[RU]

Описаны способ и устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа. Способ включает приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония и приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Устройство содержит зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония. Устройство также содержит реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Способ и устройство могут быть предназначены для производства удобрения из топочного газа путем использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.

(57) Реферат / Формула:

Описаны способ и устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа. Способ включает приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония и приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Устройство содержит зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония. Устройство также содержит реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Способ и устройство могут быть предназначены для производства удобрения из топочного газа путем использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.

---

Евразийское (21) 201690649 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2016.09.30
(22) Дата подачи заявки 2014.10.07
(51) Int. Cl.
B01D 53/14 (2006.01) B01D 53/62 (2006.01) B01D 53/73 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА ИЗ ТОПОЧНОГО ГАЗА
(31) (32)
2013903852
2013.10.07
(33) AU
(86) PCT/AU2014/000958
(87) WO 2015/051400 2015.04.16
(71) Заявитель:
РЕЙД СИСТЕМС (ОСТРЕЙЛИА) ПТИ ЛТД. (AU)
(72) Изобретатель: Рейд Терренс (AU)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU) (57) Описаны способ и устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа. Способ включает приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония и приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Устройство содержит зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония. Устройство также содержит реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония. Способ и устройство могут быть предназначены для производства удобрения из топочного газа путем использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
WO 2015/051400
PCT/AU2014/000958
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА ИЗ
ТОПОЧНОГО ГАЗА
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для удаления двуокиси углерода из топочного газа. Настоящее изобретение также относится к способу и системе производства удобрения из топочного газа.
Предпосылки создания изобретения
Топочный газ от электростанций, промышленных заводов, перерабатывающих заводов и так далее является основным источником парниковых газов, в частности двуокиси углерода. Существует несколько химических процессов и скрубберов, которые обычно используются для обработки топочного газа для удаления загрязняющих веществ, таких как твердые частицы, соединения тяжелых металлов, оксиды азота и оксиды серы, для соответствия положениям о контроле выбросов в окружающую среду. Тем не менее, существует постоянная потребность в технологиях, направленных на создание способов и систем улавливания и хранения двуокиси углерода, являющихся экономически жизнеспособными.
Один процесс извлечения двуокиси углерода из топочного газа, хорошо зарекомендовавший себя с коммерческой точки зрения, использует коммерческие абсорбенты, содержащие моноэтаноламин (МЕА) и другие первичные амины. Эти абсорбенты способны извлекать 85-95% двуокиси углерода из топочного газа и производить продукт двуокиси углерода, имеющей 99,95+% чистоты после регенерации. Тем не менее, эти абсорбенты требуют регулярной регенерации, с которой связаны затраты энергии, и абсорбенты подвержены проблемам, связанным с коррозией и деградацией растворителя с течением времени.
Следовательно, существует потребность в альтернативных или улучшенных способах и системах удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Краткое изложение
Согласно первому аспекту предоставлен способ удаления двуокиси углерода из
топочного газа, при этом способ включает:
a) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; и
b) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
В одном варианте осуществления способ может дополнительно включать этап извлечения карбонатного соединения путем отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
В предпочтительном варианте осуществления карбонатное соединение представляет собой карбонат кальция.
Согласно второму аспекту предоставлено устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом устройство содержит:
- зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
- зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; и
- реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
В одном варианте осуществления система может дополнительно содержать сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
Согласно третьему аспекту предоставлен способ производства удобрения из топочного газа, при этом способ включает:
a) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
b) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата
для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; с) отделение карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и о!) использование отделенного раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
Согласно четвертому аспекту предоставлено устройство для производства удобрения из топочного газа, при этом устройство содержит: зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
- зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения, и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония;
- первый реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
при этом первый реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
- сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
- второй реактор, выполненный с возможностью использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
Краткое описание графических материалов
Несмотря на любые другие формы, которые могут относиться к объему системы и способа, как описано в разделе Краткое изложение, конкретные варианты осуществления будут описаны далее исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показано схематическое представление установки для удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом установка была предназначена для производства продуктов удобрения;
на фиг. 2а показано схематическое представление блока управления выбросами NOx и БОхдля использования в установке, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 2b показан вид в разобранном состоянии блока управления выбросами, изображенного на фиг. 2а;
на фиг. 2с показано еще одно схематическое представление блока управления выбросами, изображенного на фиг. 2а и фиг. 2Ь;
на фиг. 3 показано схематическое представление одного варианта осуществления первого компонента устройства для удаления двуокиси углерода из топочного газа для использования в установке, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 4 показано схематическое представление одного варианта осуществления второго компонента устройства для удаления двуокиси углерода из топочного газа, изображенного на фиг. 3 для использования в установке, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 5 показано схематическое представление одного варианта осуществления третьего компонента устройства, изображенного на фиг. 3 и 4, предназначенного для производства удобрения, содержащего сульфат калия;
на фиг. 6 показано схематическое представление одного варианта осуществления четвертого компонента устройства, изображенного на фиг. 3 - 5, предназначенного для производства удобрения, содержащего сульфат калия; и
на фиг. 7 показано схематическое представление альтернативного варианта осуществления устройства для удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Подробное описание
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Топочный газ
Термин "топочный газ" широко используется для обозначения любого газа, выходящего в атмосферу через газоотвод, который представляет собой трубу или канал для транспортировки отработанных газов, образованных в ходе промышленных процессов или процессов горения. В общем, топочный газ
относится к отработанному газу, образованному в результате горения на электростанциях, работающих на ископаемых видах топлива, таких как уголь, нефть и газ. Тем не менее, следует понимать, что термин "топочный газ" может относиться к отработанным газам, содержащим двуокись углерода, образованным в ходе других промышленных процессов, таких как производство цемента и извести, производство стали, использования печей для сжигания отходов и технологических печей в больших перерабатывающих заводах, нефтехимических и химических заводах; а также к отработанным газам из различных типов двигателей, включая, без ограничения, дизельные двигатели, двигатели внутреннего сгорания и газотурбинные двигатели.
Состав топочного газа зависит от топлива при сжигании или типа промышленного процесса, который производит топочный газ. Топочный газ может содержать азот, двуокись углерода, окись углерода, водяной пар, кислород, углеводороды и загрязняющие вещества, такие как твердые частицы, оксиды азота (NOx) и оксиды серы (SOx).
Удаление двуокиси углерода
Способ удаления двуокиси углерода из топочного газа включает:
a) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; и
b) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
Раствор, содержащий аммоний
Термин "раствор, содержащий аммоний" относится в широком смысле к любому типу раствора, содержащего аммоний, такому как жидкий раствор, в частности водный раствор. Аммоний в растворе, содержащем аммоний, может находиться в форме ионов аммония и/или растворенных молекул аммония. Растворитель в водном растворе может представлять собой воду, деионизированную воду, воду сверхвысокой чистоты, дистиллированную воду, воду из коммунального водопровода, пластовую воду, технологическую воду, соляной раствор, перенасыщенный соляной раствор или морскую воду.
Раствор, содержащий аммоний, может быть приготовлен путем барботирования растворителя источником аммония, таким как безводным аммиачным газом, для
образования раствора гидроксида аммония. В качестве альтернативы, раствор, содержащий аммоний, может быть приготовлен путем смешивания раствора гидроксида аммония и/или раствора карбоната/бикарбоната аммония с растворителем. Предпочтительно, концентрация аммония в растворе, содержащем аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 5 % вес/об. до приблизительно 30 % вес/об.
рН раствора, содержащего аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 9 до приблизительно 11, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 9,5 до приблизительно 10,5. Следует понимать, что раствор, содержащий аммоний, самостоятельно буферизуется.
