Способ и устройство для уменьшения количества нитрозаминов, образующихся при удалении со2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА НИТРОЗАМИНОВ,ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ УДАЛЕНИИ СО 2 ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОДНОГО РАСТВОРА АМИНА Изобретение относится к способу уменьшения количества нитрозаминов, которые образуются при удалении СО 2 из отходящих газов при использовании водного раствора амина. В соответствии с изобретением субпоток водного раствора амина, содержащий нитрозамины, отводят из контура циркуляции промывной жидкости и концентрируют в результате выпаривания воды и низкокипящих компонентов. Концентрированный раствор амина сохраняют при температуре кипения в устройстве, в котором жидкая фаза и паровая фаза находятся в контакте друг с другом, и между фазами устанавливается паро/жидкостное равновесие. Паровую фазу в устройстве облучают при использовании УФ-излучения, что обеспечивает разложение нитрозаминов, поступающих в паровую фазу. Концентрированный раствор амина отправляют обратно в контур циркуляции промывной жидкости после обработки в устройстве. Изобретение также включает установку для реализации способа.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ (DE) Данное изобретение относится к способу уменьшения количества нитрозаминов, образующихся при удалении CO2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина. Как известно из литературы, при удалении CO2 из дымовых газов от электростанций, работающих с использованием ископаемых топлив, образуются нитрозамины. Данные нитрозамины представляют собой продукт реакций между газообразными компонентами NOx, присутствующими в дымовых газах, и аминами, присутствующими в растворителях для газоочистки при удалении СО 2. В соответствии с информацией, доступной на сегодняшний день, данные реакции предпочтительно протекают с вторичными аминами, которые всегда присутствуют в промышленно синтезированных аминах. В дополнение к этому, первичные амины объединяются с кислородом, присутствующим в дымовых газах, с образованием продуктов разложения, которые также включают вторичные амины. Поэтому можно определенно считать, что нитрозамины образуются в водном растворе амина, а также накапливаются в нем вне зависимости от того, какие амины - первичные, вторичные или третичные - будут использоваться для газоочистки при удалении CO2. Нитрозамины считаются канцерогенными веществами. Поэтому необходимо обеспечить ограничение уровня содержания нитрозаминов в растворе амина той степенью, при которой нитрозаминовые соединения не выпускаются совместно с дымовыми газами из газоочистки при удалении CO2. До тех пор,пока концентрация нитрозамина в растворе амина будет невелика, вторичная ступень газоочистки, установленная в колонне абсорбции CO2, всегда обеспечит промывание нитрозаминов обратным потоком и их сохранение в растворе. Однако в случае продолжения увеличения концентрации нитрозаминов существует опасность того, что нитрозамины получат возможность поступать в отходящий газ электростанции. Как известно, нитрозамины разлагаются в атмосфере, что уменьшает угрозу для окружающей среды, но вызывает сомнение, будут ли нитрозамины разлагаться в атмосфере достаточно быстро. В сопоставлении с отходящими газами, состоящими, по существу, из азота, нитрозамины имеют значительно более высокую молекулярную массу, соответственно с высокой температурой кипения и поэтому имеют тенденцию к оседанию в грунте, поскольку они тяжелее, чем воздух. Для охраны здоровья и соблюдения техники безопасности, а также для защиты окружающей среды необходимо обеспечить, чтобы никакие нитрозамины не поступали бы в окружающую среду из контура циркуляции растворителя. Этого можно добиться, как упоминалось выше, при ограничении концентрации нитрозаминов в контуре циркуляции растворителя и предотвращении ее беспрепятственного увеличения в растворе амина. В связи с этим цель настоящего изобретения заключается в предложении технически простого и надежного способа уменьшения концентрации нитрозаминов, которые образуются при удалении CO2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина, и в предотвращении их накапливания в промывной жидкости. Предмет изобретения и решение данной проблемы заключаются в способе, соответствующем п.1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением субпоток водного раствора амина, содержащий нитрозамины, ответвляют от контура циркуляции промывной жидкости и концентрируют в результате выпаривания воды и низкокипящих компонентов. После этого концентрированный раствор амина остается на уровне температуры кипения в устройстве, в котором жидкая фаза и газовая фаза находятся в контакте друг с другом, и между фазами устанавливается парожидкостное равновесие. Газовую фазу внутри аппарата облучают с использованием УФ-излучения, в результате чего разлагаются нирозамины,которые поступили в паровую фазу. После обработки концентрированный раствор амина, который в значительной степени освободили от нитрозаминов, возвращают в контур циркуляции промывной жидкости. Способ, соответствующий изобретению, использует открытие того, что нитрозамины разлагаются под воздействием УФ-излучения. Однако необходимо принимать во внимание то, что время пребывания и/или время