2
УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ CO
2
APPARATUS AND METHOD OF EXTRACTING CO

Область техники, к которой относится изобретение
2
2
2
2
2
Настоящее изобретение относится к установке и способу для извлечения двуокиси углерода (СО) с целью уменьшения содержания СО в дымовых газах, осуществляемого посредством абсорбирования СО, содержащейся в дымовых газах, жидкостью, предназначенной для абсорбирования СО, последующей регенерации и повторного использования указанной жидкости, абсорбирующей СО.
Уровень техники
2
2
2
2
2
2
2
Одной из причин глобального потепления является парниковый эффект, создаваемый СО, и поэтому первостепенной задачей становится, причем в международном масштабе, принятие в отношении СО контрмер с тем, чтобы защитить глобальную окружающую среду от потепления. Двуокись углерода образуется вследствие деятельности человека, связанной со сжиганием органического топлива, и существует возрастающая необходимость в подавлении вредных выбросов СО в атмосферу. Наряду с отмеченной возрастающей необходимостью, ученые основательно проводят исследования метода уменьшения концентрации и извлечения СО, содержащейся в дымовых газах, для применения такого метода на электростанции, потребляющей большое количество органического топлива, например на тепловой электростанции. Согласно этому методу дымовой газ, выходящий из парового котла, приводят в контакт с жидкостью на основе аминов, абсорбирующей СО (здесь и далее называемой просто «абсорбирующая жидкость»), с тем, чтобы обеспечить абсорбирование этой жидкостью СО. Извлеченный СО накапливается в абсорбирующей жидкости и не выбрасывается в воздух.
2
2
2
2
В выложенной заявке на патент Японии 2008-62165, например, описан способ, в соответствии с которым абсорбирующая жидкость, к примеру одна из упомянутых выше, абсорбирует содержащуюся в дымовых газах СО, и тем самым уменьшает содержание в них СО, освобождает и извлекает из них СО. Согласно этому способу абсорбирующую жидкость, кроме того, регенерируют, возвращают обратно в абсорбер СО и используют ее вновь.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Пример известной установки для извлечения СО представлен на фиг.4. Известная установка для извлечения СО 100А включает абсорбер СО 13 и регенератор 15. Абсорбер СО 13 приводит дымовой газ 11, содержащий СО, выбрасываемый из промышленного оборудования, работающего со сжиганием топлива, такого как паровой котел или газотурбинная установка, в контакт с абсорбирующей СО жидкостью 12 с абсорбированием СО, и тем самым содержание СО в дымовых газах 11 уменьшается. В регенераторе 15 абсорбирующая СО жидкость 14 (далее называемая «насыщенным растворителем»), которая абсорбировала СО, выделяет содержащийся в ней СО так, что абсорбирующая СО жидкость 12 может быть регенерирована (далее называется «регенерированным растворителем»).
2
2
2
2
На фиг.4 позицией 17 обозначен дымовой газ, содержащий СО, поглощаемую в абсорбере СО 13; позицией 18 обозначен насос для насыщенного растворителя, предназначенный для нагнетания насыщенного растворителя 14 в регенератор 15; позицией 19 обозначен теплообменник для насыщенного/регенерированного растворителей, в котором осуществляют теплообмен между насыщенным растворителем 14 и регенерированным растворителем 12; позицией 20 обозначен насос для регенерированного растворителя, который нагнетает регенерированную жидкость 12, абсорбирующую СО в абсорбер СО 13; позицией 21 на фиг.4 показан охладитель регенерированного растворителя, который охлаждает регенерированный растворитель 12; позицией 22 показан нагреватель для регенерации и позицией 23 показан трубопровод с водяным паром.
2
2
2
2
2
В установке 100А для извлечения СО регенератор 15 уменьшает содержание СО в абсорбирующей СО жидкости 14 с тем, чтобы регенерированную абсорбирующую СОжидкость 12 можно было вновь использовать в абсорбере 13 в качестве абсорбирующей жидкости. Газ 16, содержащий двуокись углерода, извлеченную в регенераторе 15, сжимают в компрессоре, подают в подземный пласт нефтяного месторождения и используют ее для повышения нефтеотдачи пласта (ПНП) или осуществляют хранение СО в водоносном пласте в качестве меры по предотвращению глобального потепления. Кроме того, газ 16, содержащий двуокись углерода, может быть использован как искусственное сырье для производства химических продуктов.
