Система для улавливания co2 и способ очистки устройства с фильтрующей мембраной

Система для улавливания co2 и способ очистки устройства с фильтрующей мембраной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии замены (обновления) фильтра, который накапливает сажу и твердые частицы в результате фильтрования раствора, абсорбирующего СО₂, используемого для удаления СО₂ или тому подобного вещества из отходящего газа, и очистки устройства с фильтрующей мембраной.

Уровень техники

В последние годы парниковый эффект, обусловленный выделением СО₂, отмечен в качестве одной из причин глобального потепления, и для защиты мировой окружающей среды срочно требуются меры борьбы с ним в международном масштабе. Источники СО₂ существуют в различных сферах деятельности человека, включая сжигание ископаемых топлив, и требования к подавлению выделения из них СО₂ постоянно возрастают. В связи с этим рассматриваются способы подавления выбросов СО₂ из установок для выработки энергии, таких как электростанции, которые используют огромное количество ископаемых топлив. Один из таких способов включает приведение выходящих из котлов отработанных газообразных продуктов сгорания в контакт с раствором, абсорбирующим СО₂, приготовленном на основе амина, что позволяет улавливать и удалять СО₂ из отработанных газообразных продуктов сгорания. Другой из известных способов включает накапливание извлеченного СО₂ без его выброса в атмосферу.

Способ, описанный в выложенной заявке на патент Японии № Н 05-245339, используют как способ улавливания и удаления СО₂ из отработанных газообразных продуктов сгорания с помощью раствора, абсорбирующего (поглощающего) СО₂. Используемый способ включает приведение отработанных газообразных продуктов сгорания в контакт с раствором, абсорбирующим СО₂, в абсорбционной колонне, нагревание абсорбирующего раствора, содержащего абсорбированный СО₂, в колонне регенерации, удаление СО₂, регенерацию раствора, поглощающего СО₂, и возвращение регенерированного раствора, абсорбирующего СО₂, в абсорбционную колонну, где регенерированный раствор повторно используется для абсорбирования СО₂.

Как показано на фиг.8, в известной системе 1000 улавливания СО₂ осуществляется охлаждение отходящего газа 1001А, содержащего СО₂, отводимого из промышленных установок, таких, как котельные установки и газовые турбины, в охлаждающей колонне 1002, с использованием охлаждающей воды 1003. Охлажденный отходящий газ 1001А, содержащий СО₂, при противоточном течении приводят в контакт с раствором 1005, абсорбирующим СО₂, приготовленном на основе алканоламина (алифатического аминоспирта), в абсорбционной колонне 1004, в результате чего СО₂ удаляется из отходящего газа 1001А, содержащего СО₂. В колонне 1007 регенерации абсорбированный СО₂ извлекают из раствора 1006, содержащего абсорбированный СО₂ (крепкий раствор). Когда раствор 1006 с абсорбированным СО₂ достигает нижней части колонны 1007 регенерации, из крепкого раствора 1006 извлекается большая часть СО₂, и раствор 1005, абсорбирующий СО₂, регенерируется с превращением в слабый раствор 1008. Регенерированный раствор 1008, абсорбирующий СО₂ (слабый раствор), вновь направляют в абсорбционную колонну 1004, где регенерированный раствор 1008, абсорбирующий СО₂, вновь используют в качестве раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

В способе улавливания CO₂, использующем известную систему 1000 удаления СО₂, отходящий газ 1001А, содержащий СО₂, в режиме противотока приводят в контакт с раствором 1005, абсорбирующим СО₂, который подают из форсунки 1011-1, служащей распылителем жидкости, в секцию 1010 улавливания СО₂, размещенную в нижней части абсорбционной колонны 1004, и двуокись углерода, содержащаяся в отходящем газе 1001А, поглощается абсорбирующим раствором 1005, например, за счет химической реакции (R-NH₂+H₂O+CO₂ → R-NH₃HCO₃).