обработки при использовании УФ-излучения, требуемые для разложения нитрозамина, являются продолжительными, и что температура кипения получающихся в результате нитрозаминов является намного более высокой, чем температура кипения растворителя, так что пар содержит только низкую концентрацию нитрозаминов из внутреннего пространства аминового скруббера. Поэтому в соответствии с изобретением УФ-излучение ограничивают количеством жидкости, отводимой от контура циркуляции промывной жидкости, которую в значительной степени концентрируют в результате выпаривания воды и низкокипящих компонентов до проведения обработки с использованием УФ-излучения. Вследствие концентрирования раствора амина до УФ-облучения умеренно летучие нитрозамины присутствуют в намного более высокой концентрации в паровой фазе, где после этого их подвергают воздействию УФ-облучения и разлагают. Жидкая фаза и паровая фаза во время УФ-облучения паровой фазы находятся в парожидкостном равновесии. Нитрозамины исчезают из паровой фазы вследствие того, что испарившиеся молекулы нитрозаминов разлагаются под воздействием УФ-излучения, и новые молекулы нитрозаминов поступают в паровую фазу из жидкой фазы в результате нового установления парожидкостного равновесия. Данным образом можно обеспечить разложение основной части молекул нитрозаминов, присутствующих в концентрированном растворе амина, за достаточно продолжительное время выдержки. Способ, соответствующий изобретению, может быть реализован таким образом, что нитрозамины разлагаются в результате УФ-облучения паровой фазы в аппарате в количестве, соответствующем, по меньшей мере, количеству, образовавшемуся вновь в результате газоочистки дымовых газов. Пары, образовавшиеся при концентрировании раствора амина, содержащего нитрозамины, отправляют на рецикл в контур циркуляции жидкости газоочистки. В результате уменьшения давления паров они могут быть введены в отстойник регенерационной колонны. Пары также могут быть сконденсированы и возвращены в контур циркуляции жидкости в виде конденсата. Испарение и последующее УФоблучение могут быть проведены при избыточном давлении или в альтернативном варианте также и при давлении менее чем 1 бар. В п.5 формулы изобретения описывается один предпочтительный вариант осуществления способа,соответствующего изобретению. Во время первой рабочей фазы субпоток водного раствора амина, наполненного нитрозаминами, ответвляют от контура циркуляции промывной жидкости и отправляют в устройство, включающее контейнер для приема жидкости, паровое пространство и испаритель. Воду и низкокипящие компоненты выпаривают из раствора амина в контейнере и пары и отправляют на рецикл в контур циркуляции промывной жидкости. После достижения предварительно определенной концентрации амина течение жидкости в аппарат прерывают или дросселируют, по меньшей мере, до предельного значения, приближающегося к нулю. В то же самое время теплопроизводительность испарителя уменьшают в той степени, чтобы рабочее давление оставалось бы постоянным, и количество водяного пара, удаленного из испарителя, также уменьшают до расхода, приближающегося к предельной величине ноль. Данное рабочее состояние сохраняют во время облучения парового пространства при использовании УФ-излучения. Время выдержки может составлять 100 ч и более, но в общем случае достаточным является время выдержки в диапазоне приблизительно от 10 до 20 ч. При достаточно продолжительном времени выдержки в диапазоне от 10 до 20 ч, например, можно обеспечить разложение основной части молекул нитрозаминов, содержащихся в концентрированном растворе амина. Первая рабочая фаза используется, по существу, для выпаривания воды, присутствующей в растворе амина. Первая рабочая фаза описывает нестационарный способ выпаривания с последующей полунепрерывной операцией, на которой упаривают точно то же количество раствора, как то, которое подают в аппарат. Умеренно летучие соединения собираются в жидкой фазе. В полунепрерывном состоянии массовые количества амина в паровой фазе (измеряемые в мас.%) и расход амина, подаваемого в аппарат совместно с потоком жидкости, ответвляемым от контура циркуляции промывной жидкости, являются идентичными. Это приводит к увеличению концентрации амина в растворе в аппарате. Вследствие того,что температура кипения аминов, подобная температуре кипения нитрозаминов и намного выше, чем у воды, температура кипения раствора становится более высокой при большей концентрации амина в полунепрерывном состоянии. Первую рабочую фазу концентрирования раствора амина предпочтительно сохраняют вплоть до того, когда количественный расход амина, удаляемый совместно с паром, будет соответствовать приблизительно количественному расходу амина, подаваемому в аппарат совместно с потоком жидкости, ответвляемым от контура циркуляции промывной жидкости. После этого в паровой фазе устанавливается наибольшая концентрация нитрозамина. По способу, соответствующему изобретению, можно простым и надежным образом сохранять нитрозамины, которые образуются в растворе амина, на низком уровне концентрации. Соответствующий изобретению способ разложения нитрозамина в результате воздействия УФ-излучения также может быть реализован в оборудовании, которое предусматривают для удаления высококипящих продуктов разложения. Данные