2
2
2
2
2
2
Фиг.5 иллюстрирует пример способа нагнетания газа 16, включающего СО, извлеченного в регенераторе 15, в подземный резервуар (нижние слои грунта). Газ 16, включающий двуокись углерода, извлеченный в регенераторе 15, сжимают в процессе 101 сжатия и транспортируют к скважине 103 а, расположенной в месте аккумулирования СО, с помощью средства 102 транспортирования, такого как трубопровод или транспортное судно. У скважины 103b, расположенной в месте аккумулирования СО, ее смешивают с газом 105 (здесь и далее называемым регенерированным газом), выделяющимся попутно при добыче сырой нефти, очищенным с помощью оборудования 104 для очистки регенерированного газа и закачки в подземный резервуар 107 посредством процесса 106 нагнетания. После указанного смешивания, если в регенерированном газе 105 содержится сероводород (HS), кислород (О), содержащийся в газе 16, включающем двуокись углерода, может реагировать с HS в соответствии с приведенной ниже формулой реакции.
2
2
В результате протекания такой реакции может быть осаждена твердая фаза серы (S), и функционирование установки может быть нарушено. Кроме того, если в процессе сжатия конденсируется влага, остающаяся в газе 16, включающем СО, то эта влага может ускорять углекислотную коррозию с участием совместно существующего О.
2
2
В связи с существованием этой проблемы в журнале Oil&Gas Journal (on Sept.4, p.74-84) описан способ предотвращения осаждения твердой фазы серы (S) или углекислотной коррозии. Согласно описанному способу при запуске и остановке компрессора вводят газ, содержащий N, и подобный ему, так, что количество серы или О, остающихся в компрессоре или трубопроводе, уменьшается.
2
2
2
2
2
2
Кроме того, если извлеченный газ 16, включающий СО, предполагается использовать в качестве сырья для химических продуктов, синтетические материалы могут быть окрашены под действием кислорода. Для решения этой проблемы выгодно уменьшить концентрацию кислорода в извлеченном газе 16, включающем СО. Причина присутствия кислорода в газе 16, включающем СО, заключается в том, что этот кислород подмешивается в газ 16, включающий СО, когда кислород, содержащийся в абсорбирующей жидкости 12, протекающей в абсорбере СО 13, выделяется вместе с СО в регенераторе 15.
2
В выложенной заявке на патент Японии №2007-137725, например, раскрыт способ снижения концентрации кислорода в абсорбирующей жидкости. С помощью этого способа кислород, растворенный в насыщенном растворителе 14, перед нагнетанием насыщенного растворителя 14 в регенератор 15 выделяется посредством снижения давления насыщенного растворителя 14 в устройстве 24 для снижения содержания кислорода, показанном в установке 100 В для извлечения СО на фиг.6.
2
2
Кроме того, в патентном документе JP 3663117 раскрыт другой способ снижения концентрации кислорода, растворенного в насыщенном растворителе. Согласно этому способу газ, включающий СО, используют в качестве газа, снижающего концентрацию кислорода, при этом для уменьшения концентрации кислорода, растворенного в насыщенном растворителе, газ, включающий СО, приводят в контакт с насыщенным растворителем при противоточном течении.
2
2
2
2
2
2
На фиг.7 представлена схема проведения процесса сжатия извлеченного газа, включающего СО, в регенераторе. Как показано на фиг.7, газ 16, включающий СО, отводят с верха регенератора 15, вместе с водяным паром, выделенным из насыщенного растворителя 14 и наполовину регенерированного растворителя в регенераторе 15, посредством трубопровода 25 для отвода газа. Затем водяной пар конденсируют в конденсаторе 26, а воду 28 отделяют в сепарационном барабане 27. Газ 16, включающий СО, содержащий водяной пар, отводят из системы, и давление газа 16, включающего СО, извлеченного в регенераторе 15, постепенно повышают посредством сжатия в компрессорах, при его прохождении от первого компрессора 29-1 до четвертого компрессора 29-4, с получением сжатого газа, содержащего СО. Сжатый СО затем извлекают и отводят.