Отходящий газ 1001В, из которого удалена CO₂, приводят в контакт вида "газ-жидкость" со сконденсированной водой 1014-1, содержащей раствор 1005, абсорбирующий CO₂, подводимой из форсунки 1011-2 в первую секцию 1013-1 промывки, а раствор 1005, абсорбирующий CO₂, попутный отходящему газу 1001В, из которого удален CO₂, извлекается. Сконденсированную воду 1014-1, собранную с помощью сборника 1015-1 первоначально сконденсированной воды, направляют в первую секцию 1013-1 промывки через первый циркуляционный трубопровод L₁ и используют повторно в качестве очищающей (промывочной) воды в первой секции 1013-1 промывки.

Подобным образом, во второй секции 1013-2 промывки освобожденный от раствора, абсорбирующего CO₂, отходящий газ 1001С приводят в газожидкостный контакт со сконденсированной водой 1014-2, содержащей раствор 1005, абсорбирующий CO₂, поступающей из форсунки 1011-3, и извлекают указанный раствор 1005, абсорбирующий CO₂, остающийся в отходящем газе, освобожденном от указанного раствора, абсорбирующего CO₂. Кроме того, сконденсированную воду 1014-2, собранную вторым сборником 1015-2 сконденсированной воды, направляют во вторую секцию 1013-2 промывки через второй циркуляционный трубопровод L2 и повторно используют в качестве очищающей воды во второй секции 10130-2 промывки.

После этого отходящий газ 1001С, из которого удален раствор 1005, абсорбирующий СО₂, отводят с верха абсорбционной колонны 1004.

Крепкий раствор 1006 нагревают слабым раствором 1008 в теплообменнике 1016 слабого и крепкого растворов и направляют в колонну 1007 регенерации через трубопровод 1017 подачи крепкого раствора. Крепкий раствор 1006, поступающий в колонну 1007 регенерации, улавливает большую часть CO₂ за счет тепловой абсорбции. Раствор 1005, абсорбирующий CO₂, из которого извлечена часть CO₂ внутри колонны 1007 регенерации, называется "полуслабым раствором". Полуслабый раствор (не показан) становится слабым раствором 1008, из которого удалена большая часть CO₂, когда он достигает нижней части колонны 1007 регенерации. Слабый раствор 1008 направляют в абсорбционную колонну 1004 по трубопроводу 1018 подачи слабого раствора. Кроме того, слабый раствор 1008 нагревают насыщенным водяным паром 1021 в регенеративном нагревателе 1020, а насыщенный водяной пар 1021, использованный в регенеративном нагревателе 1020, отводят в виде конденсата 1022 водяного пара.

В то же время газ CO₂ 1024 вместе с водяным паром отводят из верхней части колонны 1007 регенерации, при этом водяной пар конденсируется с помощью конденсатора 1025, полученную воду отделяют с помощью разделительной цилиндрической емкости (сепаратора) 1026, затем газ CO₂ 1027 отводят за пределы системы и улавливают. Воду 1028, отсепарированную с помощью разделительной цилиндрической емкости 1026, по трубопроводу 1029 циркуляции воды направляют в верхнюю часть колонны 1007 регенерации и в верхнюю часть второй секции 1013-2 промывки для извлечения раствора, абсорбирующего CO₂.

Следует отметить, что система 1000 для улавливания CO₂, представленная на фиг.8, может быть переоборудована с целью извлечения CO₂ из отходящего газа имеющегося источника CO₂, и одновременно она может быть использована для нового источника отходящего газа.

Известная система 1000 улавливания CO₂ используется до сих пор в котельных установках, работающих со сжиганием газа, однако в последнее время она также используется в котлах, работающих на угле. В дальнейшем, если известная система 1000 для улавливания CO₂ используется в котле, работающем со сжиганием угля, отводится большее количество твердой фазы, содержащей сажу и летучую золу (угольную золу), которая не может быть удалена с помощью установки сероочистки (не показана) или тому подобного средства, по сравнению с количеством, отводимым из котла, работающего со сжиганием газа.

Твердую фазу извлекают в абсорбционной колонне 1004, однако эта твердая фаза постепенно накапливается в слабом растворе 1008. Следовательно, если известная система 1000 извлечения СО₂ используется в котле, работающем на угле, необходимо обеспечить устройство с фильтрующей мембраной, которое удаляет твердую фазу, содержащуюся в растворе, абсорбирующем CO₂.