Раствор, содержащий аммоний, поддерживается при низкой температуре от приблизительно 5 °С до приблизительно 30 °С, предпочтительно от приблизительно 10 °С до приблизительно 25 °С. Раствор, содержащий аммоний, хранится при низкой температуре для снижения парциального давления аммония в свободном пространстве над раствором, содержащим аммоний. Преимущественно, низкая температура раствора, содержащего аммоний, увеличивает способность раствора, содержащего аммоний, поглощать двуокись углерода из топочного газа и удерживать двуокись углерода в растворе в виде анионов бикарбоната/карбоната, как будет описано далее.
Приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний Приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, может включать пропускание топочного газа и раствора, содержащего аммоний, через зону газожидкостного поглощения. Зона газожидкостного поглощения может быть выполнена с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония.
Учитывая видообразование системы CO2-NH3-H2O, термин "раствор бикарбоната аммония" относится к водяному раствору бикарбоната аммония, контактирующему со следующими частицами в различных относительных концентрациях, в зависимости от температуры, давления, рН и концентрации двуокиси углерода и аммония в растворе бикарбоната аммония: Н+, ОН", NH4+, HN2COO", НСО3", СО32".
Следует понимать, что приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония
облегчает поглощение двуокиси углерода (и газов SOx и NOx, как будет описано далее) в раствор, содержащий аммоний. Поглощение может представлять собой процессы физического поглощения или хемосорбции.
В процессах физического поглощения газообразная двуокись углерода растворяется в растворе, содержащем аммоний. Растворимость растворенной газообразной двуокиси углерода будет зависеть, по меньшей мере частично, от температуры и давления раствора, содержащего аммоний.
Процесс первичной хемосорбции, относящийся к поглощению двуокиси углерода в раствор, содержащий аммоний, может быть описан следующим образом:
С02 + (ЫН4)ОН(водн.) -> (NH4)HC03
или, в качестве альтернативы, как:
С02 + NH3 + Н20 -> (ЫН4)НС03(водн.)
Бикарбонат аммония является термически нестабильным и может распадаться на аммоний и двуокись углерода при температурах выше 36 °С. Соответственно, раствор, содержащий аммоний, поддерживается при температуре ниже 32 °С, предпочтительно в температурном диапазоне от приблизительно 5 °С до приблизительно 25 °С. Преимущественно, двуокись углерода лучше растворяется в растворе, содержащем аммоний, в этом температурном диапазоне.
В одном варианте осуществления раствор, содержащий аммоний, может быть распылен в зоне газожидкостного поглощения в форме аэрозоля. Аэрозоль может быть введен в зону газожидкостного поглощения в виде капель посредством распылительного сопла.
Рабочее давление распылительного сопла будет выбрано таким образом, чтобы создавать каплю, имеющую средний размер капли, выбранный для обеспечения желаемой степени переноса массы газа для достижения поглощения двуокиси углерода в растворе, содержащем аммоний, и эффективного очищения газа.
Скорость потока раствора, содержащего аммоний, через распылительное сопло будет выбрана таким образом, чтобы создавать каплю, имеющую средний
размер капли, выбранный для обеспечения желаемой степени переноса массы газа для достижения поглощения двуокиси углерода в растворе, содержащем аммоний, и эффективного очищения газа.
Распылительное сопло может быть выполнено с возможностью создания капли, имеющей средний размер капли, выбранный для обеспечения желаемой степени переноса массы газа для достижения поглощения двуокиси углерода в растворе, содержащем аммоний, и эффективного очищения газа.
Топочный газ может быть вынужден течь через зону газожидкостного поглощения в направлении, обратном направлению распыления раствора, содержащего аммоний. В качестве альтернативы, топочный газ может быть вынужден течь через зону газожидкостного поглощения в направлении, совпадающим с направлением распыления раствора, содержащего аммоний. В еще одном варианте осуществления топочный газ быть вынужден течь через зону газожидкостного поглощения в направлении, перпендикулярном направлению распыления раствора, содержащего аммоний.
Скорость потока топочного газа в зоне газожидкостного поглощения может быть выбрана таким образом, чтобы обеспечивать желаемую степень переноса массы газа для достижения поглощения двуокиси углерода в растворе, содержащем аммоний, и эффективного очищения газа.
Время пребывания топочного газа в зоне газожидкостного поглощения может быть выбрано с обеспечением желаемой степени переноса массы газа для достижения поглощения двуокиси углерода в растворе, содержащем аммоний, и эффективного очищения газа.
Отношение раствора, содержащего аммоний, к топочному газу (L/G) в зоне газожидкостного поглощения может быть выбрано с обеспечением желаемой степени массового переноса газа для достижения поглощения двуокиси углерода в раствор, содержащий аммоний, и эффективного очищения газа.
В другом варианте осуществления топочный газ может пропускаться непосредственно через раствор, содержащий аммоний.
В альтернативном варианте осуществления топочный газ может пропускаться через абсорбент относительно потока раствора, содержащего аммоний. Поток
раствора, содержащего аммоний, может иметь направление, противоположное направлению потока топочного газа через абсорбент.
Охлаждение топочного газа
Температура топочного газа, выходящего из газоотвода, может находиться в диапазоне от приблизительно 300 °С до приблизительно 800 °С, в зависимости от процесса, в ходе которого образуется топочный газ, длины газоотвода и других факторов, как будет понятно специалистам в данной области техники. Учитывая преимущества, предоставляемые хранением раствора, содержащего аммоний, при относительно низкой температуре, подобным образом может быть предпочтительно охлажден топочный газ перед его приведением в контакт с раствором, содержащим аммоний. Соответственно, перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, топочный газ может быть охлажден до температуры ниже 30 °С, в частности ниже 25 °С.
Охлаждение топочного газа может осуществляться путем расширения топочного газа в расширителе.
В качестве дополнения или альтернативы, охлаждение топочного газа может быть достигнуто путем пропускания топочного газа через один или несколько теплообменников. Теплообменники могут представлять собой охлаждаемые воздухом теплообменники или охлаждаемые водой теплообменники.
В качестве дополнения или альтернативы, охлаждение топочного газа может быть достигнуто путем смешивания топочного газа с газом с меньшей температурой. В одном варианте осуществления, охлаждение топочного газа может осуществляться путем смешивания топочного газа с аммиачным газом перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний.
Преимущественно, аммоний в получившейся в результате смеси топочного газа и аммония будет поглощен и растворен в растворе, содержащем аммоний, когда смесь топочного газа и аммония пропускают через зону газожидкостного поглощения, как описано выше.
Удаление NOx и SOx из топочного газа
Большинство положений о защите окружающей среды имеют строгие ограничения относительно количества NOx и SOx, которое может быть выпущено в атмосферу в результате выбросов топочного газа. Следовательно, для того,
чтобы соответствовать положениям относительно окружающей среды, многие источники выбросов топочного газа пропускают топочный газ через одну или несколько систем управления загрязняющими веществами для удаления или уничтожения газообразного загрязняющего вещества (газообразных загрязняющих веществ) перед выпуском топочного газа в атмосферу. Системы управления загрязняющими веществами могут быть отличными и отдельными от любого способа или системы удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Способ и система, описанные в настоящей заявке, могут быть вполне предназначены для удаления NOx и SOx из топочного газа.
В одном варианте осуществления удаление NOx и SOx из топочного газа может включать приведение топочного газа в контакт с аммонием в смесительной камере каталитического преобразователя. Смесительная камера каталитического преобразователя может представлять собой единое целое с расширителем, описанным ранее. В качестве альтернативы, смесительная камера каталитического преобразователя может быть расположена выше по потоку относительно расширителя. В другой конструкции, смесительная камера каталитического преобразователя может быть расположена ниже по потоку относительно расширителя.
Смесительная камера каталитического преобразователя может быть выполнена с возможностью способствования увеличению молекулярных столкновений между NOx и SOx и аммонием в присутствии остаточного кислорода в топочном газе. Таким образом, SOx окисляется до S03, и NOx и NH3 вступают в реакцию, образуя азот (N2) и воду. Эти продукты возникших реакций в смесительной камере каталитического преобразователя легко переносятся топочным газом и впоследствии поглощаются раствором, содержащим аммоний, когда топочный газ контактирует с раствором, содержащим аммоний, как описано выше.
Приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата
После приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония, способ удаления двуокиси углерода из топочного газа также включает приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
Термин "источник сульфата" относится в широком смысле к любой форме ионов сульфатов, способных вступать в реакцию с раствором бикарбоната аммония для образования раствора сульфата аммония. Источник сульфата может иметь форму одного или нескольких растворимых сульфатов металлов, таких как сульфаты щелочноземельных металлов, например сульфат калия и сульфат натрия. В качестве альтернативы, источник сульфата может иметь форму твердых сульфатов. К одному подходящему примеру твердых сульфатов относится, без ограничения, сульфат кальция (также известный как гипс).
В предпочтительном варианте осуществления источник сульфата может содержать гипс. Преимущественно, гипс также предоставляет источник ионов кальция, который вступает в реакцию с карбонатными ионами в растворе для образования карбоната кальция в виде твердого вещества, согласно следующей реакции:
CaS04(s) + (ЫН4)НС03(водн.) -> CaC03(s) + (NH4)S04(BOAH.)
Таким образом, двуокись углерода, удаленная из топочного газа, преобразуется в твердый карбонат кальция. Твердый карбонат кальция может быть отделен от реакционной смеси.
В одном варианте осуществления приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата включает смешивание источника сульфата с раствором бикарбоната аммония. Источник сульфата может быть смешан с раствором бикарбоната аммония в стехиометрических количествах по отношению к концентрации раствора бикарбоната аммония.
Источник сульфата может быть смешан с раствором бикарбоната аммония с помощью смесителя.
Отделение карбонатного соединения
Карбонатное соединение, образованное реакцией источника сульфата с раствором бикарбоната аммония может быть отделено от полученного в результате раствора сульфата аммония в сепараторе.
Следует понимать, что полученный в результате раствор сульфата аммония может содержать подходящее исходное вещество в процессе для производства продукта удобрения.
Соответственно, способ, описанный в данном документе, также может быть предназначен для производства удобрения (удобрений).
Удобрение
Термин "удобрение" относится в широком смысле к любому неорганическому материалу который может быть добавлен в почву для доставки одного или нескольких питательных для растений веществ, ключевых для роста растений. Удобрение может представлять собой твердое удобрение в форме гранул или порошка. В качестве альтернативы, удобрение может представлять собой жидкое удобрение.
Удобрение может представлять собой азотное удобрение, содержащее соединения аммония или нитратов. В качестве дополнения или альтернативы, удобрение может представлять собой калийное удобрение, содержащее соединения калия, такие как хлорид калия и/или сульфат калия.
Производство удобрения из топочного газа
Способ производства удобрения из топочного газа включает следующие этапы: приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний,
для образования раствора бикарбоната аммония;
приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником
сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата
аммония;
отделение карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и использование отделенного раствора сульфата аммония в качестве исходного вещества в процессе производства продукта удобрения.
Топочный газ может контактировать с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония, как было описано ранее.
Раствор бикарбоната аммония может контактировать с источником сульфата для образования карбонатного соединения (например карбоната кальция) и раствора сульфата аммония, и твердый карбонат кальция может быть отделен от раствора сульфата аммония, как было описано ранее.
Использование отделенного раствора сульфата аммония в качестве исходного вещества для удобрения
Отделенный раствор сульфата аммония может быть собран из сепаратора и подан в реактор с помощью традиционных технологий, как будет понятно специалисту в данной области техники.
Термин "исходное вещество", в частности применительно к фразе "исходное вещество для удобрения", в широком смысле относится к любому веществу, используемому в производстве удобрения.
В одном варианте осуществления раствор сульфата аммония может использоваться в качестве исходного вещества для производства удобрения, содержащего сульфат аммония. Например, раствор сульфата аммония может быть смешан с другими удобрениями, такими как фосфорные удобрения, такие как фосфорная кислота, калийные удобрения, такие как хлорид калия, сульфат калия или нитрат калия, и/или другие азотные удобрения, такие как мочевина.
Смешанное удобрение может иметь жидкую или твердую форму. Смешанное удобрение может быть перемешано с твердым материалом, таким как известь или гипс, или другим гранулирующим веществом(веществами), как будет хорошо известно специалистам в данной области техники. Смесь затем может быть высушена и обработана в соответствии с хорошо известными технологиями (например, в псевдоожиженном слое или барабанной сушилке) для образования гранулированного смешанного удобрения, содержащего сульфат аммония. В варианте осуществления раствор сульфата аммония не подвергается химической реакции, но может быть физически обработан или смешан с другими удобрениями для образования желаемого продукта удобрения.
В альтернативном варианте осуществления раствор сульфата аммония может использоваться в качестве исходного вещества для производства калийного удобрения. В этом конкретном варианте осуществления использование раствора сульфата аммония в качестве исходного вещества включает смешивание раствора сульфата аммония с нитратом калия или хлоридом калия таким образом, чтобы образовывать кристаллический сульфат калия.
В этом конкретном варианте осуществления раствор сульфата аммония может быть нагрет до температуры в диапазоне от приблизительно 40 °С до приблизительно 80 °С. Нитрат калия или хлорид калия может быть добавлен в нагретый раствор сульфата аммония в таком количестве, при котором полученный в результате раствор становится перенасыщенным. Нагретая смесь
затем может быть охлаждена до меньшей температуры (например в диапазоне от приблизительно 5 °С до приблизительно 25 °С), при этом твердые частицы сульфата калия выкристаллизовываются из раствора. Кристаллы сульфата калия могут быть отделены от полученной в результате надосадочной жидкости с помощью традиционных технологий отделения. В свою очередь, надосадочная жидкость может быть использована для производства смешанного удобрения, как описано выше.
Устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа Устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа содержит:
- зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
- зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; и
- реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
Устройство может дополнительно содержать сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
Следует понимать, что траектория потока топочного газа будет выполнена таким образом, чтобы передавать топочный газ в зону газожидкостного поглощения.
Зона газожидкостного поглощения
Термин "зона газожидкостного поглощения" в общем относится к зоне устройства, в которой происходит поглощение газа жидкостью посредством процессов физического поглощения и/или посредством процессов хемосорбции. Эта зона может содержать колонну, проход или его часть, конструкцию или сосуд, выполненные с возможностью предоставления большой площади поверхности контакта между газом и жидкостью, и с возможностью поддержания обеих фаз в интенсивном движении для способствования их смешиванию.
Зона газожидкостного поглощения может быть выполнена с возможностью пропускания топочного газа в виде параллельного потока, противоположного потока или перпендикулярного потока по отношению к раствору, содержащему аммоний.
Зона газожидкостного поглощения может представлять собой насадочную колонну, в которой раствор, содержащий аммоний, проходит в качестве пленки над обширной поверхностью насадки внутри нее, в то время как топочный газ пропускается через пустоты в насадке. Насадка может представлять собой неупорядоченную насадку или упорядоченную насадку.
Зона газожидкостного поглощения может представлять собой распылительную колонну, в которой топочный газ контактирует с аэрозолем раствора, содержащего аммоний, в виде капель.
Зона газожидкостного поглощения может представлять собой сосуд с мешалкой, в котором топочный газ захватывается и рассеивается в растворе, содержащем аммоний, в виде пузырьков.
Зона газожидкостного поглощения может быть выполнена таким образом, чтобы иметь соответствующие объем, длину и ориентацию для обеспечения достаточного времени пребывания в ней как для топочного газа, так и для раствора, содержащего аммоний, с тем чтобы двуокись углерода (и газы SOx и NOx и их возникшие катализированные продукты) могли поглощаться раствором, содержащим аммоний, в зоне газожидкостного поглощения.
