УЛАВЛИВАНИЕ CO2 ПОСЛЕ СГОРАНИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ И ИНТЕГРАЦИЕЙ ТЕПЛА

2
2
1. Способ улавливания СО, которым улавливают СО из топочного газа, производимого принимающим предприятием, причем способ включает:
2
2
2
на стадии абсорбции непосредственное введение в контакт потока топочного газа с абсорбционным раствором, содержащим воду и не образующее карбаматов абсорбционное соединение, с абсорбцией СО и получением обогащенного СО раствора и обедненного СО газа;
2
2
2
2
на стадии стриппинга воздействие на обогащенный СО раствор в условиях пониженного давления и условиях температуры ниже 100°С, что вызывает высвобождение СО из обогащенного СО раствора и образование регенерированного раствора и потока верхнего газа, содержащего СО и пар;
рециркуляцию регенерированного раствора обратно на стадию абсорбции в форме по меньшей мере части абсорбционного раствора; и
воздействие регенерации тепла на поток верхнего газа, включающее:
сжатие потока верхнего газа или потока полученного из него газа с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа;
передачу тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде с образованием нагретой текучей среды; и
передачу тепла от нагретой текучей среды на стадию стриппинга.
2
2. Способ улавливания СО по п. 1, дополнительно включающий направление по меньшей мере части топочного газа, производимого принимающим предприятием, на регенерацию тепла и передачу регенерированного тепла на стадию стриппинга.
2
3. Способ улавливания СО по п. 2, в котором часть топочного газа представляет собой поток топочного газа, направленный на стадию абсорбции.
2
4. Способ улавливания СО по п. 2 или 3, дополнительно включающий: обеспечение первой части теплопередающей текучей среды для регенерации тепла
из потока верхнего газа;
обеспечение второй части теплопередающей текучей среды для регенерации тепла из топочного газа;
объединение первой и второй частей теплопередающей текучей среды после нагревания с образованием объединенной нагретой текучей среды; и
введение объединенной нагретой текучей среды на стадию стриппинга для передачи ему тепла.
2
5. Способ улавливания СО по п. 4, дополнительно включающий:
обеспечение третьей части теплопередающей текучей среды для регенерации тепла из источника тепла, обеспеченного принимающим предприятием;
объединение третьей части теплопередающей текучей среды с первой и второй частями после нагревания с образованием объединенной нагретой текучей среды; и
введение объединенной нагретой текучей среды на стадию стриппинга для передачи ему тепла.
2
6. Способ улавливания СО по п. 5, дополнительно включающий регулирование скоростей потоков первой, второй и третьей частей с получением объединенной нагретой текучей среды с достаточной тепловой энергией для удовлетворения потребностей в тепловой энергии на стадии стриппинга.
2
7. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-4, в котором стадия стриппинга имеет потребности в тепловой энергии, и передача тепла на эту стадию от потока топочного газа и верхнего газа удовлетворяет по меньшей мере 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 95% или 100% потребностей в тепловой энергии.
2
8. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-7, в котором воздействие регенерации тепла на поток верхнего газа включает:
воздействие множества последовательно расположенных стадий сжатия на поток верхнего газа с получением соответствующих потоков сжатого газа; и
для каждого из потоков сжатого газа непрямую передачу тепла от соответствующего потока сжатого газа теплопередающей текучей среде, что обеспечивает ее постепенное нагревание с получением нагретой текучей среды.
2
9. Способ улавливания СО по п. 8, в котором теплопередающая текучая среда течет в противоположном направлении по отношению к множеству стадий сжатия и течению потоков сжатого газа.
2
10. Способ улавливания СО по п. 8 или 9, в котором множество стадий сжатия составляют от трех до шести стадий или от четырех до пяти стадий, и при этом котором первую стадию сжатия необязательно осуществляет вакуумный вентилятор, а затем компрессоры осуществляют последующие стадии сжатия.
2
11. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-10, в котором передача тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде включает конденсацию воды, содержащейся в потоке сжатого газа.
2
12. Способ улавливания СО по п. 11, дополнительно включающий: удаление сконденсированной воды из потока сжатого газа; и
рециркуляцию сконденсированной воды обратно в процесс, необязательно обратно в регенерированный раствор.
2
13. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-12, в котором абсорбционное соединение представляет собой 2-амино-2-метил-1-пропанол (AMP), 2-амино-2-гидроксиметил-1,3-пропендиол (Tris), N-метилдиэтаноламин (MDEA), диметилмоноэтаноламин (DMMEA), диэтилмоноэтаноламин (DEMEA), триизопропаноламин (TIPA), триэтаноламин, N-метил-N-втор-бутилглицин, диэтилглицин, диметилглицин, карбонат калия, карбонат натрия или их смеси.