Твердую фазу, содержащуюся в растворе 1005, абсорбирующем CO₂, собирают или удаляют с помощью фильтрующего элемента или фильтрующего материала, содержащегося в устройстве с фильтрующей мембраной. В качестве фильтра используют кассетный фильтр, фильтр с покрытием или тому подобное.

Однако, поскольку раствор, абсорбирующий СО₂, прилипает к фильтру, то в случае выбрасывания фильтрующего элемента или фильтрующего материала при их замене потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂, увеличиваются.

Кроме того, если для очистки раствора, абсорбирующего СО₂, прилипающего к фильтру, используют воду, которую отводят в качестве отработавшей воды, отработавшая вода содержит раствор 1005, абсорбирующий СО₂, например амин. В связи с этим химическое потребление кислорода в отработавшей воде высокое, и по этой причине эта вода не может быть отведена за пределы системы в качестве отработавшей воды.

Помимо этого, раствор, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру, счищают с помощью воды, подводимой извне, при этом концентрация амина в растворе 1005, содержащем СО₂, уменьшается.

Поэтому желательно разработать такую систему для улавливания СО₂, которая может функционировать таким же образом, как и известная система 1000 улавливания CO₂, в котле, работающем со сжиганием газа, и может непрерывно удалять большое количество твердой фазы, содержащейся в слабом растворе 1008 даже в том случае, если система для улавливания СО₂ используется в котле, работающем со сжиганием угля, когда количество сажи значительно увеличивается.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы, по меньшей мере, частично решить проблемы, существующие в известной технологии.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения система для улавливания CO₂ включает абсорбционную колонну, в которой осуществляется контакт отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, и удаление CO₂; колонну регенерации, обеспечивающую регенерацию крепкого раствора, который абсорбировал СО₂, за счет теплообмена; и разделительную цилиндрическую емкость, в которой происходит конденсация водяного пара, содержащегося в газе СО₂, вместе с паром, отводимым из регенерационной колонны, и отделение воды. Слабый раствор, полученный за счет удаления СО₂ из крепкого раствора, используют повторно в абсорбционной колонне. Абсорбционная колонна содержит секцию улавливания CO₂, в которой осуществляется контакт отходящего газа, содержащего СО₂, с раствором, абсорбирующим СО₂, и абсорбирование СО₂, содержащегося в отходящем газе; секцию промывки, размещенную с верхней стороны от секции улавливания СО₂, в которой происходит охлаждение отходящего газа после извлечения из него СО₂ и удаление раствора, абсорбирующего СО₂, попутного потоку отходящего газа, из которого извлечена СО₂; сборник сконденсированной воды, размещенный с нижней стороны секции промывки, который собирает сконденсированную воду в каждой секции промывки; устройство с фильтрующей мембраной, которое фильтрует твердую фазу, остающуюся в слабом растворе и/или крепком растворе, за счет использования фильтра; при этом раствор, абсорбирующий СО₂, имеющий низкую концентрацию, который циркулирует в системе, используют для очистки фильтра, причем раствор, абсорбирующий СО₂, имеющий низкую концентрацию, использованный для очистки, вновь возвращают в систему.

Собранная сконденсированная вода или отсепарированная вода, или же как собранная сконденсированная вода, так и отсепарированная вода из растворов, абсорбирующих СО₂ и имеющих низкую концентрацию, могут быть использованы в качестве очищающей воды.

Кроме того, система для улавливания СО₂ может содержать отвод трубопровода для слабого раствора, который подает слабый раствор к устройству с фильтрующей мембраной; и трубопровод подачи очищающей воды, который подводит раствор с низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, в отвод трубопровода для слабого раствора.

Система для улавливания СО₂ может также содержать обратный (возвратный) трубопровод для очищающей воды, который подает раствор, абсорбирующий CO₂, имеющий низкую концентрацию, использованный для очистки фильтра, в сборник сконденсированной воды.

Для образования слоя покрытия на поверхности фильтра может быть использован раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, в котором растворяется фильтрующий материал.