Реактор для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония
Реактор может представлять собой любой сосуд, подходящий для приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
Реактор может быть оснащен смесителем для облегчения контакта между раствором бикарбоната аммония и источником сульфата. Подходящие примеры смесителей включают, без ограничения, механические мешалки, такие как пропеллерные мешалки и лопастные мешалки, статические мешалки, вращающиеся резервуарные мешалки, приводимые насосом мешалки для
потока текучей среды, и приводимые газом мешалки.
Механические мешалки особенно подходят для обеспечения рассеивания источника сульфата в растворе сульфата аммония, в частности когда источник сульфата имеет твердую форму (например, гипс).
Реактор также может быть выполнен с возможностью приема потока раствора бикарбоната аммония, направленного таким образом, чтобы очищать реактор. Таким образом, предотвращается осаждение твердых карбонатных соединений, таких как карбонат кальция, у основания реактора и они остаются взвешенными в растворе бикарбоната аммония/сульфата аммония, тем самым способствуя дальнейшему отделению карбоната кальция от раствора сульфата аммония.
Сепаратор
Сепаратор может представлять собой любой сепаратор, подходящий для отделения карбонатных соединений, в частности твердых карбонатных соединений от раствора сульфата аммония, как будет очевидно специалисту в данной области техники. Примеры подходящих сепараторов включают, без ограничения, циклоны, фильтры, такие как фильтр-прессы, сепараторы с матерчатыми фильтрами, гравитационные сепараторы и так далее.
Средство охлаждения
Устройство может дополнительно содержать средство охлаждения, расположенное выше по потоку относительно зоны газожидкостного поглощения, для охлаждения топочного газа. Средство охлаждения может иметь форму одного или нескольких теплообменников или расширителей.
Теплообменник может представлять собой любой теплообменник, такой как кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник, кожухопластинчатый теплообменник, ребристый пластинчатый теплообменник и так далее. Теплообменник может охлаждаться воздухом. В качестве альтернативы, теплообменник может использовать альтернативный охлаждающий газ или охлаждающую жидкость, такую как вода или холодильный агент, которые циркулируют по холодильному контуру и теплообменнику посредством одного или нескольких насосов.
Расширитель может представлять собой любое устройство, выполненное с возможностью расширения топочного газа, тем самым снижая его давление и
температуру. Примеры подходящих расширителей включают, без ограничения, трубки Вентури, турборасширители, клапаны, понижающие давление, и так далее.
Каталитический преобразователь
Устройство может быть дополнительно оснащено каталитическим преобразователем для удаления компонентов NOx и SOx из топочного газа. Каталитический преобразователь выполнен с возможностью ускорения молекулярных столкновений между компонентами NOx и SOx топочного газа с кислородом, водой и, необязательно, аммонием для преобразования этих компонентов в N02, NH3 и S03 соответственно. Каждая из этих последних частиц газов способна растворяться в воде и гидролизуется в N03", NH4+, и S042" в водном растворе. Преимущественно, эти гидролизованные частицы выгодно использовать в качестве продуктов удобрений.
Устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа может быть предназначено для производства удобрения из фильтрата раствора сульфата аммония.
Устройство для производства удобрения из топочного газа
Устройство для производства удобрения из топочного газа содержит:
зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения
топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования
раствора бикарбоната аммония;
- зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония;
- первый реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
при этом первый реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
- сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
- второй реактор, выполненный с возможностью использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
Устройство может дополнительно содержать средство для транспортировки раствора сульфата аммония из первого реактора во второй реактор.
Различные варианты осуществления изобретения будут описаны далее со ссылкой на фиг. 1 - 7, где подобные ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых или подобных деталей на разных фигурах.
Со ссылкой на фиг. 1 - 6, далее будет описан один вариант осуществления способа и устройства 10 для удаления двуокиси углерода из топочного газа. В этом конкретном варианте осуществления устройство 10 было предназначено для производства сульфата калия в качестве побочного продукта удобрения.
На фиг. 1 изображено смежное положение электростанции 100 (например, угольной или газовой электростанции), производящей топочный газ, с установкой 110 для производства удобрения, содержащей устройство 10, описанное в настоящем документе, для применения способа удаления двуокиси углерода из топочного газа. Установка 110 для производства удобрения содержит множество устройств 10, расположенных параллельно. Следует понимать, что подробное описание одного устройства 10 подобным образом применяется к любому из множества устройств 10, расположенных параллельно.
Топочный газ испускается из электростанции 100 посредством газоотвода 102. Газоотвод 102 может быть выполнен с возможностью нахождения в жидкостной связи с трубопроводом 112, который может быть предусмотрен для регулирования потока топочного газа между газоотводом 102 и соответствующими впускными отверстиями 12 множества устройств 10 для удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Ниже по потоку относительно впускного отверстия 12 может быть расположен каталитический преобразователь 14 для обработки газов NOx и SOx в топочном газе. Теплообменник 16 может быть расположен ниже по потоку относительно каталитического преобразователя 14 для охлаждения топочного газа до температуры ниже 30 °С. Охлажденный топочный газ затем может быть направлен в зону 18 газожидкостного поглощения, при этом охлажденный топочный газ может контактировать с раствором, содержащим аммоний, таким образом, чтобы образовывать раствор бикарбоната аммония.
Раствор бикарбоната аммония может транспортироваться из зоны 18 газожидкостного поглощения в первый реактор 20 по каналу 22. Первый реактор 20 может быть оснащен смесителем 24, таким как лопастная мешалка.
Установка 110 для производства удобрения может быть оснащена бункером 112 для хранения источника сульфата, такого как гипс. Источник сульфата может подаваться во множество первых реакторов 18 из загрузочной воронки 114, связанной с бункером 112, по конвейеру 116, такому как конвейерная лента.
Смеситель 24 может размешивать смесь источника сульфата с раствором бикарбоната аммония в первом реакторе 20 для образования реакционной смеси твердых частиц карбоната кальция, взвешенных в растворе сульфата аммония.
Реакционная смесь может транспортироваться из первого реактора 20 в сепаратор 26, такой как центрифуга или пластинчатый фильтр-пресс, по каналу 28. Возникшая суспензия, содержащая карбонат кальция, может транспортироваться по каналу 30 в резервуар-сгуститель 32 для дальнейших процессов сгущения и осаждения, которые будут очевидны специалистам в данной области техники. Отделенный раствор сульфата аммония может течь по каналу 34 в резервуар 36 для хранения. Следует понимать, что отделенный сульфат аммония может быть дополнительно обработан во втором реакторе (не изображен на фиг. 1) в качестве исходного вещества для одного или нескольких продуктов удобрений.
Увеличенное изображение каталитического преобразователя 14 и теплообменника 16 изображено на фиг. 2а - 2с.
Каталитический преобразователь 14 содержит множество последовательно расположенных цилиндрических секций 14а, 14Ь, 14с и 14d, расположенных на одной линии между впускным отверстием 12 и теплообменником 16.
В этом конкретном варианте осуществления впускное отверстие 12 образует единое целое с расширителем в виде трубки Вентури, для расширения и, тем самым, охлаждения топочного газа по меньшей мере частично перед пропусканием топочного газа через каталитический преобразователь 14. Впускное отверстие 12 также может быть оснащено клапаном 12а регулировки подачи аммония, который выполнен функционально с возможностью нахождения в жидкостной связи с линией 12а' для подачи аммония. Клапан 12а регулировки
подачи аммония регулирует поступление аммиачного газа во впускное отверстие 12 для смешивания стопочным газом перед пропусканием через каталитический преобразователь 14.
