CN102151473B - 氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺 - Google Patents

Abstract

一种氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺，包括稀氨水供给装置等，二氧化碳吸收塔包括罐体等，罐体顶部设有排气管，稀氨水供给装置通过管路与第一喷淋装置连接，引风机通过管路与第一换热器连接，第一换热器通过管路伸入罐体下部，罐体底部、第二泵、第二换热器、结晶槽、离心机、母液槽之间依次通过管路连接，母液槽、第三泵、第二喷淋装置之间依次通过管路连接，第二、三泵的进口之间连接第一管路，高浓度氨水储槽通过管路与第一泵连接，第一泵通过管路与第二喷淋装置连接，冷却装置的冷却水进水管与第一换热器的冷却水进水管连接在一起，冷却水进水管上设有调节阀。本发明减碳效率高，工艺流程简单、系统结构简化、投资及运行成本低廉。

Description

氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺

技术领域

本发明涉及燃煤电厂烟气净化及二氧化碳减排领域，具体说涉及一种氨法塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺。 

背景技术

我国在“十一五”和“十二五”期间的能源结构都是“以煤为主”的格局，由于缺乏先进的煤炭洁净燃烧和利用技术支撑，我国成为全球的二氧化碳排放最大国之一。在全世界都提倡“低碳经济”和中国构建“绿色经济”的前提下，“减碳和固碳”是实现中国经济可持续发展和污染减排以及建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。 

目前国内外减碳技术主要有吸收法、吸附法、膜分离法和封存法等，工业应用较多的是吸收法，其原理是使二氧化碳气体与化学溶剂发生反应而被吸收，吸收二氧化碳达到平衡的化学溶剂变成富液，富液进入再生塔加热分解出二氧化碳气体，从而达到分离回收二氧化碳的目的，较长见的化学溶剂是乙醇胺类的水溶液，采用醇胺溶液在吸收塔和再生塔中循环运行，可以得到高浓度的二氧化碳，但是醇胺与二氧化碳的反应速率较低，需要的反应时间较长，吸收塔的设计高度较高；以上原因均造成采用醇胺溶液回收二氧化碳的成本很高，并且该醇胺法只适合于烟气流量不大的场合，离实际燃煤电厂烟道气的处理还有很大差距。 

发明内容

本发明的目的是提供一种氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺，其减碳效率高，工艺流程简单、系统结构简化、投资及运行成本低廉。 

为了实现上述方案，本发明的技术解决方案为：一种氨法塔式常压捕集吸收二氧化碳系统，其中包括稀氨水供给装置、引风机、第一换热器、高浓度氨水储槽、第一泵和二氧化碳吸收装置，所述二氧化碳吸收装置包括常压的二氧化碳吸收塔、第二换热器、结晶槽、离心机、母液槽和第二、三泵，所述二氧化碳吸收塔包括罐体、罐体内的冷却装置及罐体内上、中部分别设置的第一、二喷淋装置，所述罐体顶部设有排气管，所述稀氨水供给装置通过管路与第一喷淋装置连接，所述引风机通过管路与第一换热器的进气口连接，所述第一换热器的排气口通过管路伸入所述罐体内腔下部，所述罐体底部通过管路与第二泵的进口连接，所述第二泵的出口通过管路与第二换热器的进口连接，所述第二换热器的出口通过管路与结晶槽的进口连接，所述结晶槽的出口通过管路与离心机的进口连接，所述离心机的出口通过管 路与母液槽的进口连接，所述母液槽的出口通过管路与第三泵连接，所述第三泵通过管路与第二喷淋装置连接，所述第二、三泵的进口之间连接第一管路，所述高浓度氨水储槽通过管路与第一泵的进口连接，所述第一泵的出口通过管路与第二喷淋装置连接，所述冷却装置的冷却水进水管与第一换热器的冷却水进水管连接在一起，所述冷却水进水管上设置有调节阀。 

本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统，其中所述稀氨水供给装置由稀氨水储槽和第四泵组成，所述稀氨水储槽通过第二管路与第四泵的进口连接，所述第二管路上设置有阀门，所述第四泵的出口通过管路与所述第一喷淋装置连接。 

本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳工艺，其包括如下步骤： 

(1)将经过除尘处理的燃煤电厂烟道气经所述引风机抽入所述第一换热器中，通过第一换热器降温达到生产工艺所需的温度； 

(2)将经过除尘和降温处理后的燃煤电厂烟道气从所述二氧化碳吸收塔的底部进入，将可以捕集吸收二氧化碳的所述稀氨水储槽内的稀氨水吸收溶液通过所述第四泵泵入二氧化碳吸收塔内的所述第一喷淋装置向下喷淋，烟道气与稀氨水吸收溶液逆流接触发生气液两相反应，吸收了二氧化碳生成碳酸氢铵溶液，脱出二氧化碳的烟道气通过所述排气管排空； 