Раствор, абсорбирующий СО₂, может представлять собой абсорбирующий раствор на основе амина.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ очистки устройства с фильтрующей мембраной, который включает осуществление контакта отходящего газа, содержащего CO₂, с раствором, абсорбирующим CO₂, улавливание CO₂ в секции для улавливания CO₂ абсорбционной колонны, регенерацию крепкого раствора, абсорбировавшего CO₂, в колонне регенерации, и фильтрацию твердой фазы, остающейся в слабом растворе, полученном при удалении CO₂ из крепкого раствора с помощью фильтра, установленного в устройстве с фильтрующей мембраной, и, кроме того, включает подачу раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂, который циркулирует в системе, в устройство с фильтрующей мембраной, очистку фильтра с использованием раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂; и возврат вновь в систему раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего CO₂, использованного для очистки фильтра.

В качестве очищающей воды могут быть использованы собранная сконденсированная вода или отсепарированная вода, или же как собранная сконденсированная вода, так и отсепарированная вода из растворов, абсорбирующих CO₂ и имеющих низкую концентрацию.

Раствор, абсорбирующий CO₂, может представлять собой абсорбирующий раствор на основе амина.

Вышеуказанные и другие задачи, особенности, преимущества, а также техническая и промышленная значимость настоящего изобретения будут лучше поняты из нижеследующего подробного описания предпочтительных в настоящее время воплощений изобретения, рассмотренных со ссылками на сопровождающие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема системы для улавливания CO₂ в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения.

Фиг.2 - блок-схема процесса формирования покрывающего слоя на фильтре и процесса очистки фильтра.

Фиг.3 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей второму воплощению настоящего изобретения.

Фиг.4 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей третьему воплощению настоящего изобретения.

Фиг.5 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей четвертому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.6 - схема системы для улавливания CO₂, соответствующей пятому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.7 - схема системы для улавливания СО₂, соответствующей шестому воплощению настоящего изобретения.

Фиг.8 - схема известной системы для улавливания СО₂.

Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения

Ниже будут подробно рассмотрены примеры воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение этими воплощениями не ограничено. Поэтому элементы, указанные в иллюстрируемых ниже воплощениях, включают такие, которые легко могут представить себе специалисты в данной области техники, или они включают по существу их эквиваленты.

На фиг.1 представлена схема системы 10А для улавливания СО₂ в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения. На фиг.1 такие же элементы системы улавливания CO₂, как и показанные на фиг.8, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, как и на фиг.8, и пояснения этих элементов здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.1 изображение колонны 1002 охлаждения, показанной на фиг.8, не приведено.

Как показано на фиг.1, система 10А для улавливания CO₂ включает абсорбционную колонну 1004, в которой осуществляется контакт отходящего газа 1001А, содержащего СО₂, с раствором, абсорбирующим СО₂, и улавливание СО₂, включает также колонну 1007 регенерации, в которой за счет теплообмена производится регенерация сильного раствора 1006 с абсорбированным в нем CO₂, и разделительную цилиндрическую емкость 1026, в которой происходит конденсация водяного пара, содержащегося в газе CO₂, в потоке, отведенном из колонны 1007 регенерации, и отделение воды. Система 10А для улавливания СО₂ повторно использует слабый раствор (регенерированный раствор) 1008 в абсорбционной колонне 1004, при этом слабый раствор 1008 получают при удалении CO₂ из крепкого раствора в колонне 1007 регенерации.

