 и кислородной головки 21, изготовленными из светопрозрачного материала, конусного днища 22, снабженных патрубками подачи диоксида углерода, выгрузки осадка и подачи подпиточной воды 23, 24 и 25, соответственно, внутри которого расположен распределитель CO2 26, соединенный с патрубком подачи диоксида углерода 23.
Очистка и утилизация дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом.
Дымовые газы, количество которых обусловлено производительностью устройства, из транзитного газохода 1 под напором, создаваемым дымососом (на фиг. 1 не показан), омывают подогреватель карбонизированного раствора МЭА 2, где охлаждаются до температуры близкой к точке росы и поступают в трубное пространство теплообменника 3, вверху которого размещен воздухоподогреватель, охлаждаемый дутьевым воздухом, до температуры 80-85°C, а внизу конденсатор, охлаждаемый наружным воздухом, который выбрасывается в атмосферу, где происходит смешение газов с озоновоздушной смесью, охлаждение с образованием конденсата, стекающего вниз по стенкам труб, окисление оксидов азота до высших, абсорбция их конденсатом и интенсивное кислотообразование в процессе конденсации водяных паров [Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности, под. ред. В.М. Олевского. - М.: Химия, 1985, с. 44]. Из конденсатора очищенные от оксидов азота и охлажденные до температуры 35-45°C, в интервале которой рекомендуется осуществлять абсорбцию CO2 раствором МЭА, дымовые газы поступают в карбонизатор 5, где контактируют в противотоке с разбрызгиваемым из диспергатора 6 8-10% раствором МЭА, который поглощает диоксид углерода и карбонизированный собирается в кубе карбонизатора 5, а очищенные от диоксида углерода до концентрации 3-4% объемных (большая степень очистки экономически нецелесообразна с точки зрения себестоимости целевого продукта - CO2) дымовые газы сепарируются от уносимых капель раствора МЭА в каплеотбойнике 7 и выбрасываются в атмосферу. Конденсат, насыщенный кислотными компонентами, из конденсатора поступает в анионитовый фильтр 4, где очищается от кислотных компонентов и направляется на водоподготовку для последующего использования. При этом регенерация анионита фильтра 4 производится раствором едкого натрия (NaOH) с получением раствора NaNO3, который реализуется как азотное удобрение. Карбонизированный раствор МЭА из куба карбонизатора 5 насосом 8 с давлением выше атмосферного подается в подогреватель карбонизированного раствора МЭА 2, где нагревается до температуры насыщения при развиваемом давлении, поступает в дроссель 9, где его давление снижается до атмосферного, в результате чего он вскипает и в виде парожидкостной смеси через нижний распределитель жидкости 12 подается в декарбонизатор 10, работающий по принципу ректификации [А.Н. Плановский, П.И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1972, с.
270]. Легкая фракция из нижнего распределителя 12 в парообразном состоянии поднимается в верхнюю секцию, заполненную насадкой 13 (например, кольцами Рашига), где в противотоке с опускающееся жидкостью обогащается CO2, поступает в охладитель выпара 14, охлаждаемый питательной водой, в котором происходит конденсация раствора МЭА, поступающего в конденсатосборник 15 и отделение от него газообразного CO2. Тяжелая фракция из верхнего распределителя 11 в парожидкостном состоянии опускается в нижнюю секцию, заполненную насадкой (например, кольцами Рашига) 13 декарбонизатора 10, где в противотоке с поднимающимся CO2 обогащается раствором МЭА и поступает в куб декарбонизатора 10, который подогревается острым паром (например, паром из сепаратора непрерывной продувки), количество которого незначительно, т.к. предварительно карбонизированный раствор МЭА доводится до кипения дымовых газов при повышенном давлении в подогревателе 2, после чего декарбонизированнй раствор МЭА циркуляционным насосом 18 вновь подается на орошение в карбонизатор 5. Выделенный CO2, из охладителя выпара 14, вентилятором 17 через распределитель 26 подается в окситенк 19, корпус 20 и головка 21 которого выполнены из светопрозрачного материала, пропускающего солнечный свет. В окситенке 19 осуществляется контактирование CO2 с водой, в которой присутствуют фотосинтезирующие водоросли - хлоропласты (например, хлорелла, отличающаяся высокой скоростью усвоения CO2), и в результате солнечного облучения, которое при необходимости заменяется искусственным (источники облучения на фиг. 1 не показаны), происходит фотосинтез, заключительную стадию которого можно выразить стехиометрическим уравнением реакции
При этом в окситенке 19 в верхней прозрачной зоне происходит световая фаза фотосинтеза, в нижней (конусном днище 22) - темновая (ферментативная) фаза. Полученные углеводы постепенно опускаются, образуя осадок в виде водного раствора органической массы, который удаляется через патрубок 24, а кислород за счет своего удельного веса поднимается вверх, собирается в кислородной головке 21 и выбрасывается в атмосферу или реализуется потребителю. Сырой осадок органической массы направляется на дальнейшую переработку для получения топлива из полученной биомассы или для приготовления корма для животных и далее реализуется потребителям.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство обеспечивают повышение скорости и степени очистки дымовых газов с одновременной утилизацией вредных компонентов, водяных паров, тепла, диоксида углерода, причем последний конвертируется в кислород, снижая тем самым угрозу парникового эффекта окружающей атмосферы и, в конечном счете, увеличивая экологическую и экономическую эффективность процесса очистки дымовых газов, приближая процесс получения тепла к безотходному производству с замкнутым циклом.