2
2
2
Ниже по потоку от соответствующих компрессоров, от первого 29-1 до четвертого 29-4, размещены охладители, от первого 30-1 до четвертого 30-4, и сепараторы, от первого 31-1 до четвертого, соответственно, которые служат для отвода жидкости, образующейся при сжатии газа 16, включающего СО. Между третьим компрессором 29-3 и четвертым компрессором 29-4 размещен дегидратор (осушитель) 33. В указанном дегидраторе 33 газ 16, включающий СО, приводят в контакт с дегидратирующим агентом (например, молекулярное сито, диэтиленгликоль (ДЭГ) или триэтиленгликоль (ТЭГ)) с целью извлечения воды и дегидратации газа 16, включающего СО.
На фиг,7 позицией 34 показан газожидкостный сепаратор; позицией 35 показан циркуляционный насос сконденсированной воды, который нагнетает воду 28, отделенную в сепарационном барабане 27, к верху регенератора 15.
2
2
2
2
2
2
2
Когда дымовые газы, содержащие СО, приводят в контакт с абсорбирующей жидкостью в абсорбере СО, в абсорбирующую жидкость, которая стекает вниз в абсорбере СО к его днищу, могут захватываться пузырьки воздуха, и насыщенный растворитель направляют в регенератор вместе с захваченными растворителем пузырьками воздуха. Например, концентрация кислорода, растворенного в абсорбирующей жидкости, составляет приблизительно несколько десятков частей на миллион частей СО; с другой стороны, концентрация кислорода, захваченного в абсорбирующей жидкости, может достигать приблизительно несколько сотен частей на миллион частей СО. Следовательно, для уменьшения концентрации кислорода, содержащегося в газе, включающем СО, воздушные пузырьки, захваченные в насыщенный растворитель в абсорбере СО, необходимо удалить.
2
Как отмечено выше, количество кислорода, захваченного абсорбирующей жидкостью в виде пузырьков воздуха, больше, чем количество растворенного в ней кислорода. Поскольку задача известного способа уменьшения концентрации кислорода заключается в удалении кислорода, растворенного в абсорбирующей жидкости, при проведении операции снижения давления или операции подачи газа необходима кинетическая энергия для обеспечения контактирования этой жидкости с промывочным газом при их противоточном течении. В результате увеличиваются дополнительные затраты на извлечение СО.
Сущность изобретения
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения установка для извлечения СО содержит: абсорбер СО, в котором дымовые газы, содержащие СО, приводят в контакт с жидкостью, абсорбирующей СО, для уменьшения содержания СО в дымовых газах; регенератор, который уменьшает содержание СО в насыщенном растворителе, который абсорбировал СО в абсорбере СО, с тем, чтобы регенерированный растворитель, имеющий за счет использования регенератора пониженное содержание СО, можно было повторно использовать в абсорбере СО; по меньшей мере, два компрессора, которые сжимают газ, включающий СО, отведенный из регенератора; и аппарат для снижения содержания кислорода в газе, включающем СО, размещенный между первым сепаратором, установленным ниже по потоку от первого компрессора, и вторым сепаратором, размещенным ниже по потоку от второго компрессора.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО аппарат для уменьшения содержания кислорода размещен между вторым компрессором и вторым охладителем, который находится ниже по потоку от второго компрессора и выше по потоку от второго сепаратора.