2
14. Способ улавливания СО по п. 13, в котором абсорбционное соединение представляет собой карбонат калия.
2
15. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-14, в котором абсорбционный раствор дополнительно содержит по меньшей мере один промотор, катализатор или биокатализатор.
2
16. Способ улавливания СО по п. 15, в котором в качестве промотора, катализатора или биокатализатора выбраны пиперазин, диэтаноламин (DEA), диизопропаноламин (DIPA),метиламинопропиламин (МАРА), 3-аминопропанол (АР), 2,2-диметил-1,3-пропандиамин (DMPDA), дигликольамин (DGA), 2-амино-2-метилпропанол (AMP), 1-амино-2-пропанол (MIPA), 2-метилметаноламин (ММЕА), пиперидин (РЕ), арсенит, гипохлорит, сульфит, карбоангидраза, глицин, саркозин, аланин-N-втор-бутилглицин, пипеколиновая кислота или их сочетание.
2
2
2
17. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-14, в котором абсорбционный раствор дополнительно содержит карбоангидразу для катализа гидратации СО с образованием бикарбонатных и водородных ионов на стадии абсорбции и необязательно для катализа дегидратации ионов с образованием СО на стадии стриппинга.
2
18. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-17, в котором передачу тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде осуществляют путем непрямого теплообмена.
2
19. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-18, в котором передачу тепла от нагретой текучей среды на стадию стриппинга осуществляют путем непрямого теплообмена.
2
20. Способ улавливания СО по п. 18, в котором непрямой теплообмен осуществляют с применением по меньшей мере одного пластинчатого теплообменника.
2
21. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-20, в котором передача тепла от нагретой текучей среды на стадию стриппинга включает передачу тепла ребойлеру на стадии стриппинга.
2
22. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-21, в котором величина абсолютного давления в ребойлере на стадии стриппинга составляет от приблизительно 0,1 бар до приблизительно 0,9 бар.
2
23. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-21, в котором величина абсолютного давления в ребойлере на стадии стриппинга составляет от приблизительно 0,2 бар до приблизительно 0,5 бар.
2
24. Способ улавливания СО по любому из пп. 8-10, в котором:
на первой стадии сжатия поток верхнего газа имеет начальную температуру от 55°С до 75°С, и первый поток сжатого газа имеет температуру от 140°С до 180°С; и
необязательно на последующих стадиях сжатия каждый поток охлажденного газа, поступающий на соответствующую стадию сжатия, имеет температуру от 30°С до 50°С; или на второй стадии сжатия поступающий на нее поток охлажденного газа имеет температуру от 70°С до 90°С, а затем на последующих стадиях сжатия каждый поток охлажденного газа, поступающий на соответствующую стадию сжатия, имеет температуру от 30°С до 50°С.
2
2
25. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-24, в котором сжатие осуществляют для обеспечения коэффициента сжатия от приблизительно 2 до приблизительно 4 или от приблизительно 2,5 до приблизительно 3,5; и/или необязательно поток верхнего газа сжимают от начального выпускного давления, составляющего от 20 кПа до 100 кПа, до конечного давления сжатого СО, составляющего от 10000 кПа до 18000 кПа.
2
26. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-25, дополнительно включающий, после передачи тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде, воздействие на получаемый в результате поток газа дополнительного охлаждения перед последующим сжатием и теплопереносом.
2
27. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-26, в котором поток верхнего газа подвергают сжатию непосредственно после высвобождения со стадии стриппинга.
2
28. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-27, в котором весь поток верхнего газа, высвобождаемого со стадии стриппинга, подвергают регенерации тепла.
2
2
29. Способ улавливания СО по любому из пп. 1-27, причем оборудование, используемое в способе улавливания СО, отбирают по размеру, конфигурируют и эксплуатируют на основании заданной регенерируемой тепловой энергии от потока топочного газа и верхнего газа.