Цилиндрическая секция 14а расположена рядом с расширителем. Цилиндрическая секция 14а выполнена в виде единого целого с расширителем, тем самым дополнительно расширяя топочный газ и снижая его температуру. Цилиндрическая секция 14а оснащена направленным вверх по потоку коническим элементом 14а'. Круговое основание конического элемента 14а' немного уже внутренней окружности цилиндрических секций 14а, 14b, 14с, 14d, тем самым ограничивая прохождение топочного газа в соседнюю цилиндрическую секцию 14Ь из периметра его кругового основания конического элемента 14а'.
Цилиндрическая секция 14Ь расположена между цилиндрическими секциями 14а, 14с. Цилиндрическая секция 14Ь оснащена направленным вверх по потоку усеченным коническим элементом 14Ь'. Круговое основание усеченного конического элемента 14Ь' уже внутренней окружности цилиндрических секций 14а, 14b, 14с, 14d и немного уже кругового основания конического элемента 14а'.
Цилиндрическая секция 14с расположена между цилиндрическими секциями 14Ь, 14d. Цилиндрическая секция 14с оснащена направленным вверх по потоку цилиндрическим элементом 14с', оснащенным коническим колпачком 14Ь", выполненным с возможностью выступать в цилиндрическую секцию 14Ь. Конический колпачок 14Ь" расположен концентрически и удаленно относительно усеченного конического элемента 14Ь', тем самым образуя усеченную коническую камеру 14Ь"' в цилиндрической секции 14Ь. Цилиндрический элемент 14с' ограничивает кольцевую камеру 14с" в цилиндрической секции 14с.
Цилиндрическая секция 14d расположена между цилиндрической секцией 14с и расположенным выше по потоку концом 16а теплообменника 16. Цилиндрическая секция 14d выполнена таким образом, чтобы ограничивать цилиндрическую камеру 14d' внутри себя.
Автор настоящего изобретения считает, что путь топочного газа через последовательно расположенные цилиндрические секции 14а, 14b, 14с, 14d каталитического преобразователя 14 увеличивает молекулярные столкновения между компонентами NOx и SOx топочного газа с кислородом, водой и,
необязательно, аммонием для преобразования этих компонентов в N02, NH3 и S03 соответственно. Преобразованные частицы затем транспортируются топочным газом через теплообменник 16. Преимущественно, автор настоящего изобретения обнаружил, что каталитическое преобразование компонентов NOx и SOx топочного газа, как описано выше, уменьшает требование к подаче аммония для раствора, содержащего аммоний.
В этом конкретном варианте осуществления теплообменник 16 представляет собой охлаждаемый водой кожухотрубный теплообменник. Теплообменник имеет впускное отверстие 16с для впуска охлаждающей воды и выпускное отверстие 16d для выпуска израсходованной (нагретой) охлаждающей воды. Следует понимать, что охлаждающая вода может циркулировать по холодильному контуру или холодильной установке для регенерирования охлаждающей воды (не изображено). Также следует понимать, что для охлаждения топочного газа до температуры ниже 30 °С может использоваться любая охлаждающая жидкость или охлаждающий газ.
Охлажденный топочный газ затем может быть направлен к впускному отверстию 38 зоны 18 газожидкостного поглощения, как изображено на фиг. 3, при этом охлажденный топочный газ может контактировать с раствором, содержащим аммоний, таким образом, чтобы образовывать раствор бикарбоната аммония. Впускное отверстие 38 может быть выполнено с возможностью рассеивания струи топочного газа в зону 18 газожидкостного поглощения.
Как изображено на фиг. 3, зона 18 газожидкостного поглощения ограничена первым горизонтально расположенным сосудом 40, который находится в жидкостной связи со вторым горизонтально расположенным сосудом 42 посредством стока 44. Сток 44 расположен на конце первого сосуда 40, противоположном впускному отверстию 38. Указанный второй сосуд 42 расположен ниже указанного первого горизонтально расположенного сосуда 40 и проходит параллельно ему в вертикальном направлении. Сток 44 соединяет нижнюю стенку 46 указанного первого сосуда 40 с верхней стенкой 48 второго сосуда 42. Таким образом, газ и жидкость, накопленные на нижней стенке 46 первого сосуда 40 могут течь во второй сосуд 42.
Нижняя стенка 50 второго сосуда 42 также оснащена стоком 52, который может находится выборочно и попеременно в жидкостной связи с одним или другим из пары резервуаров 54 для хранения раствора, содержащего аммоний, и/или
раствора бикарбоната аммония. Выбор одного или другого из пары резервуаров 54 может осуществляться посредством клапана регулировки в сборе (не изображен), как будет описано далее. Сток 52 расположен на конце второго сосуда 42, противоположном по отношению к стоку 44.
При эксплуатации резервуар 54 предусмотрен для обеспечения циркуляции раствора, содержащего аммоний, по каналам 56, 58 в первый и второй сосуды 40, 42 соответственно. Резервуар 54 оснащен насосом 60 для обеспечения циркуляции раствора, содержащего аммоний, в первый и второй сосуды 40, 42 под давлением.
Канал 56 находится в жидкостной связи с распылительной трубкой 62, расположенной вдоль центральной продольной оси первого сосуда 40. Канал 58 находится в жидкостной связи с распылительной трубкой 64, расположенной вдоль центральной продольной оси второго сосуда 42. Распылительные трубки 62, 64 соответственно оснащены множеством удаленных друг от друга проходящих на 360° по радиусу линий для распыления, выполненных с возможностью подачи множества струй раствора, содержащего аммоний, в первый сосуд 40 и второй сосуд 42 соответственно.
В ходе работы, охлажденный топочный газ поступает в первый сосуд 40 через впускное отверстие 38 и направлен к противоположному концу первого сосуда 40 в виде потока, противоположного направлению группы струй раствора, содержащего аммоний, из распылительной трубки 62. Топочный газ контактирует и смешивается с раствором, содержащим аммоний, и выходит/течет через сток 44 во второй сосуд 42.
Топочный газ затем течет от одного конца второго сосуда 42 к его противоположному концу в виде потока, противоположного направлению группы струй раствора, содержащего аммоний, из распылительной трубки 64. Топочный газ контактирует и смешивается с раствором, содержащим аммоний, и выходит/течет через сток 52 в резервуар 54.
Несмотря на то, что раствор, текущий в резервуар 54, может содержать раствор бикарбоната аммония, раствор, содержащий аммоний (смешанный с раствором бикарбоната аммония) непрерывно рециркулирует по распылительным трубкам 62, 64 до тех пор, пока раствор, содержащий аммоний, не достигнет своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода. Другими
словами, раствор, содержащий аммоний, в резервуаре рециркулирует по распылительным трубкам 62, 64 до тех пор, пока он по существу не преобразуется в раствор бикарбоната аммония. Когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода, клапан регулировки в сборе может выборочно переключаться на другую пару резервуаров 54 и процесс может продолжаться. Поглощающая способность раствора, содержащего аммоний, применительно к двуокиси углерода может контролироваться любым подходящим датчиком, способным измерять концентрацию двуокиси углерода, карбоната или бикарбоната в растворе.
Когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода, раствор бикарбоната аммония из первого из резервуаров 54 затем может быть направлен в первый реактор 20 по каналу 22. Следует понимать, что когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода во втором из резервуаров 54, раствор бикарбоната аммония подобным образом будет направлен в первый реактор 20 по каналу 22.
Получившийся в результате топочный газ с удаленным С02, находящийся в свободном пространстве резервуара 54, после прохождения через первый и второй сосуды 40, 42, затем может быть выпущен в атмосферу по каналу 66.
Как изображено на фиг. 4, раствор бикарбоната аммония из зоны 18 газожидкостного поглощения может быть направлен в первый реактор 20 по каналу 22. Источник сульфата, такой как гипс, может быть смешан с раствором бикарбоната аммония посредством смесителя 24 для образования карбоната кальция и раствора сульфата аммония. Карбонат кальция может быть отделен от раствора сульфата аммония посредством сепаратора, такого как фильтр-пресс (не изображен).