2
2
Предпочтительно в установке для извлечения СО аппарат для уменьшения содержания кислорода содержит катализатор горения и конструктивно выполнен в виде контейнера, конфигурация которого позволяет монтировать его в трубопроводе подачи сжатого газа, включающего СО, или в виде статического смесителя или сотовой структуры, на поверхность которого нанесен катализатор горения, или слоя насадки, заполненного гранулированным катализатором, имеющим форму таблеток или сферическую форму.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО катализатор горения представляет собой металлический катализатор на основе Pd или Pt.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО аппарат для снижения содержания кислорода снабжен устройством для подачи газа, включающего водород, которое обеспечивает подачу в указанный аппарат газа, богатого водородом.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО газ, богатый водородом, представляет собой водород, полученный в устройстве для производства водорода, в котором осуществляют процесс риформинга и процесс удаления образовавшегося СО с использованием в качестве сырья органического топлива.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО газ, богатый водородом, помимо водорода содержит СО.
2
Предпочтительно, в установке для извлечения СО устройство для снабжения газом, содержащим водород, размещено выше по потоку от компрессора, который расположен выше по потоку от аппарата для снижения содержания кислорода.
2
2
2
2
2
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения способ извлечения СО включает извлечение СО с использованием описанной выше установки для извлечения СО и в то же время уменьшение концентрации кислорода в газе, включающем СО, отведенном из регенератора, в процессе сжатия газа, включающего СО.
2
2
2
Настоящее изобретение создано с учетом изложенного выше. Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении установки для извлечения СО и способа извлечения газа, содержащего СО, для снижения концентрации кислорода, содержащегося в СО, который извлечен в регенераторе, и для устранения проблем, связанных с остаточным кислородом, таких как закупоривание оборудования или трубопроводов, или окрашивание химических продуктов.
Краткое описание чертежей
2
Фиг.1 - принципиальная схема расположения элементов установки для извлечения СО в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения.
2
Фиг.2 - схема установки для извлечения СО в соответствии с первым воплощением, но с другим взаимным расположением элементов.
2
Фиг.3 - принципиальная схема расположения элементов установки для извлечения СО в соответствии со вторым воплощением настоящего изобретения.
2
Фиг.4 - схема расположения элементов примера известной установки для извлечения СО.
2
Фиг, 5 - схема процесса извлечения газа, включающего СО, из отходящих газов и его аккумулирования в подземном резервуаре.
2
Фиг.6 - схема другого расположения элементов примера известной установки для извлечения СО.
2
Фиг.7 - схема процесса сжатия газа, содержащего СО, извлеченного в регенераторе.
Подробное описание предпочтительных воплощений
Воплощения настоящего изобретения далее будут раскрыты более подробно со ссылками на приложенные чертежи. Следует понимать, что эти воплощения не имеют целью каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения. Эти воплощения могут подразумевать включение таких конструктивных элементов, которые могут себе легко представить специалисты в данной области техники, а именно таких, которые являются в значительной степени идентичными и находятся в пределах объема так называемых эквивалентов.
Первое воплощение
2
Установка для извлечения СО в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения будет рассмотрена ниже со ссылкой на фиг.1.
2
Фиг.1 иллюстрирует схему установки для извлечения СО в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения. На фиг.1 элементы конструкции, одинаковые с показанными на фиг.4-фиг.7, обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций, и повторные разъяснения в их отношении здесь исключены.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Так же, как и в случае установки для извлечения СО, показанной на фиг.4-фиг.7, установка 10А для извлечения CO согласно первому воплощению включает систему абсорбции СО, предназначенную для абсорбирования СО, осуществляемого в абсорбере СО; систему для извлечения СО/регенерации абсорбирующей жидкости, служащую для извлечения СО и регенерации жидкости, абсорбирующей СО, в регенераторе; и систему для сжатия СО, предназначенную для сжатия извлеченной СО с целью закачивания СО в подземный резервуар или в пласт нефтяного месторождения. Система абсорбирования СО, использующая абсорбер для абсорбирования СО, выполнена такой же, как и включенная в установку для извлечения СО, показанную на фиг.4 и фиг.6; поэтому относящиеся к ней пояснения здесь исключены.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Как показано на фиг.1, установка 10А для извлечения СО в соответствии с первым воплощением включает абсорбер СО, регенератор 15, компрессоры, от первого компрессора 29-1 до четвертого 29-4, и аппарат 41 для снижения содержания кислорода. Абсорбер СО приводит дымовые газы, которые содержат СО, в контакт с абсорбирующей СО жидкостью (в дальнейшем называемой «абсорбирующей жидкостью») для уменьшения содержания СО в дымовых газах. Регенератор 15 уменьшает концентрацию СО в абсорбирующей жидкости 14, которая абсорбировала СО в абсорбере СО (в дальнейшем называемой «насыщенным растворителем»), что обеспечивает регенерацию абсорбирующей жидкости, так что регенерированную абсорбирующую жидкость 12 (в дальнейшем называемая «регенерированным (бедным) растворителем»), содержание СО в которой уменьшено в регенераторе 15, вновь используют в абсорбере СО. Компрессоры, от первого компрессора 29-1 до четвертого 29-4, сжимают газ 16, включающий СО, поступающий из регенератора 15. Аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2 и обеспечивает снижение концентрации кислорода, содержащегося в газе 16, включающем СО.
