СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ АКТИВИРОВАННОГО КАРБОНАТА НАТРИЯ

1. Способ улавливания диоксида углерода из дымовых газов с помощью активированного карбоната натрия, представляющий собой процесс вторичной обработки дымовых газов энергетических котлов после первичного удаления из них пыли и десульфуризации, отличающийся тем, что включает следующие этапы:
2
2
2
2
2
3
3
+
2－
¯
+
1) смешивание водного раствора карбоната натрия с аминоспиртовым активатором для получения абсорбента CO; равномерное распыление абсорбента CO в потоке дымового газа после первичного удаления пыли и десульфуризации для обеспечения полного контакта потока дымового газа, который подают в верхнем направлении, с абсорбентом CO, который распыляют в нижнем направлении, и для обеспечения взаимодействия CO, содержащегося в дымовом газе, с аминоспиртовым активатором и водным раствором карбоната натрия так, чтобы аминоспиртовый активатор мог сначала взаимодействовать с CO с образованием цвиттер-ионного интермедиата, а затем мог освобождаться за счет последующей реакции гидратации цвиттер-ионного интермедиата, при этом ион H, образовавшийся в результате реакции гидратации, мог нейтрализоваться щелочным ионом CO , содержащимся в водном растворе карбоната натрия, а ион HCO , образовавшийся в результате реакции гидратации, мог взаимодействовать с ионом металла Na, содержащимся в водном растворе карбоната натрия, с образованием суспензии бикарбоната натрия;
2
2) термическое разложение суспензии бикарбоната натрия, полученного на этапе 1), для образования высококонцентрированного газа CO и водного раствора карбоната натрия;
2
3) возвращение водного раствора карбоната натрия, полученного на этапе 2), на этап 1) для получения абсорбента CO за счет рециркуляции;
2
4) охлаждение высококонцентрированного газа CO, отделенного на этапе 2), для конденсации содержащихся в нем горячих водяных паров;
2
2
5) газо-жидкостная сепарирация высококонцентрированного газа CO после обработки охлаждением на этапе 4) и удаление конденсированной воды с получением газа CO со степенью чистоты свыше 99%; и
2
2
2
6) осушение, сжатие и конденсация газа CO высокой чистоты, полученного на этапе 5), для преобразования газа CO высокой чистоты в сжиженное состояние с получением высококонцентрированного сжиженного CO.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе 1):
концентрация водного раствора карбоната натрия составляет 10-30% мас.;
в качестве аминоспиртового активатора используют моноэтаноламин или диэтаноламин;
масса добавленного моноэтаноламина или диэтаноламина составляет 0,5-6% от массы добавленного карбоната натрия; и
2
3
соотношение газа и жидкости при циркуляции между абсорбентом CO и дымовым газом составляет 5-25 л/м.
2
2
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температуру реакции между CO, содержащимся в дымовом газе, и абсорбентом CO на этапе 1) поддерживают в пределах 40-55°C, а давление реакции поддерживают в пределах 3-300 кПа.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температуру термического разложения суспензии бикарбоната натрия на этапе 2) поддерживают от 80°C до 130°C.
2
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что высококонцентрированный газ COохлаждают до температуры 20-35°C.
6. Устройство для улавливания диоксида углерода из дымовых газов с использованием активированного карбоната натрия способом по п.1, включающее:
a) абсорбционную колонну (1);
b) регенерационную колонну (10);
c) охладитель (17);
d) газожидкостный сепаратор (16);
e) осушитель (15);
f) компрессор (14); и
g) конденсатор (13),
отличающийся тем, что:
множество ярусов распыления абсорбента (20) и по крайней мере один каплеуловитель (21) расположены один за другим от дна до верхней части между нижним входом дымового газа (5) и верхним выходом дымового газа (22) абсорбционной колонны (1);
нижний выход суспензии абсорбционной колонны (1) соединен с верхним входом суспензии (6а) седиментационного резервуара с наклонным дном (6), верхний вход абсорбента (6b) седиментационного резервуара с наклонным дном (6) соединен с резервуаром абсорбента (19);
выход всплывающей жидкости (6c) седиментационного резервуара с наклонным дном (6) соединен с ярусами распыления абсорбента (20) абсорбционной колонны (1) через циркуляционный насос абсорбента (8);
нижний слив (6d) седиментационного резервуара с наклонным дном (6) соединен с верхним загрузочным отверстием регенерационной колонны (10) через насос бикарбоната натрия (7), нижнее разгрузочное отверстие регенерационной колонны (10) соединено с верхним входом абсорбента (6b) площадки седиментационного резервуара с наклонным дном (6) через насос карбоната натрия (9); и
верхний выход разложенного газа регенерационной колонны (10) соединен со входом газожидкостного сепаратора (16) через охладитель (17), а выход газа газожидкостного сепаратора (16) последовательно соединен с осушителем (15), компрессором (14) и конденсатором (13).
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что:
нижний слив (6d) седиментационного резервуара с наклонным дном (6) соединен с верхним загрузочным отверстием регенерационной колонны (10) через насос бикарбоната натрия (7) и теплообменник (18); и
нижнее разгрузочное отверстие регенерационной колонны (10) соединено с верхним входом абсорбента (6b) седиментационного резервуара с наклонным дном (6) через насос карбоната натрия (9) и теплообменник (18).
8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что выход жидкости газожидкостного сепаратора (16) соединен с верхним входом абсорбента (6b) седиментационного резервуара с наклонным дном (6).
9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что включает три яруса распыления абсорбента (20), при этом:
под самым верхним ярусом распыления абсорбента (20) расположен фильтрующий слой (3); и
а под каждым из двух других ярусов распыления абсорбента (20) расположена решетка распределения потока (4).
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что площадь отверстий решетки составляет 30-40% от площади решетки распределения потока (4).