Фильтрат сульфата аммония затем может использоваться в качестве исходного вещества для продукта удобрения, как будет описано далее со ссылкой на фиг. 5 и 6.
Фильтрат сульфата аммония может быть направлен во второй реактор 68 и нагрет до приблизительно 60 °С. Второй реактор 68 может быть выполнен в виде нагревательного контура 70, содержащего теплообменник 72, насос 74, сосуд 76,
содержащий хладагент, и радиатор 78. В некоторых вариантах осуществления теплообменник 72 может находится в жидкостной связи с теплообменником 16. В качестве альтернативы теплообменником 72 нагревательного контура 70 может являться теплообменник 16.
Второй реактор 68 оснащен смесителем 80 для смешивания фильтрата сульфата аммония с реагентом. В этом конкретном варианте осуществления реагент может представлять собой соль калия, такую как хлорид калия или нитрат калия. Соль калия растворима в воде и легко растворяется в нагретом фильтрате сульфата аммония, тем самым образуя нагретый перенасыщенный раствор сульфата калия.
Нагретый перенасыщенный раствор сульфата калия затем направляется в кристаллизационный сосуд 82, как изображено на фиг. 6. Кристаллизационный сосуд 82 содержит поворачивающийся сосуд 84, погруженный в ванну 86 с холодной водой, или, в качестве альтернативы, участвующий в теплообмене с холодильным агентом. Нагретый перенасыщенный раствор сульфата калия охлаждается в кристаллизационном сосуде 82. По мере снижения температуры указанного раствора, растворимость сульфата калия в растворе также снижается и начинают образовываться кристаллы и/или твердые частицы сульфата калия.
По завершении кристаллизации сульфата калия, поворачивающийся сосуд 84 может быть повернут посредством опоры 88 рычага для переливания надосадочной части раствора сульфата калия, которая может быть впоследствии использована в качестве исходного вещества для других продуктов удобрений, как будет очевидно специалистам в данной области техники. Твердые частицы (кристаллы) сульфата калия затем могут быть собраны из поворачивающегося сосуда 84, высушены, например в барабанной сушилке, и затем отправлены на хранение.
Как показано на фиг. 7, на ней изображен альтернативный вариант осуществления устройства 10' для удаления двуокиси углерода из топочного газа.
Топочный газ испускается из двигателя 100' по газоотводу 102. Температура топочного газа может варьироваться в зависимости от источника топлива, используемого для сгорания в двигателе 100' и исходного соотношения воздуха к топливу, но для наглядности температура топочного газа, выпущенного из
двигателя 100', составляет приблизительно 470 °С. Прохождение топочного газа через газоотвод 102 может охлаждать топочный газ до приблизительно 170 °С. Газоотвод 102 может быть выполнен с возможностью нахождения в жидкостной связи с охлаждаемым воздухом теплообменником 11, расположенным для охлаждения топочного газа от приблизительно 170 °С до приблизительно 80 °С. Устройство 10' дополнительно содержит охлаждаемый водой теплообменник 13, выполненный за охлаждаемым воздухом теплообменником 11. Топочный газ проходит от охлаждаемого воздухом теплообменника 11 к охлаждаемому водой теплообменнику 13, при этом температура топочного газа дополнительно снижается благодаря прохождению через охлаждаемый водой теплообменник 13 до приблизительно 23 °С.
Охлажденный топочный газ затем пропускается в трубчатый сосуд 15 и смешивается с холодным аммиачным газом из аммиачной холодильной установки 21. Аммоний, полученный из свободного пространства сосуда 54 по каналу 25, также может смешиваться с охлажденным топочным газом. В результате экзотермической реакции между компонентами в охлажденном топочном газе и аммонием, температура смеси топочного газа и аммония повышается до приблизительно 33 °С при ее выходе из трубчатого сосуда 15.
Смесь топочного газа и аммония затем может быть направлена к впускному отверстию 38 зоны 18 газожидкостного поглощения, где смесь топочного газа и аммония контактирует с раствором, содержащим аммоний, таким образом, чтобы образовывать раствор бикарбоната аммония. Впускное отверстие 38 может быть выполнено с возможностью рассеивания струи смеси топочного газа и аммония в зону 18 газожидкостного поглощения.
Зона 18 газожидкостного поглощения содержит первый горизонтально расположенный сосуд 40, который находится в жидкостной связи со вторым горизонтально расположенным сосудом 42 посредством стока 44. Сток 44 расположен на конце первого сосуда 40, противоположном по отношению к впускному отверстию 38. Указанный второй сосуд 42 расположен ниже указанного первого горизонтально расположенного сосуда 40 и проходит параллельно ему в вертикальном направлении. Сток 44 соединяет нижнюю стенку 46 указанного первого сосуда 40 с верхней стенкой 48 второго сосуда 42. Таким образом, газ и жидкость, накопленные на нижней стенке 46 первого сосуда 40, текут во второй сосуд 42.
Нижняя стенка 50 второго сосуда 42 также оснащена стоком 52, который может находится выборочно и попеременно в жидкостной связи с одним или другим из пары резервуаров 54 для хранения раствора, содержащего аммоний, и/или раствора бикарбоната аммония. Выбор одного или другого из пары резервуаров 54 может осуществляться посредством клапана регулировки в сборе. Сток 52 расположен на конце второго сосуда 42, противоположном по отношению к стоку 44.
При эксплуатации резервуар 54 предусмотрен для обеспечения циркуляции раствора, содержащего аммоний, по каналам 56, 58 в первый и второй сосуды 40, 42 соответственно. Резервуар 54 оснащен насосом 60 для обеспечения циркуляции раствора, содержащего аммоний, в первый и второй сосуды 40, 42 под давлением.
Канал 56 находится в жидкостной связи с распылительной трубкой (не изображена), расположенной вдоль центральной продольной оси первого сосуда 40. Канал 58 находится в жидкостной связи с распылительной трубкой (не изображена), расположенной вдоль центральной продольной оси второго сосуда 42. Распылительные трубки, как было описано ранее, соответственно оснащены множеством удаленных друг от друга проходящих на 360° по радиусу линий для распыления, выполненных с возможностью подачи множества струй раствора, содержащего аммоний, в первый сосуд 40 и второй сосуд 42 соответственно.
В ходе работы, охлажденная смесь топочного газа и аммония поступает в первый сосуд 40 через впускное отверстие 38 и направляется к противоположному концу первого сосуда 40 в виде потока, противоположного направлению группы струй раствора, содержащего аммоний. Топочный газ контактирует и смешивается с раствором, содержащим аммоний, и выходит/течет через сток 44 во второй сосуд 42. Обычно, температура газожидкостной смеси, выходящей из первого сосуда 40, составляет приблизительно 34 °С.
Топочный газ затем течет от одного конца второго сосуда 42 к его противоположному концу в виде потока, противоположного направлению группы струй раствора, содержащего аммоний. Топочный газ контактирует и смешивается с раствором, содержащим аммоний, и выходит/течет через сток 52 в резервуар 54. Обычно, температура газожидкостной смеси, выходящей из второго сосуда, составляет приблизительно 35 °С.
Несмотря на то, что раствор, текущий в резервуар 54, может содержать раствор бикарбоната аммония, раствор, содержащий аммоний (смешанный с раствором бикарбоната аммония), непрерывно рециркулирует по каналам 56, 58 и первому и второму сосудам 40, 42 до тех пор, пока раствор, содержащий аммоний, не достигнет своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода. Другими словами, раствор, содержащий аммоний, в резервуаре рециркулирует по каналам 56, 58 и первому и второму сосудам 40, 42 до тех пор, пока он по существу не преобразуется в раствор бикарбоната аммония. Когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода, клапан регулировки в сборе может выборочно переключаться на другую пару резервуаров 54 и процесс может продолжаться. Поглощающая способность раствора, содержащего аммоний, применительно к двуокиси углерода может контролироваться любым подходящим датчиком, способным измерять концентрацию двуокиси углерода, карбоната или бикарбоната в растворе.