(3)当二氧化碳吸收塔中的不饱和碳酸氢铵溶液达到工艺液位要求后，停止向二氧化碳吸收塔注入稀氨水吸收溶液； 

(4)在稀氨水吸收溶液由二氧化碳吸收塔的第一喷淋装置向下喷淋时，将二氧化碳吸收塔中的碳酸氢铵溶液由所述第二泵泵入所述第二换热器中降温，之后送至所述结晶槽中，饱和碳酸氢铵溶液结晶固体与不饱和碳酸氢铵溶液一同通过管路送至所述离心机内进行固液分离，结晶固体碳酸氢铵肥料分离出去，剩下的碳酸氢铵溶液通过管路排入所述母液槽中，并通过所述第三泵抽出泵入二氧化碳吸收塔的第二喷淋装置内向下喷淋，将二氧化碳吸收塔底部的不饱和碳酸氢铵溶液通过所述第一管路，由第一管路上的第三泵直接泵入二氧化碳吸收塔的第二喷淋装置内向下喷淋，同先前喷入的稀氨水吸收溶液一同或单独与二氧化碳吸收塔中的烟道气中的二氧化碳气体发生逆向吸收反应，达到对二氧化碳的吸收和使碳酸氢铵溶液从不饱和变为饱和溶液； 

(5)通过第一泵从所述高浓度氨水储槽中抽出高浓度氨水向完成碳酸氢铵肥料产品分离后的二氧化碳吸收塔中补充高浓度氨水，使二氧化碳吸收塔中的溶液浓度恢复至开始时的稀氨水吸收溶液浓度； 

(6)循环上述步骤。 

本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳工艺，其中所述二氧化碳吸收塔中的反应温度通过所述冷却装置控制在40-50℃之间。 

本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳工艺，其中所述二氧化碳吸收塔中的稀氨水溶液浓度控制在质量百分比为6％-8％之间。 

采用上述方案后，本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺采用二氧化碳吸收塔使燃煤电厂烟道气中的二氧化碳与稀氨水吸收溶液逆向接触充分反应分别生成碳酸氢铵溶液，并灵活运用生产的不饱和碳酸氢铵溶液和增加了补高浓度氨水工序及二氧化碳吸收塔中设冷却装置，能良好的控制该工艺所要求的生产工况，使得燃煤电厂烟道气中的二氧化碳气体得到了很好的捕集吸收，减碳效率高，减少了二氧化碳温室气体的排放，同时生产了碳酸氢铵肥料，独特的工艺管线设计使得捕集系统运行灵活，减少了系统运行时的动力消耗，同时更有效的提高了对燃煤电厂烟道气中二氧化碳气体的捕集吸收能力，该工艺流程简化、系统结构简化、投资及运行成本低廉。 

附图说明

图1是本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统包括稀氨水供给装置1、引风机2、第一换热器3、高浓度氨水储槽4、第一泵5和二氧化碳吸收装置6； 

二氧化碳吸收装置6包括常压的二氧化碳吸收塔61、第二换热器62、结晶槽63、离心机64、母液槽65、第二泵66和第三泵67； 

二氧化碳吸收塔61包括罐体611、罐体611内的冷却装置612及罐体611内上、中部分别设置的第一喷淋装置613和第二喷淋装置614，罐体611顶部设有排气管6111，稀氨水供给装置1由稀氨水储槽11和第四泵12组成，稀氨水储槽11通过第二管路与第四泵12的进口连接，第二管路上设置有阀门9，第四泵12的出口通过管路与第一喷淋装置613连接，引风机2通过管路与第一换热器3的进气口连接，第一换热器3的排气口通过管路伸入罐体611内腔下部，罐体611底部通过管路与第二泵66的进口连接，第二泵66的出口通过管路与第二换热器62的进口连接，第二换热器62的出口通过管路与结晶槽63的进口连接，结晶槽63的出口通过管路与离心机64的进口连接，离心机64的出口通过管路与母液槽65的进口连接，母液槽65的出口通过管路与第三泵67连接，第三泵67通过管路与第二喷淋装置614连接，第二泵66和第三泵67的进口之间连接第一管路7，高浓度氨水储槽4通过管路与第一泵5的进口连接，第一泵5的出口通过管路与第二喷淋装置614连接，冷却装置612的冷却水进水管与第一换热器3的冷却水进水管连接在一起，冷却水进水管上设置有调节阀8。 

使用上述系统捕集吸收二氧化碳的工艺包括如下步骤： 

(1)将经过除尘处理的燃煤电厂烟道气经引风机2抽入第一换热器3中，通过第一换热器3降温达到生产工艺所需的温度； 

(2)将经过除尘和降温处理后的燃煤电厂烟道气从二氧化碳吸收塔61的底部进入，将可以捕集吸收二氧化碳的稀氨水储槽11内的稀氨水吸收溶液通过第四泵12泵入二氧化碳吸收塔61内的第一喷淋装置613向下喷淋，烟道气中的二氧化碳与稀氨水吸收溶液逆流接触发生气液两相反应，二氧化碳吸收塔61中的反应温度通过冷却装置612控制在40-50℃之间，吸收了二氧化碳生成碳酸氢铵溶液，脱出二氧化碳的烟道气通过排气管6111排空； 