2
2
2
30. Система улавливания CO, которая улавливает СО из топочного газа, производимого принимающим предприятием, причем система улавливания СО содержит:
2
2
2
стадию абсорбции, содержащую абсорбер, выполненный с возможностью приема и обеспечения прямого контакта потока топочного газа с абсорбционным раствором, содержащим воду и не образующее карбаматов абсорбционное соединение, с абсорбцией СО и получением обогащенного СО раствора и обедненного СО газа;
2
2
2
2
стадию стриппинга, содержащую ребойлер и вакуумный стриппер, выполненные с возможностью приема обогащенного СО раствора и воздействия на него условий пониженного давления и условий температуры ниже 100°С, что вызывает высвобождение СО из обогащенного СО раствора и образование регенерированного раствора и потока верхнего газа, содержащего СО и водяной пар;
верхний теплорегенерационный блок, содержащий:
компрессор, выполненный с возможностью приема и сжатия потока верхнего газа или потока полученного из него газа с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа;
теплообменник, находящийся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с компрессором и выполненный с возможностью передачи тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде с образованием нагретой текучей среды; и
верхний регенерационный цикл, выполненный с возможностью циркуляции теплопередающей текучей среды через теплообменник с увеличением ее температуры, а затем через ребойлер стриппера с передачей тепловой энергии ребойлеру.
2
31. Система улавливания СО по п. 30, дополнительно содержащая теплорегенерационный блок топочного газа, содержащий:
теплообменник топочного газа, выполненный с возможностью приема части топочного газа, производимого принимающим предприятием, и теплопередающей текучей среды с образованием нагретой текучей среды; и
регенерационный цикл топочного газа, выполненный с возможностью циркуляции части теплопередающей текучей среды через теплообменник топочного газа с увеличением ее температуры, а затем через ребойлер стриппера с передачей тепловой энергии ребойлеру.
2
32. Система улавливания СО по п. 30 или 31, в которой верхний регенерационный цикл и регенерационный цикл топочного газа расположены параллельно и составляют часть теплопередающего контура, который сконфигурирован таким образом, что:
верхний регенерационный цикл позволяет первой части теплопередающей текучей среды проходить через теплообменник для регенерации тепла из потока верхнего газа,
регенерационный цикл топочного газа позволяет второй части теплопередающей текучей среды проходить через теплообменник топочного газа для регенерации тепла из топочного газа; и
верхний регенерационный цикл и регенерационный цикл топочного газа соединяются друг с другом и образуют ребойлерный нагревательный цикл, в котором первая и вторая части теплопередающей текучей среды объединяются после нагревания с образованием объединенной нагретой текучей среды, которая поступает через ребойлер.
2
33. Система улавливания СО по п. 32, в которой теплопередающий контур дополнительно включает цикл принимающего предприятия, что позволяет третьей части теплопередающей текучей среды проходить через третий теплообменник для регенерации тепла из источника тепла, обеспечиваемого принимающим предприятием, причем цикл принимающего предприятия соединяется с ребойлерным нагревательным циклом и обеспечивает объединенную нагретую текучую среду, поступающую в ребойлер.
2
34. Система улавливания СО по п. 33, дополнительно содержащая регулятор, присоединенный к теплопередающему контуру и выполненный с возможностью регулирования скоростей потоков первой, второй и третьей частей теплопередающей текучей среды для обеспечения объединенной нагретой текучей среды с достаточной тепловой энергии для удовлетворения потребностей в тепловой энергии ребойлера.
2
35. Система улавливания СО по любому из пп. 30-34, в которой верхний теплорегенерационный блок содержит:
множество компрессоров, расположенных последовательно и предназначенных для получения соответствующих потоков сжатого газа; и
множество теплообменников, расположенных последовательно и выполненных с возможностью приема соответствующих потоков сжатого газа от соответствующих компрессоров, причем каждая пара компрессора и теплообменника образует соответствующую стадию;
причем верхний регенерационный цикл выполнен с возможностью пропускания через множество теплообменников для обеспечения постепенного нагревания и получения нагретой текучей среды; и
при этом необязательно первый компрессор представляет собой вакуумный вентилятор, и последующие компрессоры представляют собой выделенные компрессорные устройства.
2
36. Система улавливания CO по п. 35, в которой верхний регенерационный цикл сконфигурирован таким образом, что теплопередающая текучая среда протекает в противоположном направлении по отношению к потокам сжатого газа через множество теплообменников.
2
37. Система улавливания CO по п. 35 или 36, в которой множество компрессоров и теплообменников образуют соответствующе множество стадий, и при этом система содержит от трех до шести стадий или от четырех до пяти стадий.
2
38. Система улавливания CO по любому из пп. 30-37, в которой теплообменник верхнего теплорегенерационного блока содержит выпуск конденсата, который принимает сконденсированную воду, образующуюся в течение охлаждения потока сжатого газа в теплообменнике.
2
39. Система улавливания CO по п. 38, дополнительно содержащая линию рециркуляции конденсата в сообщении с возможностью переноса текучей среды с выпуском конденсата и линией регенерированного раствора для рециркуляции сконденсированной воды обратно в регенерированный раствор.