2
2
2
2
Насыщенный растворитель 14 направляют из абсорбера СО в регенератор 15, через его верх, по подводящему трубопроводу 42 для насыщенного растворителя. Насыщенный растворитель 14 подают через форсунку 43, установленную в верхней части регенератора 15, при этом указанный растворитель участвует в экзотермической реакции, в результате которой освобождается большая часть СО. Абсорбирующую СОжидкость, из которой в регенераторе 15 выделилась некоторая или большая часть СО, называют наполовину регенерированным (полубедным) растворителем.
Наполовину регенерированный растворитель достигает со временем нижней части регенератора 15, при этом из растворителя удаляется почти вся двуокись углерода, превращая тем самым наполовину регенерированный растворитель в абсорбирующую жидкость 12 (регенерированный растворитель). Регенерированный растворитель затем 12 нагревают водяным паром 23 в нагревателе 22 регенерации, при этом часть регенерированного растворителя 12 испаряется, и полученный пар направляют внутрь регенератора 15.
На фиг.1 позицией 15А показана насадка, размещенная внутри регенератора 15. Позицией 44 показана тарелка с патрубком для прохода газа. Позицией 45 показан сепарационный барабан для отделения пара 23, который обменивается в нагревателе теплотой с регенерированным растворителем 12. Позицией 46 показана вода, которая представляет собой сконденсированный пар, отделенный в сепарационном барабане 45.
2
2
2
Газ, включающий двуокись углерода и содержащий водяной пар, выделенные из насыщенного растворителя 14 и наполовину регенерированного растворителя, отводится в регенераторе 15 через его верх, посредством трубопровода 25 для выпуска газа. Водяной пар, содержащийся в газе 16, включающем СО, конденсируют в конденсаторе 26, а воду 28 отделяют в сепарационном барабане 27. Газ 16, включающий СО, отводят из системы и извлекают из него СО отдельно. Воду 28, отделенную в сепарационном барабане 27, направляют к верху регенератора 15 с помощью циркуляционного насоса 35 для конденсата.
Регенерированная абсорбирующая жидкость 12 (регенерированный растворитель) отводят из днища регенератора 15 и обменивают теплотой с насыщенным растворителем 14 с целью охлаждения. Давление регенерированной абсорбирующей жидкости 12 затем повышают, и регенерированную абсорбирующую жидкость 12 дополнительно охлаждают и направляют в абсорбер.
2
2
2
2
2
Газ 16, включающий СО, отведенный из регенератора 15 и содержащий водяной пар, сжимают в компрессорах при прохождении газа от первого компрессора 29-1 до четвертого 29-4. В частности, после сжатия в первом компрессоре 29-1 газ 16, включающий CO, охлаждают в первом охладителе 30-1. Затем воду, содержащуюся в этом газе, отделяют в первом сепараторе 31-1, а газ 16, включающий СО, направляют во второй компрессор 29-2. Такой же процесс осуществляют в компрессорах, от второго компрессора 29-2 до четвертого 29-4, и давление газа 16, включающего СО, постепенно повышают с получением сжатого газа 16, включающего СО.