Claims (2)
1. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород, включающий охлаждение дымовых газов в подогревателе насыщенным раствором моноэтаноламина (МЭА), дутьевым воздухом и наружным воздухом дымовых газов до температуры ниже точки росы с образованием конденсата водяных паров в вертикальном трубчатом теплообменнике, где очищаются от большей части оксидов азота за счет кислотообразования при конденсации водяных паров, освобождаются от оксидов углерода абсорбцией раствором МЭА в карбонизаторе и сепарируются от уносимых капель в каплеотбойнике, а карбонизированный раствор МЭА нагревается за счет тепла дымовых газов до температуры насыщения при избыточном давлении, дросселируется до атмосферного давления, вскипает и поступает в среднюю часть декарбонизатора, где карбонизированный раствор МЭА делится на легколетучую фракцию, которая в результате конденсации в охладителе выпара, охлаждаемом питательной водой, делится на конденсат МЭА и газообразный диоксид углерода, а декарбонизированный раствор МЭА выводится из куба декарбонизатора, подогреваемого острым паром, смешивается с конденсатом из охладителя выпара и циркуляционным насосом снова подается на абсорбцию, отличающийся тем, что выделенный CO2 вентилятором через распределитель CO2 подается в окситенк, где происходит его взаимодействие с водой, в которой присутствуют фотосинтезирующие водоросли - хлоропласты, и в результате солнечного или искусственного облучения происходит фотосинтез с образованием углеводов и кислорода при световой и темновой фазах фотосинтеза, при этом полученные углеводы постепенно опускаются, образуя осадок в виде водного раствора органической массы, который удаляется через патрубок удаления осадка, а кислород за счет своего удельного веса поднимается вверх, собирается в кислородной головке и выводится из аппарата.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее газоход, соединенный последовательно с подогревателем карбонизированного раствора МЭА и вертикальным трубчатым теплообменником, который соединен по конденсату с анионитовым фильтром, по газу - с карбонизатором, представляющим собой полую башню, в верхней части которого размещены диспергатор жидкости и каплеотбойник, а днище соединено трубопроводом и насосом через подогреватель карбонизированного раствора МЭА и дроссель с декарбонизатором, внутри которого помещены верхние и нижние распределители жидкости и секции, заполненные насадкой, соответственно, причем верх декарбонизатора соединен трубопроводом с охладителем выпара, который соединен по конденсату МЭА через конденсатосборник и гидрозатвор с верхним распределителем жидкости, нижний распределитель жидкости декарбонизатора соединен с дросселем, его днище через трубопровод и циркуляционный насос соединено с гидрозатвором охладителя выпара и диспергатором жидкости карбонизатора, отличающееся тем, охладитель выпара соединен по CO2 через вентилятор с окситенком, который состоит из корпуса с кислородной головкой, изготовленных из светопрозрачного материала, и конусного днища, снабженных патрубками подачи диоксида углерода, выгрузки осадка и подачи подпиточной воды, соответственно, внутри которого расположен распределитель CO2, соединенный с патрубком подачи диоксида углерода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (ru) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (ru) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107089A RU2013107089A (ru) | 2014-08-27 |
| RU2537858C2 true RU2537858C2 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=51455934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107089/05A RU2537858C2 (ru) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537858C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714636C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Устройство тонкослойного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов для утилизации углекислого газа |
| RU2733774C1 (ru) * | 2020-02-13 | 2020-10-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Способ выделения диоксида углерода из дымовых газов и устройство для осуществления способа |
| RU2788401C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2023-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Устройство тонкослойного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов для утилизации углекислого газа |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630558C2 (ru) * | 2015-12-14 | 2017-09-11 | Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" | Способ определения уноса абсорбента в процессе осушки природного газа |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2186612C1 (ru) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Способ и устройство для очистки дымовых газов, утилизации их тепла и улавливаемых компонентов |