2
40. Система улавливания СО по любому из пп. 30-39, в которой абсорбер и стриппер сконфигурированы для карбоната калия в качестве абсорбционного соединения.
2
2
2
41. Система улавливания CO по любому из пп. 30-40, в которой абсорбер и стриппер сконфигурированы для карбоангидразы, которая катализирует гидратацию COс образованием бикарбонатных и водородных ионов в абсорбере, свободно протекает в растворе сквозь и между абсорбером и стриппером и необязательно катализирует дегидратацию ионов с образованием CO в стриппере.
2
42. Система улавливания CO по любому из пп. 30-41, в которой абсорбер представляет собой насадочный реактор.
2
43. Система улавливания СО по любому из пп. 30-42, в которой теплообменник верхнего теплорегенерационного блока содержит по меньшей мере один пластинчатый теплообменник.
2
44. Система улавливания СО по любому из пп. 30-43, в которой стадия стриппинга сконфигурирована и работает таким образом, что величина абсолютного давления в ребойлере составляет от приблизительно 0,1 бар до приблизительно 0,9 бар, и/или температура регенерированного раствора в ребойлере составляет от приблизительно 60°С до приблизительно 85°С.
2
45. Система улавливания СО по любому из пп. 30-43, в которой стадия стриппинга сконфигурирована и работает таким образом, что величина абсолютного давления в ребойлере составляет от приблизительно 0,2 бар до приблизительно 0,5 бар, и/или температура регенерированного раствора в ребойлере составляет от приблизительно 70°С до приблизительно 80°С.
2
46. Система улавливания СО по любому из пп. 35-37, в которой стадия стриппинга и множество компрессоров и теплообменников сконфигурированы и работают таким образом, что:
первый компрессор сжимает поток верхнего газа с увеличением его температуры от начальной температуры, составляющей от 55°С до 75°С, до температуры, составляющей от 140°С до 180°С; и
необязательно каждый последующий компрессор принимает поток охлажденного газа, имеющий температуру от 30°С до 50°С; или второй компрессор принимает соответствующий поток охлажденного газа, имеющий температуру от 70°С до 90°С, а затем каждый последующий компрессор принимает соответствующий поток охлажденного газа, имеющий температуру от 30°С до 50°С.
2
47. Система улавливания СО по любому из пп. 35-37 или 46, в которой каждый из множества компрессоров сконфигурирован и работает таким образом, чтобы обеспечивать коэффициент сжатия, составляющий от приблизительно 2 до приблизительно 4 или от приблизительно 2,5 до приблизительно 3,5.
2
48. Система улавливания СО по любому из пп. 30-47, в которой верхний теплорегенерационный блок дополнительно включает холодильник для приема потока газа из потока теплообменника, чтобы обеспечивать дополнительное охлаждение перед последующим сжатием и теплопереносом.
2
49. Система улавливания СО по любому из пп. 30-48, в которой стриппер содержит верхнюю выпускную линию, которая принимает поток верхнего газа и находится в непосредственном соединении с возможностью переноса текучей среды с компрессором для непосредственного введения в него потока верхнего газа.
2
50. Система улавливания СО по любому из пп. 30-49, в которой верхний выпуск выполнен с возможностью введения всего потока верхнего газа в верхний теплорегенерационный блок.
2
2
51. Система улавливания СО по любому из пп. 1-27, причем оборудование, используемое в способе улавливания СО, отобрано по размеру, сконфигурировано и работает на основании заданной регенерируемой тепловой энергии от потока топочного газа и верхнего газа.
2
52. Система интеграции тепла для регенерации и повторного использования тепла в операции улавливания СО с применением абсорбера и вакуумного стриппера, работающих в условиях пониженного давления и температуры ниже 100°С, причем система интеграции тепла содержит по меньшей мере один компрессор, выполненный с возможностью приема и сжатия потока верхнего газа, производимого вакуумным стриппером, или потока полученного из него газа с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа; при этом по меньшей мере один теплообменник в каждом случае находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с соответствующим компрессором и выполнен с возможностью передачи тепловой энергии от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде с образованием нагретой текучей среды; и верхний регенерационный цикл выполнен с возможностью циркуляции теплопередающей текучей среды через теплообменник с образованием нагретой текучей среды и через ребойлер вакуумного стриппера для передачи тепловой энергии раствору в ребойлере.
53. Система интеграции тепла по п. 52, дополнительно содержащая по меньшей мере один признак, указанный в любом из пп. 1-51, 56 или 57 или иным образом описанный или проиллюстрированный в настоящем документе.
