CN102350177A - 一种烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺，步骤是(1)烟气进入吸收塔，与复合胺溶液逆流接触进行化学反应吸收，吸收后的烟气向上经洗涤装置，将烟气中所含的吸收剂洗涤下来，烟气直接排放；(2)捕集到CO2气体的溶液变成富液流到吸收塔底，经富液泵输送到贫富液换热器，升温后的富液进入解吸塔；(3)富液在解吸塔中经热解吸，得到富含CO2及溶液蒸气的再生气，再生气经换热、冷凝和气液分离，得到CO2产品气；(4)解吸后的贫液经贫液泵打入贫富液换热器和贫液冷却器，冷却至吸收反应的窗口温度后循环利用。本发明采用高效气动脱碳技术，使得烟气与胺液充分接触，脱碳效率达90％以上，适用于大烟气量的二氧化碳捕集，可应用于100万吨/年二氧化碳捕集装置。

Description

一种烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺
技术领域；
本发明属于环保技术领域，涉及燃煤锅炉烟气二氧化碳捕集，尤其是一种烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺。
背景技术；
以二氧化碳为主的温室气体造成的“温室效应”已引起人类的普遍关注和重视。工业分离回收二氧化碳的方法有化学吸收法、低温蒸馏法、变压吸附法和膜分离法等以及它们的组合，而燃煤锅炉烟道气CO2捕集技术最主要工艺为化学吸收法。目前烟道气化学吸收法捕集CO2存在的主要问题就是设备一次性投资大，运行成本高和能源消耗大。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相同的公开专利文献。
发明内容；
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种脱碳效果好、一次性投资低、可有效提高吸收塔吸收效率、大大降低碳捕集运行成本和能耗的烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种烟气二氧化碳气动捕集系统，包括吸收塔及解吸塔，其特征在于：所述吸收塔烟气进口前端安装有风机，在吸收塔的上部安装有洗涤装置，在吸收塔塔底富液经富液泵、贫富液换热器连通解吸塔上部；在解吸塔顶端通过气液换热器、CO2冷凝器连接气液分离器，在气液分离器顶端排出CO2气，在气液分离器下端连接回流泵，该回流泵分别连接洗涤液储槽以及气液换热器，连通气液换热器的管路返回连接解吸塔；解吸塔下部依次连接贫富液换热器、贫液泵及贫液冷却器，该贫液冷却器连接吸收塔，或者经由活性炭过滤器连接吸收塔；贫液泵还连接热再生回收装置。
而且，所述洗涤装置由洗涤液冷却器、洗涤液泵及洗涤液储槽构成。
而且，所述热再生回收装置由胺回收加热器、碱液泵及碱槽构成，胺回收加热器直接连接解吸塔。
一种烟气二氧化碳气动捕集工艺，其特征在于：步骤是：
(1)烟气在增压风机的推动下进入吸收塔，在塔内气动元件的作用下，烟气与溶液充分接触、混合、反应，脱除了绝大部分CO2的烟气向上经洗涤装置，将烟气中所含的吸收剂洗涤下来，该吸收剂收集在洗涤液储槽中作为系统的补水，净烟气经除雾器除雾后可直接排放；
(2)捕集到CO2气体的溶液变成富液流到塔底，经富液泵输送到贫富液换热器进行热交换，升温后的富液进入解吸塔上部；
(3)解吸塔底部煮沸器连续不断地蒸发出大量的水蒸汽，富液进解吸塔后经热解吸使溶液中的CO2及水蒸发，塔顶排出的再生气经气液换热器和CO2冷凝器冷凝，再经气液分离器分离出CO2气体，含有微量吸收剂的蒸气变成水，经回流泵在气液换热器内热交换后返回塔内，或者直接进解吸塔；
(4)解吸出CO2后的贫液，从解吸塔经贫液泵打入贫富液换热器，与富液换热后降温，再经过贫液冷却器冷却至吸收反应的窗口温度，进入吸收塔循环利用，运行中部分贫液通过活性炭过滤器过滤，使溶液得到净化；
(5)贫液经过溶液过滤器过滤和热再生回收装置进行回收。
而且，所述吸收塔为气动吸收塔。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明将解吸塔与溶液储槽合二为一，降低了设备成本和占地面积，将传统的溶液储槽和解吸塔的储液段合二为一，减少了工艺系统复杂性，减少设备投资和占地面积。
2、本发明在解吸塔顶部设置气液换热器，将进解吸塔的冷凝水升温，减少解吸塔再沸器的热耗，再生气热量回收利用；冷凝水以高温进解吸塔，降低了解吸塔再沸器的热负荷，降低蒸汽耗量，有效减少了CO2冷凝器的循环冷却水的用量。
3、本发明在吸收塔气动元件的作用下，烟气与溶液激烈的旋切、粉碎、搅拌，形成颗粒极小的悬浮段，延长了烟气与溶液接触的时间，提高了比表面积和掺混强度。
4、本发明采用高效气动脱碳技术，使得烟气与胺液充分接触，脱碳效率达90％以上，适用于大烟气量的二氧化碳捕集，可应用于100万吨/年二氧化碳捕集装置；对贫液和再生气进行余热回收，减少能耗。
附图说明；
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式；
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明所涉及的烟气二氧化碳气动捕集系统及工艺，是根据空气动力学的原理，采用复合胺溶液化学吸收法对烟气进行CO2捕集，使胺液与烟气充分接触，实现高效脱碳，胺液在解吸塔中进行热再生循环利用，大大降低成本，解吸出的再生气经过冷却、分离流程而获得高纯度、低含水率的CO2气体。
为了能够清楚地叙述本发明，首先把捕集系统的结构描述如下：
本系统包括吸收塔4及解吸塔11，该吸收塔为气动吸收塔。吸收塔烟气进口前端安装有风机19，在吸收塔的上部安装有洗涤装置，该洗涤装置由洗涤液冷却器2、洗涤液泵3及洗涤液储槽1构成；在吸收塔塔底将CO2气体富液经富液泵17、贫富液换热器7连通解吸塔上部。
解吸塔的下部安装有煮沸器(没有显示)，在解吸塔下部还连接有一补液箱16；在解吸塔顶端通过气液换热器12、CO2冷凝器13连接气液分离器14，在气液分离器顶端排出CO2气体，在气液分离器下端连接回流泵15，该回流泵分别连接洗涤液储槽以及气液换热器，连通气液换热器的管路返回连接解吸塔。
解吸塔下部依次连接贫富液换热器、一贫液泵18及一贫液冷却器6，该贫液冷却器连接吸收塔，或者经由活性炭过滤器5连接吸收塔；为了减少溶液中的热稳盐的含量，降低溶液中的胺耗量，贫液泵还连接一热再生回收装置，该热再生回收装置由胺回收加热器8、碱液泵9及碱槽10，胺回收加热器直接连接解吸塔。
一种烟气二氧化碳气动捕集工艺，步骤是：
(1)经过脱硫、冷却除水后的锅炉烟气在增压风机的推动下进入吸收塔，在塔内气动元件的作用下，烟气与溶液充分接触、溶合、反应，脱除了绝大部分CO2的烟气向上经洗涤装置，将烟气中所含的吸收剂洗涤下来，该吸收剂收集在洗涤液储槽中作为系统的补水，净烟气经除雾器除雾后可直接排放。
(2)捕集到CO2气体的溶液变成富液流到塔底，经富液泵输送到贫富液换热器进行热交换，升温后的富液进入解吸塔上部。
(3)解吸塔底部煮沸器连续不断地蒸发出大量的水蒸汽，同时也使塔内填料及部件受热(塔体保温，减少热量的散失)。富液进解吸塔后经热解吸使溶液中的CO2及水蒸发。塔顶排出的再生气经气液换热器和CO2冷凝器冷凝，再经气液分离器分离出CO2气体，含有微量吸收剂的蒸气变成水，经回流泵在气液换热器内热交换后返回塔内，也可以不经换热直接进解吸塔，分离后的CO2进入下一段工艺流程。
(4)解吸出CO2后的贫液，从解吸塔经贫液泵打入贫富液换热器，与富液换热后降温，再经过贫液冷却器冷却至吸收反应的窗口温度，进入吸收塔循环利用。运行中部分贫液通过活性炭过滤器过滤，使溶液得到净化。
(5)贫液经过溶液过滤器过滤和热再生回收装置进行回收，用来减少溶液中的热稳盐的含量，减少胺溶液的损耗，使循环系统中的溶液得到净化。