Температура раствора бикарбоната аммония в резервуаре 54 может поддерживаться ниже 30 °С. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 7, раствор бикарбоната аммония в резервуаре 54 может охлаждаться посредством циркуляции указанного раствора по теплообменнику 19, где он участвует в теплообмене с холодильным агентом, предпочтительно аммиачным холодильным агентом, из аммиачной холодильной установки 21. Аммиачная холодильная установка 21 может подавать аммиачный газ в трубчатый сосуд 15 по каналу 23.
Когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода, раствор бикарбоната аммония из первого из резервуаров 54 затем может быть направлен в первый реактор 20 по каналу 22. Следует понимать, что когда раствор, содержащий аммоний, достигает своей поглощающей способности применительно к двуокиси углерода во втором из резервуаров 54, раствор бикарбоната аммония подобным образом будет направлен в первый реактор 20 по каналу 22.
Получившийся в результате топочный газ с удаленным С02, находящийся в свободном пространстве резервуара 54, после прохождения через первый и второй сосуды 40, 42, затем может быть выпущен в атмосферу по каналу 66. Следует понимать, что топочный газ с удаленным С02 необязательно может быть пропущен через скруббер перед выпуском в атмосферу.
Источник сульфата, такой как гипс, может быть смешан с раствором бикарбоната аммония в первом реакторе 20 посредством смесителя 24 для образования карбоната кальция и раствора сульфата аммония. Раствор карбоната кальция-бикарбоната аммония может передаваться с помощью насоса 17 для подачи жидкости в сепаратор, такой как как фильтр-пресс (не изображен).
Как очевидно из вышеизложенного описания, процесс согласно настоящему изобретению способствует уменьшению выбросов парниковых газов (т.е. двуокиси углерода) по сравнению с традиционными методами обработки топочного газа.
Финансовый инструмент, пользующийся спросом согласно Схеме торговли квотами на выброс парниковых газов (ETS), может быть создан путем совмещения установки для производства удобрения и источника выбросов топочного газа, такого как промышленная электростанция, таким образом, при котором можно легко применять процессы согласно настоящему изобретению. Инструмент может представлять собой, например, одно из перечисленного: кредит на выброс углерода, компенсацию выбросов углерода или сертификат на возобновляемую энергию. В общем, такие инструменты пользуются спросом на рынке, предусмотренном для противодействия выбросам парниковых газов посредством политики ограничения и торговли квотами на выбросы, при которой общий объем выбросов 'ограничен' на объем, ниже ограниченного предела, распределяются квоты и разрешается торговля для того, чтобы позволить рынку найти наиболее дешевый способ обеспечения всех необходимых сокращений выбросов. Как киотский протокол, так и ETS Европейского Союза основаны на этой политике.
Далее приведен один пример создания кредитов путем использования установки для производства удобрения. Лицо в промышленно развитой стране желает получить кредиты от проекта "Механизм экологически чистого развития" (CDM), согласно европейской ETS. Лицо участвует в постройке установки для производства удобрения, применяющей процессы согласно настоящему изобретению, в непосредственной близости от источника выбросов топочного газа. Затем лицу могут быть выданы кредиты (или единицы сертифицированных сокращений выбросов, где каждая единица эквивалентна сокращению одной метрической тонны С02 или ее эквиваленту). Количество выданных CER основано на измеряемой разнице между базовым и фактическим объемами
выбросов. Автор настоящей заявки ожидает, что компенсации или кредиты, подобные CER, скоро будут доступны лицам, инвестирующим в выработку энергии с низким выделением углерода в странах с развитой промышленностью, и эти компенсации или кредиты могут создаваться подобным образом.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что многочисленные изменения и/или модификации могут быть применены к изобретению, как показано на конкретных вариантах осуществления, без отступления от сути или объема изобретения, как описано в широком смысле. Следовательно, настоящие варианты осуществления следует расценивать во всех аспектах как наглядные и не ограничивающие.
Следует понимать, что если настоящая заявка ссылается на любую публикацию известного уровня техники, такая ссылка не является признанием того факта, что публикация является частью общеизвестных сведений в данной области техники, в Австралии или любой другой стране.
В следующей формуле изобретения и в предыдущем описании изобретения, если в контексте не указано иначе путем прямого заявления или необходимого подразумеваемого положения, слово "содержать" или его варианты, такие как "содержит" или "содержащий", используются в широком смысле, т.е. для уточнения наличия заявленных признаков, но не исключая наличия или добавления других признаков в различных вариантах осуществления изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом способ включает:
a) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; и
b) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап извлечения карбонатного соединения путем отделения карбоната кальция от раствора сульфата аммония.
3. Способ по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что раствор, содержащий аммоний, представляет собой гидроксид аммония.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что концентрация аммония в растворе, содержащем аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 5 % вес/об. до приблизительно 30 % вес/об.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что рН раствора, содержащего аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 9 до приблизительно 11.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температура раствора, содержащего аммоний, составляет от приблизительно 5 °С до приблизительно 30 °С.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что температура раствора, содержащего аммоний, составляет от приблизительно 10 °С до приблизительно 25 °С.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, включает пропускание топочного газа и раствора, содержащего аммоний, через зону газожидкостного поглощения.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что раствор, содержащий аммоний, распыляют в зоне газожидкостного поглощения в виде аэрозоля.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что аэрозоль вводят в зону газожидкостного поглощения в виде капель посредством распылительного сопла.
11. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, обратном направлению распыления раствора, содержащего аммоний.
12. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, совпадающим с направлением распыления раствора, содержащего аммоний.
13. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, перпендикулярном направлению распыления раствора, содержащего аммоний.
14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что топочный газ может быть пропущен непосредственно через раствор, содержащий аммоний.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, топочный газ охлаждают до температуры ниже 30 °С.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает расширение топочного газа с помощью расширителя.
17. Способ по п. 15 или п. 16, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает пропускание топочного газа через один или несколько теплообменников.
18. Способ по любому из пп. 15 - 17, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает смешивание топочного газа с газом с пониженной температурой.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что газ с пониженной температурой представляет собой аммиачный газ.
20. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает удаление NOx и SOx из топочного газа, при этом перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, топочный газ пропускают через смесительную камеру каталитического преобразователя для преобразования NOx и SOx в N02, NH3 и S03.
21. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонатное соединение представляет собой карбонат кальция.
22. Устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом устройство содержит:
зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения, и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; и реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
24. Устройство по п. 22 или п. 23, отличающееся тем, что устройство содержит средство охлаждения для охлаждения топочного газа перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, в зоне газожидкостного поглощения.
25. Устройство по любому из пп. 22 - 24, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит расширитель, расположенный выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного
23.
поглощения.
26. Устройство по любому из пп. 22 - 25, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит теплообменник, расположенный выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного поглощения.
27. Устройство по любому из пп. 22 - 26, отличающееся тем, что устройство содержит смесительную камеру каталитического преобразователя для преобразования NOx и SOx в N02, NH3 и S03, при этом указанная смесительная камера каталитического преобразователя расположена выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного поглощения.
28. Устройство по любому из пп. 22 - 27, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит насадочную колонну.
29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что насадка в насадочной колонне представляет собой неупорядоченную насадку или упорядоченную насадку.
30. Устройство по любому из пп. 22 - 27, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит распылительную колонну.
31. Устройство по любому из пп. 22 - 27, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит горизонтально расположенный сосуд, имеющий первый конец и второй конец, при этом впускное отверстие для впуска топочного газа расположено на первом конце или вблизи него и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония расположено на втором конце или вблизи него; и распылительную трубку, расположенную вдоль центральной продольной оси указанного сосуда, при этом распылительная трубка оснащена множеством удаленных друг от друга радиальных линий для распыления, выполненных с возможностью подачи при эксплуатации множества струй раствора, содержащего аммоний, в указанный сосуд, при этом открытый конец распылительной трубки ограничивает впускное отверстие для впуска раствора, содержащего аммоний.
32. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония находится в жидкостной связи с
26.
резервуаром для раствора, содержащего аммоний, таким образом, чтобы раствор бикарбоната аммония, образованный в зоне газожидкостного поглощения, выходил в резервуар и там смешивался с раствором, содержащим аммоний, при этом устройство дополнительно содержит средство для рециркуляции смеси раствора бикарбоната аммония/раствора, содержащего аммоний, к открытому концу распылительной трубки.
33. Устройство по любому из пп. 22 - 32, отличающееся тем, что карбонатное соединение представляет собой карбонат кальция.
34. Способ производства удобрения из топочного газа, при этом способ включает:
a) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
b) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
c) отделение карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
о!) использование отделенного раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
35. Система производства удобрения из топочного газа, при этом система содержит:
зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; первый реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом первый реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
второй реактор, выполненный с возможностью использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
36. Способ создания финансового инструмента, пользующегося спросом согласно Схеме торговли квотами на выброс парниковых газов (ETS), при этом способ включает этап применения способа удаления двуокиси углерода из топочного газа, определенного в любом из пп. 1-21.
37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что финансовый инструмент содержит одно из перечисленного: кредит на выброс углерода, компенсацию выбросов углерода или сертификат на возобновляемую энергию.
36.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ для региональной стадии
1. Способ удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом способ включает:
a) охлаждение топочного газа до температуры ниже 30 °С;
b) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; и
c) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает этап извлечения карбонатного соединения путем отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
3. Способ по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что раствор, содержащий аммоний, представляет собой гидроксид аммония.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что концентрация аммония в растворе, содержащем аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 5 % вес/об. до приблизительно 30 % вес/об.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что рН раствора, содержащего аммоний, находится в диапазоне от приблизительно 9 до приблизительно 11.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что температура раствора, содержащего аммоний, составляет от приблизительно 5 °С до приблизительно 30 °С.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что температура раствора, содержащего аммоний, составляет от приблизительно 10 °С до приблизительно 25 °С.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, включает пропускание топочного газа и раствора, содержащего аммоний, через
зону газожидкостного поглощения.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что раствор, содержащий аммоний, распыляют в зоне газожидкостного поглощения в виде аэрозоля.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что аэрозоль вводят в зону газожидкостного поглощения в виде капель посредством распылительного сопла.
11. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, обратном направлению распыления раствора, содержащего аммоний.
12. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, совпадающим с направлением распыления раствора, содержащего аммоний.
13. Способ по п. 9 или п. 10, отличающийся тем, что течение топочного газа осуществляется через зону газожидкостного поглощения в направлении, перпендикулярном направлению распыления раствора, содержащего аммоний.
14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что топочный газ может быть пропущен непосредственно через раствор, содержащий аммоний.
15. Способ по любому из пп. 1 - 14, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает расширение топочного газа с помощью расширителя.
16. Способ по любому из пп. 1 -14, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает пропускание топочного газа через один или несколько теплообменников.
17. Способ по любому из пп. 1 - 14, отличающийся тем, что охлаждение топочного газа включает смешивание топочного газа с газом с пониженной температурой.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что газ с пониженной температурой представляет собой аммиачный газ.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
дополнительно включает удаление NOx и SOx из топочного газа, при этом перед приведением топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, топочный газ пропускают через смесительную камеру каталитического преобразователя для преобразования NOx и SOx в N02, NH3 и S03.
20. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонатное соединение представляет собой карбонат кальция.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что источник сульфата представляет собой сульфат кальция.
22. Устройство для удаления двуокиси углерода из топочного газа, при этом устройство содержит:
средство охлаждения топочного газа до температуры ниже 30 °С; зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения, и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; и реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония.
23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония.
24. Устройство по п. 22 или п. 23, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит расширитель, расположенный выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного поглощения.
23.
25. Устройство по любому из пп. 22 - 24, отличающееся тем, что средство охлаждения содержит теплообменник, расположенный выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного поглощения.
26. Устройство по любому из пп. 22 - 25, отличающееся тем, что устройство содержит смесительную камеру каталитического преобразователя для преобразования NOx и SOx в N02, NH3 и S03, при этом указанная смесительная камера каталитического преобразователя расположена выше по потоку относительно впускного отверстия для топочного газа зоны газожидкостного поглощения.
27. Устройство по любому из пп. 22 - 26, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит насадочную колонну.
28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что насадка в насадочной колонне представляет собой неупорядоченную насадку или упорядоченную насадку.
29. Устройство по любому из пп. 22 - 26, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит распылительную колонну.
30. Устройство по любому из пп. 22 - 26, отличающееся тем, что зона газожидкостного поглощения содержит горизонтально расположенный сосуд, имеющий первый конец и второй конец, при этом впускное отверстие для впуска топочного газа расположено на первом конце или вблизи него и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония расположено на втором конце или вблизи него; и распылительную трубку, расположенную вдоль центральной продольной оси указанного сосуда, при этом распылительная трубка оснащена множеством удаленных друг от друга радиальных линий для распыления, выполненных с возможностью подачи при эксплуатации множества струй раствора, содержащего аммоний, в указанный сосуд, при этом открытый конец распылительной трубки ограничивает впускное отверстие для впуска раствора, содержащего аммоний.
31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония находится в жидкостной связи с резервуаром для раствора, содержащего аммоний, таким образом, чтобы раствор бикарбоната аммония, образованный в зоне газожидкостного
23.
поглощения, выходил в резервуар и там смешивался с раствором, содержащим аммоний, при этом устройство дополнительно содержит средство для рециркуляции смеси раствора бикарбоната аммония/раствора, содержащего аммоний, к открытому концу распылительной трубки.
32. Устройство по любому из пп. 22-31, отличающееся тем, что карбонатное соединение представляет собой карбонат кальция.
33. Способ производства удобрения из топочного газа, при этом способ включает:
a) охлаждение топочного газа до температуры ниже 30 °С;
b) приведение топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония;
c) приведение раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
о!) отделение карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
е) использование отделенного раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
34. Система производства удобрения из топочного газа, при этом система содержит:
средство охлаждения топочного газа до температуры ниже 30 °С; зону газожидкостного поглощения, выполненную с возможностью приведения топочного газа в контакт с раствором, содержащим аммоний, для образования раствора бикарбоната аммония; зону газожидкостного поглощения, имеющую соответствующие впускные отверстия для впуска топочного газа и раствора, содержащего аммоний, в зону газожидкостного поглощения и выпускное отверстие для выпуска раствора бикарбоната аммония; первый реактор, выполненный с возможностью приведения раствора бикарбоната аммония в контакт с источником сульфата для образования карбонатного соединения и раствора сульфата аммония; при этом первый реактор имеет соответствующие впускные отверстия для впуска раствора бикарбоната аммония и источника сульфата в реактор и выпускное отверстие для выпуска карбонатного соединения и раствора сульфата аммония;
сепаратор для отделения карбонатного соединения от раствора сульфата аммония; и
второй реактор, выполненный с возможностью использования раствора сульфата аммония в процессе производства продукта удобрения.
35. Способ создания финансового инструмента, пользующегося спросом согласно Схеме торговли квотами на выброс парниковых газов (ETS), при этом способ включает этап применения способа удаления двуокиси углерода из топочного газа, определенного в любом из пп. 1-21.
36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что финансовый инструмент содержит одно из перечисленного: кредит на выброс углерода, компенсацию выбросов углерода или сертификат на возобновляемую энергию.
35.
35.
35.
35.
35.
35.
35.
35.
(19)
(19)
(19)
-4-
-3-
-29-
-3-
-3-
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