модули оборудования, которые также известны под наименованием установок для регенерации, функционируют в полунепрерывном режиме и в течение периода времени, например, в диапазоне от 100 до 200 ч в зависимости от конструкции. Они могут быть снабжены установкой для УФизлучения в дополнение к устройству для удаления нитрозаминов. Дополнительное время выдержки в 20 ч, например, для разложения нитрозаминов не имеет большого значения при полунепрерывном функционировании оборудования, описывающегося в данном случае, а также не оказывает какого-либо большого воздействия на размер оборудования. Способ, соответствующий изобретению, обеспечивает возможность недорогого снабжения дополнительной функцией установок для регенерации, которые функционируют в соответствии с принципом испарителя и разработаны для очистки раствора амина в целях удаления высококипящих компонентов. Предмет изобретения также представляет собой установку, соответствующую п.8 формулы изобретения, для реализации способа, описывающегося в данном изобретении. Данная установка включает в соответствии с изобретением газовый скруббер для удаления СО 2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина, контур циркуляции промывной жидкости, предусмотренный для газового скруббера, и устройства для удаления нитрозаминов, которые образуются при аминовой газоочистке дымовых газов. Данный аппарат включает закрытый контейнер, включающий жидкостное пространство,паровое пространство и испаритель, и соединяется с контуром циркуляции промывной жидкости. В соответствии с изобретением паровое пространство снабжают устройством для облучения паровой фазы при использовании УФ-излучения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ уменьшения количества нитрозаминов, которые образуются при удалении CO2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина, в котором часть водного раствора амина, содержащего нитрозамины, отводят из контура циркуляции промывной жидкости и концентрируют в результате выпаривания воды и низкокипящих компонентов; концентрированный раствор амина сохраняют при температуре кипения в устройстве, в котором жидкая фаза и паровая фаза находятся в контакте друг с другом, и между фазами устанавливается паро/жидкостное равновесие; паровую фазу в устройстве облучают с использованием УФ-излучения, что обеспечивает разложение нитрозаминов, поступающих в паровую фазу; и концентрированный раствор амина после обработки в устройстве отправляют обратно в контур циркуляции промывной жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате УФ-облучения паровой фазы в устройстве нитрозамины разлагаются в количестве, которое соответствует, по меньшей мере, количеству нитрозаминов, образовавшемуся в результате газоочистки дымовых газов. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что пары, которые получают при концентрировании раствора амина, наполненного нитрозаминами, отправляют обратно в контур циркуляции промывной жидкости. 4. Способ по любому одному из пп.1-3, отличающийся тем, что во время первой рабочей фазы концентрирования субпоток водного раствора амина, содержащего нитрозамины, отводят из контура циркуляции промывной жидкости и отправляют в устройство, которое включает контейнер для приема жидкости, паровое пространство и испаритель; воду и низкокипящие компоненты выпаривают из раствора амина в контейнере и пары отправляют обратно в контур циркуляции промывной жидкости; после достижения предварительно определенной концентрации амина подачу жидкости в устройство прекращают или дросселируют до значения, приближающегося к нулю, а теплопроизводительность испарителя уменьшают до такой степени, чтобы рабочее давление оставалось постоянным, и количество водяного пара, удаленного из испарителя, уменьшают до скорости потока, который приближается к нулю; и данное рабочее состояние сохраняют во время облучения парового пространства с использованием УФ-излучения. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что первую рабочую фазу осуществляют вплоть до того, как скорость потока амина, удаленного совместно с паром, будет приблизительно соответствовать скорости потока амина, подаваемого в указанное устройство совместно с потоком жидкости, отводимым из контура циркуляции промывной жидкости. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что УФ-облучение паровой фазы осуществляют в течение периода времени, доходящего вплоть до 100 ч, предпочтительно находящегося в диапазоне от 30 мин до 30 ч. 7. Способ по любому одному из пп.4-6, отличающийся тем, что указанное устройство дополнительно используют для отделения высококипящих примесей из раствора амина. 8. Система для осуществления способа по любому одному из пп.1-7, включающая газовый скруббер для удаления CO2 из дымовых газов при использовании водного раствора амина; контур циркуляции промывной жидкости, предназначенный для газового скруббера; и устройство для удаления нитрозаминов, которые образуются при аминовой газоочистке дымовых газов,в которой указанное устройство содержит закрытый контейнер, включающий жидкостное пространство, паровое пространство и испаритель, причем устройство соединено с контуром циркуляции промывной жидкости, и паровое пространство снабжено устройством для облучения паровой фазы с использованием УФ-излучения.