Claims (5)

1.一种烟气二氧化碳气动捕集系统，包括吸收塔及解吸塔，其特征在于：所述吸收塔烟气进口前端安装有风机，在吸收塔的上部安装有洗涤装置，在吸收塔塔底富液经富液泵、贫富液换热器连通解吸塔上部；在解吸塔顶端通过气液换热器、CO2冷凝器连接气液分离器，在气液分离器顶端排出CO2气，在气液分离器下端连接回流泵，该回流泵分别连接洗涤液储槽以及气液换热器，连通气液换热器的管路返回连接解吸塔；解吸塔下部依次连接贫富液换热器、贫液泵及贫液冷却器，该贫液冷却器连接吸收塔，或者经由活性炭过滤器连接吸收塔；贫液泵还连接热再生回收装置。
2.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳气动捕集系统，其特征在于：所述洗涤装置由洗涤液冷却器、洗涤液泵及洗涤液储槽构成。
3.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳气动捕集系统，其特征在于：所述热再生回收装置由胺回收加热器、碱液泵及碱槽构成，胺回收加热器直接连接解吸塔。
4.一种采用权利要求1装置所进行的烟气二氧化碳气动捕集工艺，其特征在于：步骤是：
(1)烟气在增压风机的推动下进入吸收塔，在塔内气动元件的作用下，烟气与溶液充分接触、混合、反应，脱除了绝大部分CO2的烟气向上经洗涤装置，将烟气中所含的吸收剂洗涤下来，该吸收剂收集在洗涤液储槽中作为系统的补水，净烟气经除雾器除雾后可直接排放；
(2)捕集到CO2气体的溶液变成富液流到塔底，经富液泵输送到贫富液换热器进行热交换，升温后的富液进入解吸塔上部；
(3)解吸塔底部煮沸器连续不断地蒸发出大量的水蒸汽，富液进解吸塔后经热解吸使溶液中的CO2及水蒸发，塔顶排出的再生气经气液换热器和CO2冷凝器冷凝，再经气液分离器分离出CO2气体，含有微量吸收剂的蒸气变成水，经回流泵在气液换热器内热交换后返回塔内，或者直接进解吸塔；
(4)解吸出CO2后的贫液，从解吸塔经贫液泵打入贫富液换热器，与富液换热后降温，再经过贫液冷却器冷却至吸收反应的窗口温度，进入吸收塔循环利用，运行中部分贫液通过活性炭过滤器过滤，使溶液得到净化；
(5)贫液经过溶液过滤器过滤和热再生回收装置进行回收。
5.根据权利要求4所述的烟气二氧化碳气动捕集工艺，其特征在于：所述吸收塔为气动吸收塔。
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