(3)当二氧化碳吸收塔61中的不饱和碳酸氢铵溶液达到工艺液位要求后，停止向二氧化碳吸收塔61中注入稀氨水吸收溶液； 

(4)在稀氨水吸收溶液由二氧化碳吸收塔61的第一喷淋装置613向下喷淋时，将二氧化碳吸收塔61中的碳酸氢铵溶液由第二泵66泵入第二换热器62中降温，之后送至结晶槽63中，饱和碳酸氢铵溶液结晶固体与不饱和碳酸氢铵溶液一同通过管路送至离心机64内进行固液分离，结晶固体碳酸氢铵肥料被分离出去，剩下的碳酸氢铵溶液通过管路排入母液槽65中，并通过第三泵67抽出泵入二氧化碳吸收塔61的第二喷淋装置614内向下喷淋，将二氧化碳吸收塔61底部的不饱和碳酸氢铵溶液通过第一管路7，由第一管路7上的第三泵67直接泵入二氧化碳吸收塔61的第二喷淋装置614内向下喷淋，同先前喷入的稀氨水吸收溶液一同或单独与二氧化碳吸收塔61中的烟道气中的二氧化碳气体发生逆向吸收反应，达到对二氧化碳的吸收和使碳酸氢铵溶液从不饱和变为饱和溶液； 

(5)通过第一泵5从高浓度氨水储槽4中抽出高浓度氨水向完成碳酸氢铵肥料产品分离后的二氧化碳吸收塔61中补充高浓度氨水，使二氧化碳吸收塔61中的溶液浓度恢复至开始时的稀氨水吸收溶液浓度，即二氧化碳吸收塔61中的稀氨水溶液浓度控制在质量百分比为6％-8％之间； 

(6)循环上述步骤。 

本发明氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统及工艺通过采用二氧化碳吸收塔61使燃煤电厂烟道气中的二氧化碳与稀氨水吸收溶液逆向接触充分反应分别生成碳酸氢铵溶液，并灵活运用生产的不饱和碳酸氢铵溶液和增加了补高浓度氨水工序及二氧化碳吸收塔61中设冷却装置612，能良好的控制该工艺所要求的生产工况，使得燃煤电厂烟道气中的二氧化碳气体得到了很好的捕集吸收，减碳效率高，减少了二氧化碳温室气体的排放，同时生产了碳酸氢铵肥料，独特的工艺管线设计使得捕集系统运行灵活，减少了系统运行时的动力消耗，同时更有效的提高了对燃煤电厂烟道气中二氧化碳气体的捕集吸收能力，该工艺流程简化、系统结构简化、投资及运行成本低廉。 

以上所述实施例仪仪是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 

Claims (2)

1.一种氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统，其特征在于：包括稀氨水供给装置(1)、引风机(2)、第一换热器(3)、高浓度氨水储槽(4)、第一泵(5)和二氧化碳吸收装置(6)，所述二氧化碳吸收装置(6)包括常压的二氧化碳吸收塔(61)、第二换热器(62)、结晶槽(63)、离心机(64)、母液槽(65)和第二、三泵(66，67)，所述二氧化碳吸收塔(61)包括罐体(611)、罐体(611)内的冷却装置(612)及罐体(611)内上部设置的第一喷淋装置(613)和罐体(611)内中部设置的第二喷淋装置(614)，所述罐体(611)顶部设有排气管(6111)，所述稀氨水供给装置(1)通过管路与第一喷淋装置(613)连接，所述引风机(2)通过管路与第一换热器(3)的进气口连接，所述第一换热器(3)的排气口通过管路伸入所述罐体(611)内腔下部，所述罐体(611)底部通过管路与第二泵(66)的进口连接，所述第二泵(66)的出口通过管路与第二换热器(62)的进口连接，所述第二换热器(62)的出口通过管路与结晶槽(63)的进口连接，所述结晶槽(63)的出口通过管路与离心机(64)的进口连接，所述离心机(64)的出口通过管路与母液槽(65)的进口连接，所述母液槽(65)的出口通过管路与第三泵(67)连接，所述第三泵(67)通过管路与第二喷淋装置(614)连接，所述第二、三泵(66，67)的进口之间连接第一管路(7)，所述高浓度氨水储槽(4)通过管路与第一泵(5)的进口连接，所述第一泵(5)的出口通过管路与第二喷淋装置(614)连接，所述冷却装置(612)的冷却水进水管与第一换热器(3)的冷却水进水管连接在一起，所述冷却装置(612)上的冷却水进水管上设置有调节阀(8)。 

2.如权利要求1所述的氨法-塔式常压捕集吸收二氧化碳系统，其特征在于：所述稀氨水供给装置(1)由稀氨水储槽(11)和第四泵(12)组成，所述稀氨水储槽(11)通过第二管路与第四泵(12)的进口连接，所述第二管路上设置有阀门(9)，所述第四泵(12)的出口通过管路与所述第一喷淋装置(613)连接。 

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