Абсорбционная колонна 1004 включает секцию 1010 для улавливания СО₂, в которой осуществляются контакт отходящего газа 1001А с раствором 1005 и абсорбирование CO₂, содержащегося в отходящем газе 1001А, содержащем CO₂, первую секцию 1013-1 промывки и вторую секцию 1013-2 промывки, которые размещены с верхней стороны от секции 1010 и служат для извлечения СО₂, охлаждения отходящего газа 1001В после извлечения из него СО₂ и извлечения попутного раствора 1005, абсорбирующего СО₂. Абсорбционная колонна 1004, кроме того, содержит первый сборник 1015-1 сконденсированной воды, который размещен с нижней стороны от первой секции 1013-1 промывки и собирает сконденсированную воду 1014-1 в первой секции 1013-1 промывки, содержит второй сборник 1015-2 сконденсированной воды, который размещен с нижней стороны от второй секции 1013-2 промывки и собирает сконденсированную воду 1014-2 во второй секции 1013-2 промывки. Кроме того, имеется устройство 13 с фильтрующей мембраной, которое с помощью фильтра 12 обеспечивает фильтрацию твердой фазы 11, остающейся в слабом растворе 1008. На основе такого конструктивного выполнения раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, который циркулирует в системе, используют для очистки фильтра 12, и указанный раствор с низкой концентрацией, абсорбирующий СО₂, использованный для очистки, вновь возвращают в систему.

Система для улавливания СО₂, кроме того, содержит ответвление 14-1 трубопровода, которое предназначено для подачи слабого раствора 1008 к устройству 13 с фильтрующей мембраной, и первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, который служит для подвода сконденсированной воды 1014-1, собранной первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, к ответвлению 14-1 трубопровода для слабого раствора.

Согласно настоящему изобретению сконденсированную воду 1014-1, собранную первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, используют как раствор низкой концентрации, абсорбирующий CO₂, при этом сконденсированную воду 1014-1, которую подают в устройство 13 с фильтрующей мембраной, называют здесь "очищающая вода 16А".

Твердую фазу 11, оставшуюся в слабом растворе 1008А, собирают с помощью фильтра 12 и подают слабый раствор 1008В, полученный в результате удаления из слабого раствора 1008А твердой фазы 11, в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

Когда устройство 13 с фильтрующей мембраной фильтрует слабый раствор 1008А, клапаны V₁₁ и V₁₂ открыты, в то время как клапан V₁₃ закрыт. Поэтому слабый раствор 1008А, который частично извлечен из трубопровода 1018 подачи слабого раствора, направляется внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной через ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, который обеспечивает подачу слабого раствора 1008А в устройство 13 с фильтрующей мембраной, и твердую фазу 11, оставшуюся в слабом растворе 1008А, собирают с помощью фильтра 12. После этого слабый раствор 1008В, не содержащий твердой фазы 11, направляют в трубопровод 1018 подачи слабого раствора через ответвление 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Устройство 13 с фильтрующей мембраной использует очищающую воду 16А, подводимую к корпусу 17 устройства с фильтрующей мембраной, для забора в очищающую воду 16А раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к фильтру 12, и для очистки фильтра 12.

Система 10А для улавливания СО₂ включает первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, который служит для подачи сконденсированной воды 1014-1, собранной первым сборником 1015-1 сконденсированной воды, в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора.

За счет обеспечения первого трубопровода 15А для подачи очищающей воды сконденсированная вода 1014-1 может быть направлена в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, и, следовательно, сконденсированная вода 1014-1 может быть использована в качестве очищающей воды 16А.

Когда очищающая вода 16А поступает внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, в результате чего фильтр 12 очищается, клапан V₁₁ закрыт, в то время как клапаны V₁₂-V₁₄ открыты. Следовательно, становятся возможной подача в устройство 13 с фильтрующей мембраной сконденсированной воды 1014-1 в качестве очищающей воды 16А, забор раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к фильтру 12, в очищающую воду 16А и очистка фильтра 12. Очищающая вода 16А, использованная для очистки фильтра 12, поступает в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по отводу 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Сконденсированная вода 1014-1 в первом циркуляционном трубопроводе L1 содержит, например, приблизительно 4 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

Следовательно, отсутствует необходимость в подаче воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной для обновления фильтра 12, таким образом раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран сконденсированной водой 1014-1, фильтр 12 может быть очищен без разбавления циркулирующего в системе раствора 1005, абсорбирующего CO₂, поступающей извне водой.