2
2
2
2
Аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2 и уменьшает концентрацию О, содержащегося в газе 16, включающем СО, который поступает в этот аппарат. В соответствии с первым воплощением в аппарате 41 для снижения содержания кислорода размещен катализатор 47 горения, способствующий снижению О в газе 16, включающем СО. Катализатор 47 горения, который представляет собой гранулированный катализатор, имеющий форму таблеток или сферическую форму, уложен в виде насадки.
2
2
2
2
Аппарат 41 для снижения содержания кислорода включает также устройство 49 для снабжения газом 48, богатым водородом (Н), которое обеспечивает подачу богатого водородом газа 48 в аппарат 41 для снижения содержания кислорода. При вводе в аппарат 41 для снижения содержания кислорода газа 48, богатого водородом, кислород, содержащийся в газе 16, включающем СО, который подают в указанный аппарат 41, реагирует с Н. Таким путем концентрация кислорода, содержащегося в газе 16, включающем СО, может быть уменьшена.
2
2
2
Описанным выше образом, за счет снижения содержания кислорода в газе 16, включающем СО, отведенном из регенератора 15, становится возможным смягчить проблемы, связанные с остаточными HS и НО, такие как закупоривание оборудования или трубопроводов, или окрашивание химических продуктов.
2
2
2
2
2
2
-1
Например, предполагая, что а) концентрация О в газе 16, включающем СО, который подают в аппарат 41 для снижения содержания кислорода, составляет приблизительно несколько сотен частей на миллион, б) температура газа 16, включающего СО, составляет приблизительно 150°С, и в) почасовая объемная скорость газа, протекающего через катализатор горения 47, составляет приблизительно 10000 час, концентрация О в газе 16, включающем СО, может быть уменьшена до или менее чем нескольких десятков частей на миллион к тому времени, когда газ 16, включающий СО, отводят из аппарата 41 для снижения содержания кислорода.
2
2
2
2
2
Газ 48, богатый водородом, не ограничивается здесь газом, содержащим водород в качестве единственной компоненты, и может быть любым газом, в котором содержится большое количество водорода в виде газообразной компоненты. Например, газ 48, богатый Н, введенный в аппарат 41 для снижения содержания кислорода, может, помимо Н, содержать в виде газообразной компоненты окись углерода (СО). Такая окись углерода, содержащаяся в газе 48, богатом Н, вступает в реакцию с О в присутствии катализатора 47 горения, с превращением в СО.
2
2
2
Способ получения газа 48, богатого Н, вводимого в аппарат 41 для снижения содержания кислорода, особенно не ограничивается. Устройство для получения водорода, в котором осуществляется процесс риформинга и процесс удаления СО, может производить Н, используя в качестве сырья органическое топливо, и полученный водород может быть введен в аппарат 41 для снижения содержания кислорода в качестве газа, богатого Н.
2
2
Газ, образующийся при сжигании органического топлива, используемого в качестве сырья, может быть эффективно использован при использовании этого газа в качестве газа 48, богатого водородом, представляющего собой газообразный продукт сжигания топлива, необходимый для уменьшения содержания О в газе 16, включающем СО.
2
2
Выбор катализатора, используемого в качестве катализатора 47 горения, также не ограничен. Может быть использован любой катализатор, если такой катализатор может способствовать реагированию газа 16, включающего СО, с Н. Предпочтительно, например, использование металлического катализатора на основе Pd или Pt.
2
2
2
Кроме того, в установке 10А для извлечения СО, соответствующей первому воплощению, аппарат 41 для снижения содержания кислорода содержит катализатор 47 горения, причем в качестве катализатора 47 горения используют гранулированный катализатор, имеющий форму таблетки или сферическую форму. При этом аппарат 41 для снижения содержания кислорода имеет любую такую конструкцию, которая может уменьшить содержание О в газе 16, включающем СО.
2
2
Например, аппарат 41 для снижения содержания кислорода может быть конструктивно выполнен в виде контейнера, содержащего катализатор 47 горения, конфигурация которого позволяет монтировать его в трубопроводе для подачи направляемого на сжатие газа 16, включающего СО. В качестве альтернативы, аппарат 41 для снижения содержания кислорода может быть выполнен в виде статического смесителя или сотовой структуры, поверхность которого покрыта катализатором 47 горения. За счет использования аппарата 41 для снижения содержания кислорода, имеющего такие конструкции, содержание кислорода в газе 16, включающем СО, может быть уменьшено в значительной степени.