2
54. Способ интеграции тепла для регенерации и интеграции тепла в операции улавливания CO с применением абсорбера и вакуумного стриппера, работающих в условиях пониженного давления и температуры ниже 100°С, причем способ интеграции тепла включает сжатие потока верхнего газа, производимого вакуумным стриппером, или потока полученного из него газа с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа; передачу тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде с образованием нагретой текучей среды; и передачу тепла от нагретой текучей среды вакуумному стрипперу.
55. Способ интеграции тепла по п. 54, дополнительно включающий по меньшей мере один признак, указанный в любом из пп. 1-53 и 56-61 или иным образом описанный или проиллюстрированный в настоящем документе.
2
2
56. Способ улавливания CO, которым улавливают СО из топочного газа, производимого принимающим предприятием, причем способ включает:
2
2
2
на стадии абсорбции непосредственное введение в контакт потока топочного газа с абсорбционным раствором, содержащим воду и не образующее карбаматов абсорбционное соединение, с абсорбцией СО и получением обогащенного СО раствора и обедненного СО газа;
2
2
2
2
на стадии стриппинга воздействие на обогащенный СО раствор в условиях пониженного давления и условиях температуры ниже 100°С, что вызывает высвобождение СО из обогащенного СО раствора и образование регенерированного раствора и потока верхнего газа, содержащего СО и пар;
рециркуляцию регенерированного раствора обратно на стадию абсорбции в форме по меньшей мере части абсорбционного раствора;
воздействие регенерации тепла на поток верхнего газа, включающее:
охлаждение потока верхнего газа с получением охлажденного потока верхнего газа и потока конденсата;
рециркуляцию потока конденсата обратно в процесс;
сжатие охлажденного потока верхнего газа с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа;
передачу тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде с образованием нагретой текучей среды; и
передачу тепла от нагретой текучей среды на стадию стриппинга.
2
2
57. Способ улавливания CO, которым улавливают CO из топочного газа, производимого принимающим предприятием, причем способ включает:
2
2
2
на стадии абсорбции непосредственное введение в контакт потока топочного газа с абсорбционным раствором, содержащим воду и не образующее карбаматов абсорбционное соединение, с абсорбцией CO и получением обогащенного CO раствора и обедненного CO газа;
2
2
2
2
на стадии стриппинга воздействие на обогащенный CO раствор в условиях пониженного давления и условиях температуры ниже 100°С, что вызывает высвобождение CO из обогащенного CO раствора и образование регенерированного раствора и потока верхнего газа, содержащего CO и пар;
рециркуляцию регенерированного раствора обратно на стадию абсорбции в форме по меньшей мере части абсорбционного раствора;
воздействие регенерации тепла на поток верхнего газа, включающее:
сжатие потока верхнего газа непосредственно после высвобождения со стадии стриппинга с увеличением его температуры и получением потока сжатого газа;
передачу тепла от потока сжатого газа теплопередающей текучей среде и образование потока охлажденного газа;
сжатие потока охлажденного газа для увеличения его температуры и получение дополнительного потока сжатого газа;
передачу тепла от дополнительного потока сжатого газа теплопередающей текучей среде; и
передачу тепла от нагретой теплопередающей текучей среды на стадию стриппинга.
2
58. Способ улавливания CO по п. 57, в котором сжатие потока верхнего газа непосредственно после высвобождения со стадии стриппинга осуществляют с применением вакуумного вентилятора.
2
59. Способ улавливания CO по п. 57 или 58, в котором сжатие потока охлажденного газа и передачу тепла от него осуществляют с применением линии сжатия и регенерации тепла, которая содержит множество стадий для постепенного сжатия и передачи тепла теплопередающей текучей среде.
2
60. Способ улавливания CO по любому из пп. 57-59, дополнительно включающий по меньшей мере один признак, указанный в любом из пп. 1-55 или иным образом описанный или проиллюстрированный в настоящем документе.
2
61. Способ улавливания CO или система по любому из пп. 1-55, где дополнительно присутствует регулирование температур регенерированного раствора в ребойлере и теплопередающей текучей среды, используемой для передачи тепловой энергии регенерированному раствору, для сокращения до минимума денатурации карбоангидразы, циркулирующей через стадии абсорбции и стриппинга, причем максимальная температура теплопередающей текучей среды, которая обеспечивает температуру ребойлера, составляет 85°С.
2
62. Способ улавливания CO или система по любому из пп. 1-55, где дополнительно присутствует по меньшей мере один признак, указанный в любом из пп. 56-61 или иным образом описанный или проиллюстрированный в настоящем документе.