Кроме того, воду, циркулирующую в системе, например, сконденсированную воду 1014-1, транспортируемую по первому трубопроводу 15А подачи очищающей воды, используют для очистки фильтра 12 и затем подают в раствор 1005, абсорбирующий СО₂, протекающий в трубопроводе 1018 подачи слабого раствора. Таким образом, предотвращается вывод отработавшей воды за пределы системы после использования воды для очистки раствора 1005, абсорбирующего CO₂, такого, как амин, прилипшего к фильтру 12. В результате фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего CO₂.

В качестве фильтра 12 предпочтительно используют кассетный фильтр или фильтр с покрытием, однако настоящее изобретение указанными фильтрами не ограничено. Таким образом, требуется всего лишь любой фильтр, который может обеспечивать фильтрование твердой фазы 11, содержащейся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, любой фильтр, включающий пустотелую волоконную мембрану, спеченный металлический фильтр и мембрану для микрофильтрации.

Ниже будет разъяснено, как обновляется фильтр, если в качестве фильтра 12 используется фильтр с покрытием.

На фиг.2 представлена блок-схема процесса образования покрывающего слоя на фильтре и процесса очистки фильтра.

Если в качестве фильтра 12 используют фильтр с покрытием, покрывающий слой образуется на фильтре 12 за счет использования очищающей воды 16А в качестве раствора с низкой концентрацией, абсорбирующего СО₂, в котором растворяются фильтрующие материалы.

При использовании в качестве фильтра 12 фильтра с покрытием, в соответствии с фиг.2, процессы образования покрывающего слоя на поверхности фильтра 12 (стадия S11), фильтрования твердой фазы 11, содержащейся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, удаления из него твердой фазы 11 (стадия S12) и сбора раствора 1005, абсорбирующего CO₂, прилипшего к поверхности фильтра 12, с использованием промывочной воды 16А и очистки фильтра 12 (стадия S13) повторяются.

Сначала, на стадии S11, фильтрующий материал, который образует покрывающий слой на фильтре 12, растворяется в очищающей воде 16А, и очищающая вода 16А с растворенным в ней фильтрующим материалом контактирует с фильтром 12 с образованием на нем покрывающего слоя.

Затем, на стадии S12, в устройство 13 с мембранным фильтром по ответвлению 14-1 трубопровода для слабого раствора подают раствор 1005, абсорбирующий CO₂, и фильтруют в устройстве слабый раствор 1008А для отделения и сбора твердой фазы 11, остающейся в слабом растворе 1008А. Слабый раствор 1008В, из которого удалена твердая фаза 11, направляется в трубопровод 1018 подачи слабого раствора.

На стадии S13 в устройство 13 с фильтрующей мембраной направляют очищающую воду 16А, при этом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, забирается в очищающую воду 16А, и фильтр 12 очищается. После отвода очищающей воды 16А внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной подают сжатый воздух и фильтрующий материал сдувают, в результате чего покрывающий слой удаляется.

Подобным изложенным выше образом на фильтре 12 вновь формируют новый покрывающий слой, используя очищающую воду 16А с растворенным в ней фильтрующим материалом.

В результате в обоих случаях, в которых на фильтре 12 формируют покрывающий слой и затем фильтр 12 очищается, отсутствует необходимость в подаче в устройство 13 с фильтрующей мембраной воды извне. Следовательно, становится возможным образовать на фильтре 12 покрывающий слой, собрать раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру, и очистить фильтр 12 без разбавления раствора 1005, абсорбирующего CO₂. Таким образом, вода, циркулирующая в системе, может быть также эффективно использована и в случае формирования покрывающего слоя на фильтре, помимо ее использования для очистки фильтра 12.

Предполагая, что количество отходящего газа составляет, например, 1000000 Нм³/час и обычное количество сажи составляет, например, 5,0 мг/Нм³, необходимо, чтобы сажа или подобное образование, которое не было извлечено в колонне 1002 охлаждения, или с помощью аппарата десульфуризации, или тому подобного устройства (не показано), было извлечено с помощью абсорбционной колонны 1004. В данном случае количество сажи, подлежащее удалению с помощью абсорбционной колонны 1004, составляет до 1000000 (Нм³/час)×5,0 (мг/Нм³)=5,0 кг/час. Кроме этого, количество собранной сажи на фильтр обычно составляет примерно от 100 до 200 грамм, что требует обновления приблизительно 50 фильтров/час.