2
2
2
2
В установке 10А для извлечения СО согласно первому воплощению аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2. Чтобы эффективно уменьшить содержание кислорода в газе 16, включающем СО, лучше, чтобы температура газообразной СО была высокой. Если аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен выше, а не ниже по потоку от указанного охладителя, то газ 16, содержащий СО, может поступать в аппарат 41 для снижения содержания кислорода при более высокой температуре. Поэтому аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещают выше по потоку от второго охладителя 30-2. Кроме того, газ 48, богатый кислородом, может быть введен в аппарат 41 для снижения содержания кислорода при более низком давлении, если указанный аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен в таком месте установки, где давление более низкое, например в месте ниже по потоку от первого компрессора 29-1 или второго компрессора 29-2, а не ниже по потоку от третьего компрессора 29-3 или четвертого компрессора 29-4. По указанной выше причине аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещают ниже по потоку от второго компрессора 29-2. Таким образом, в соответствии с первым воплощением аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещен между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2.
2
2
2
2
2
Более того, хотя аппарат 41 для снижения содержания кислорода в установке 10А для извлечения СО в соответствии с первым воплощением изобретения размещен между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2, аппарат 41 для снижения содержания кислорода может быть также размещен и между первым сепаратором 31-1 и вторым сепаратором 31-2. Если в аппарате 41 для снижения содержания кислорода размещен катализатор 47 горения, этот катализатор 47 горения должен быть защищен от дезактивации, обусловленной приведением его в контакт с водой, содержащейся в газе 16, содержащем СО. При сжатии газа 16, содержащего СО, в первом компрессоре 29-1 образуется дополнительное количество воды (конденсата) по сравнению с количеством воды, образующейся в других компрессорах. Поэтому воду, образовавшуюся в первом компрессоре 29-1, необходимо удалить в первом сепараторе 31-1. По этой причине аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещают ниже по потоку от первого сепаратора 31-1. Если вода образуется и в результате реакции между О, содержащимся в газе 16, включающем СО, и водородом, протекающим в аппарате 41 для снижения содержания кислорода, прохождение этой воды в третий компрессор 29-3 предотвращают. С этой целью аппарат 41 для снижения содержания кислорода размещают выше по потоку от второго сепаратора 31-2.
2
В качестве альтернативы аппарат 41 для снижения содержания кислорода может быть также размещен между первым сепаратором 31-1 и вторым компрессором 29-2, как это показано на фиг.2. При таком взаимном размещении в качестве катализатора 47 горения могут быть использованы только определенные катализаторы, такие как Pt. В то же время газ, содержащий Н, вводимый в аппарат 41 для снижения содержания кислорода, должен быть более очищенным.
2
2
В установке 10А для извлечения СО в соответствии с первым воплощением, до тех пор, пока при сжатии газа 16, включающего СО, образуется меньшее количество воды, нежелательную дезактивацию катализатора 47 горения в аппарате 41 для снижения содержания кислорода можно предотвратить. Поэтому аппарат 41 для снижения содержания кислорода может быть размещен ниже по потоку от третьего компрессора 29-3 или четвертого компрессора 29-4, который установлен ниже по потоку, чем второй компрессор 29-2.
2
2
Кроме того, между третьим компрессором 29-3 и четвертым компрессором 29-4 размещен дегидратор (осушитель) 33. Путем приведения газа 16, включающего СО, в контакт с обезвоживающим веществом (например, молекулярное сито, DEG (диэтиленгликоль), TEG (триэтиленгликоль)), вода может быть удалена, и газ 16, содержащий СО, может быть обезвожен.
2
2
Кроме того, в установке 10А для извлечения СО в соответствии с первым воплощением размещены четыре компрессора. Однако указанное количество компрессоров может быть изменено так, как это необходимо, в зависимости от степени сжатия газа 16, включающего СО.