| EP1432495A1 (en) * | 2001-10-02 | 2004-06-30 | Union Engineering A/S | Method and device for recovery of thermal from an exothermic carbon dioxide absorption process |
| RU2254161C1 (ru) * | 2003-12-16 | 2005-06-20 | Курский государственный технический университет | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов |
| RU2371238C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Комплексный способ и устройство для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода |
-
2013
- 2013-02-18 RU RU2013107089/05A patent/RU2537858C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2186612C1 (ru) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Способ и устройство для очистки дымовых газов, утилизации их тепла и улавливаемых компонентов |
| EP1432495A1 (en) * | 2001-10-02 | 2004-06-30 | Union Engineering A/S | Method and device for recovery of thermal from an exothermic carbon dioxide absorption process |
| RU2254161C1 (ru) * | 2003-12-16 | 2005-06-20 | Курский государственный технический университет | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов |
| RU2371238C2 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" | Комплексный способ и устройство для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714636C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Устройство тонкослойного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов для утилизации углекислого газа |
| RU2788401C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2023-01-18 | Общество с ограниченной ответственностью "АЯ ПРОЕКТ" | Устройство тонкослойного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов для утилизации углекислого газа |
| RU2733774C1 (ru) * | 2020-02-13 | 2020-10-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Способ выделения диоксида углерода из дымовых газов и устройство для осуществления способа |
| RU2832939C1 (ru) * | 2023-12-26 | 2025-01-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ утилизации и переработки дымовых газов и устройство для его осуществления |
| RU2839864C1 (ru) * | 2024-08-20 | 2025-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Установка для утилизации топочных газов путем фотосинтеза микроводорослей |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107089A (ru) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100551494C (zh) | 氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统 | |
| CN102000486B (zh) | 活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备 | |
| RU2371238C2 (ru) | Комплексный способ и устройство для очистки дымовых газов с утилизацией тепла, вредных примесей и диоксида углерода | |
| CN103418235B (zh) | 捕捉大气圈中碳资源的装置及方法 | |
| CN106823754B (zh) | 一种水合物法连续捕集水泥窑烟气中co2的装备系统 | |
| CN215463249U (zh) | 一种分区多级循环co2捕集浓缩系统 | |
| KR101482654B1 (ko) | 배기가스의 처리장치 및 폐열회수 시스템 | |
| CN102463022B (zh) | 一种沥青烟气吸收方法和装置 | |
| NO332812B1 (no) | Amin utslippskontroll | |
| US20110011261A1 (en) | Wet scrubber for carbon dioxide collection | |
| NO332159B1 (no) | Fremgangsmate og anlegg for energieffektiv oppfanging og utskillelse av CO2 fra en gassfase | |
| JP2013059726A (ja) | Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法 | |
| CN106955569B (zh) | 一种水合物法连续捕集水泥窑烟气中co2的方法 | |
| KR20140031144A (ko) | 공정 가스의 탈황 및 냉각 | |
| US8317982B2 (en) | FGEPSC (flared, gas exhaust, pneumatic, saturation and condensation) process and system | |
| WO2012073553A1 (ja) | Ｃｏ2回収システム | |
| CN203549850U (zh) | 一种有机废气综合处理系统 | |
| RU2537858C2 (ru) | Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород | |
| CN103990372B (zh) | 太阳能海水淡化辅助燃煤发电进行氨法碳捕集的系统 | |
| RU2377058C2 (ru) | Устройство для очистки и комплексной утилизации дымовых газов | |
| CN202465273U (zh) | 湿法硫化氢制备硫酸的工艺系统 | |
| CN104043316B (zh) | 一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统 | |
| CN108854466B (zh) | 一种二氯甲烷废气的净化回收系统 | |
| EA020743B1 (ru) | Способ извлечения диоксида углерода из газа с использованием нагреваемого технологическим газом ребойлера для извлечения диоксида углерода в отпарном аппарате | |
| CN206652383U (zh) | 一种水合物法连续捕集水泥窑烟气中co2的装备系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180219 |