С другой стороны, за счет использования воды, циркулирующей в этой системе, служащей для очистки фильтра 12 и для образования покрывающего слоя, сравнительно большое количество твердой фазы, находящейся в слабом растворе, может быть непрерывно обработано в пределах короткого интервала времени, даже если с помощью абсорбционной колонны 1004 необходимо извлечь большое количество сажи.

Как было объяснено выше, в систему 10А для улавливания СО₂ включено устройство 13 с фильтрующей мембраной, в котором раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, забирают в сконденсированную воду 1014-1. Указанный раствор является раствором 1005 низкой концентрации, который абсорбирует СО₂ и очищает фильтр 12 в процессе очистки этого фильтра, фильтрующего твердую фазу 11, оставшуюся в растворе 1005, абсорбирующем СО₂, таком как амин. Кроме того, система выполнена с возможностью возврата очищающей воды 16А, использованной для очистки фильтра 12, обратно в систему. Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость в подводе воды в систему извне, и поэтому становится возможным осуществить забор раствора 1005, абсорбирующего СО₂, прилипшего к поверхности фильтра 12, в очищающую воду 16А и очистить фильтр 12 без разбавления циркулирующего в системе раствора 1005, абсорбирующего СО₂, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и может значительно снизить потери раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

В результате указанная система для улавливания СО₂ может быть также использована для котла, работающего на угле, и сравнительно большое количество находящейся в слабом растворе твердой фазы может быть непрерывно обработано в короткий период времени, хотя размеры системы для улавливания CO₂ при этом увеличиваются, и количество сажи, которое необходимо удалить с помощью абсорбционной колонны 1004, возрастает, например, до 5,0 кг/час.

Кроме того, следует отметить, что указанная система 10А для улавливания СО₂ содержит две секции промывки, однако настоящее изобретение таким количеством не ограничено, и поэтому может быть использована одна секция или более двух секций промывки.

Ниже со ссылкой на фиг.3 будет описана система для улавливания СО₂ в соответствии со вторым воплощением настоящего изобретения.

На фиг.3 представлена схема системы 10В для улавливания CO₂ в соответствии со вторым воплощением. На фиг.3 такие же элементы системы улавливания СО₂, как и элементы системы 10А улавливания СО₂, показанной на фиг.1, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, и их пояснения здесь не приводится. Следует отметить, что на фиг.3 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.3, система 10В для улавливания CO₂ использует сконденсированную воду 1014-2, как очищающую воду, циркулирующую по второму циркуляционному трубопроводу L2, вместо сконденсированной воды 1014-1 в описанной выше системе 10А для улавливания СО₂.

В частности, система 10В для улавливания CO₂ содержит второй трубопровод 15В для подачи очищающей воды, который подает сконденсированную воду 1014-2, накопленную при помощи второго сборника 1015-2 сконденсированной воды, в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора через второй циркуляционный трубопровод L2, вместо первого трубопровода 15А подачи очищающей воды в системе 10А для улавливания CO₂.

За счет обеспечения второго трубопровода 15В подачи очищающей воды сконденсированную воду 1014-2 можно направлять в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора с тем, чтобы эту воду можно было использовать в качестве очищающей воды 16В.

Когда очищающую воду 16В подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапан V11 закрыт, в то время как клапаны V12, V13 и V15 открыты. Следовательно, можно подавать сконденсированную воду 1014-2 как очищающую воду 16В в устройство 13 с фильтрующей мембраной, собрать раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, в очищающую воду 16В и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16В, использованную для очистки фильтра 12, подают в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по ответвлению 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Сконденсированная вода 1014-2 во втором циркуляционном трубопроводе L2 содержит, например, приблизительно 0,9 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, и крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи воды извне в устройство 13 с фильтрующей мембраной, и таким образом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран сконденсированной водой 1014-2, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления водой, подводимой извне, раствора 1005, абсорбирующего СО₂, который циркулирует в системе.