2
2
Кроме того, используют холодную воду (C.W.) в качестве низкотемпературного вещества, которое обменивается теплотой с газом 16, включающим СО, в охладителях, от первого охладителя 30-1 до четвертого 30-4. Однако такое вещество не ограничивается холодной водой и может быть также водопроводной водой, промышленными сточными водами или морской водой, если только такая вода имеет температуру, более низкую, чем газ 16, включающий СО.
2
2
2
2
2
Таким образом, установка 10А для извлечения СО в соответствии с первым воплощением включает: аппарат 41 для снижения содержания кислорода, размещенный между вторым компрессором 29-2 и вторым охладителем 30-2 и снабженный катализатором 47 горения; и устройство 49 для подачи газа, содержащего Н, которое подает газ 48, богатый Н, в аппарат 41 для снижения содержания кислорода. За счет такого выполнения содержание кислорода, содержащегося в газе 16, включающем СО, подводимом в аппарат 41 для снижения содержания кислорода, может быть уменьшено с помощью катализатора 47 горения, используя газ 48, богатый водородом, в качестве газа горения в аппарате 41 для снижения содержания кислорода. Кроме того, газ, образующийся при использовании в качестве сырья органического топлива, может быть эффективно использован путем выбора газа 48, богатого водородом, в качестве газа горения, необходимого для снижения содержания кислорода в газе 16, включающем СО.
Выбор абсорбирующей жидкости, которая может быть использована в настоящем изобретении, особенно не ограничивается. Примеры такой жидкости включают алканоламины или стерически затрудненные амины, имеющие спиртовые гидроксильные группы. Такие алканоламины включают моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, метилдиэтаноламин, диизопропаноамин и дигликольамин. Однако обычно предпочтительно использование моноэтаноламина (МЭА). Примеры стерически затрудненных аминов, имеющих спиртовые гидроксильные группы, включают 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП), 2-(этиламино)-этанол (ЭАЭ) или 2-(метиламино)-этанол (МАЭ).
Тип теплообменника, используемого в первом воплощении, также особенно не ограничивается; могут быть использованы известные теплообменники, например пластинчатый теплообменник или кожухотрубный теплообменник.
Второе воплощение
2
2
На фиг.3 представлена схема установки для извлечения СО согласно второму воплощению настоящего изобретения. Указанная установка для извлечения СО согласно второму воплощению настоящего изобретения далее будет рассмотрена со ссылкой на фиг.3. Элементы конструкции установки, такие же, как и в рассмотренном выше первом воплощении, обозначены на фиг.3 одинаковыми номерами позиций, и повторные разъяснения в их отношении здесь исключены.
2
2
В установке 10В для извлечения СО согласно второму воплощению настоящего изобретения устройство 49 для подачи газа 48, богатого Н, размещено между первым сепаратором 31-1 и вторым компрессором 29-2.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
За счет ввода в газ 16, содержащий СО, газа 48, богатого Н, поступающего из устройства 49 для подачи газа, содержащего Н, размещенного между первым сепаратором 31-1 и вторым компрессором 29-2, может быть обеспечена подача газа 48, богатого H, из указанного устройства 49 в газ 16, содержащий СО, без какого-либо повышения его давления. Таким путем газ 16, включающий СО, может быть достаточно хорошо смешан с газом 48, богатым Н, что способствует достаточному перемешиванию Н с указанным газом 16, включающим СО. В результате, становится возможным повысить эффективность сжигания О в аппарате 41 для снижения содержания СО в присутствии катализатора 47 горения, предотвращая неравномерность протекания в аппарате реакции О, содержащегося в газе 16, содержащем СО.
2
2
2
Таким образом, в установке 10В для извлечения СО в соответствии со вторым воплощением содержание О в газе 16, включающем СО, может быть уменьшено более эффективно.
2
2
При использовании установки для извлечения СО в соответствии с настоящим изобретением становится возможным уменьшить концентрацию кислорода в газе, включающем СО, отведенном из регенератора, в дополнение к смягчению проблемы, связанной с наличием остаточного кислорода, заключающейся, например, в закупоривании оборудования или трубопроводов или окрашивании химических продуктов.