Воду, циркулирующую в системе, например сконденсированную воду 1014-2 во втором трубопроводе 15В с очищающей водой используют для очистки фильтра 12 и подают в раствор 1005, абсорбирующий СО₂, находящийся в трубопроводе 1018 со слабым раствором. Следовательно, предотвращается отвод за пределы системы отработавшей воды, использованной для очистки раствора 1005, абсорбирующего CO₂, например раствора амина, прилипшего к фильтру 12. В результате этого фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего СО₂, за пределы системы.

В соответствии с выполнением системы 10В для улавливания СО₂ сконденсированную воду 1014-2 подают в качестве очищающей воды 16В внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной, и за счет этого фильтр 12 очищается, так, что раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к поверхности фильтра 12, может быть собран в очищающей воде 16В, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления раствора 1005, абсорбирующего CO₂, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне. Кроме того, фильтр 12 может быть очищен без отвода раствора 1005, абсорбирующего CO₂, за пределы системы, что может предотвратить уменьшение концентрации раствора 1005, абсорбирующего CO₂, и может значительно уменьшить потери раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Ниже со ссылкой на фиг.4 будет описана система для улавливания CO₂ в соответствии с третьим воплощением настоящего изобретения.

На фиг.4 представлена схема системы 10С для улавливания СО₂ в соответствии с третьим воплощением. На фиг.4 такие же элементы системы улавливания CO₂, как и элементы системы 10А улавливания CO₂, показанной на фиг.1, обозначены такими же ссылочными номерами позиций, и их пояснения здесь не приводятся. Следует отметить, что на фиг.4 изображение колонны 1002 охлаждения не приведено.

Как показано на фиг.4, система 10С для улавливания СО₂, вместо сконденсированной воды 1014-1, используемой в описанной выше системе 10А для улавливания CO₂, использует воду 1028, которая является очищающей водой, отведена из колонны 1007 регенерации и отделена (отсепарирована) в разделительной цилиндрической емкости 1026.

В частности, система 10С для улавливания СО₂ содержит третий трубопровод 15С для подачи очищающей воды, который подает отсепарированную воду 1028 в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора, а не в первый трубопровод 15А подачи очищающей воды, как это имеет место в системе 10А для улавливания СО₂.

За счет обеспечения третьего трубопровода 15С подачи очищающей воды эту воду 1028 можно направлять в ответвление 14-1 трубопровода для слабого раствора с тем, чтобы указанную воду 1028 можно было использовать в качестве очищающей воды 16С.

Когда очищающую воду 16С подают внутрь корпуса 17 устройства с фильтрующей мембраной и за счет этого фильтр 12 очищается, клапан V11 закрыт, в то время как клапаны V12, V13 и V16 открыты. Следовательно, в устройство 13 с фильтрующей мембраной можно подавать воду 1028 в качестве очищающей воды 16С, собрать раствор 1005, абсорбирующий CO₂, прилипший к фильтру 12, в очищающую воду 16С и очистить фильтр 12. Очищающую воду 16С, использованную для очистки фильтра 12, подают в трубопровод 1018 подачи слабого раствора по ответвлению 14-2 трубопровода для слабого раствора.

Вода 1028 в циркуляционном трубопроводе 1029 содержит, например, приблизительно 0,5 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂, а крепкий раствор 1006 в трубопроводе 1017 для подачи крепкого раствора содержит, например, приблизительно 50 мас.% раствора 1005, абсорбирующего СО₂.

Следовательно, при обновлении фильтра 12 отсутствует необходимость подачи в устройство 13 с фильтрующей мембраной воды извне, и таким образом раствор 1005, абсорбирующий СО₂, прилипший к фильтру 12, может быть собран водой 1028, и фильтр 12 может быть очищен без разбавления абсорбирующего СО₂ раствора 1005, который циркулирует в системе, водой, подводимой извне.

Воду, циркулирующую в системе, например воду 1028, содержащую раствор 1005, абсорбирующий СО₂, протекающую в циркуляционном водяном трубопроводе 1029, используют для очистки фильтра 12 и подают ее в раствор 1005, абсорбирующий CO₂, находящийся в трубопроводе 1018 со слабым раствором. Следовательно, предотвращается отвод за пр