CN103961979B - 一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺 - Google Patents
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Abstract
一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统，包括吸收塔，出吸收塔的富液分为两路，第一管路与再生塔的上部富液入口连通，第二管路与贫富液换热器的富液入口连通，出贫富液换热器的富液也分为两路，一路与再生塔的中部富液入口连通，另一路与富液再热器的富液入口连通，富液再热器的富液出口与富液闪蒸罐的富液入口连通，富液闪蒸罐底部的富液出口和再生塔的下部富液入口连通，本发明可在提高富液再生度的同时实现富液再生所需蒸汽热耗的降低，并将蒸汽冷凝液回收至主体设备的疏水收集箱，以降低捕集系统的除盐水消耗量。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，尤其适用于燃煤锅炉、燃气轮机及工业窑炉等产生的烟气中低浓度CO2的捕集，特别涉及一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺。
背景技术
电力、化工行业需要消耗大量的煤、天然气等化石原料，而其使用又会带来以CO2为主的温室气体排放，由此引发的气候变化问题已成为全世界关注的焦点。
以碱性醇胺类吸收溶剂为主的烟气二氧化碳捕集回收工艺在化工行业已经成熟，类似的技术也已在电力行业展开示范，但由于电力行业产生的烟气具有流量大、含量低等特点，溶液中二氧化碳的再生需要消耗大量蒸汽，致使系统能耗大，原因在于，对于现有的二氧化碳捕集技术，二氧化碳在再生的过程中，由于再生不彻底，解吸度较低，溶液中约有三分之一的二氧化碳未得到释放而重新进入吸收段，造成溶液吸收能力不足，要保证相同的捕集产量，势必要增加溶液循环流量，引起再生蒸汽消耗量增大的同时造成循环泵功增加；同时，现有技术中蒸汽经换热器对溶液只有一次放热，热量利用不充分，也是系统能耗较高的原因之一。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺，适用于化工、电力行业产生烟气中低分压二氧化碳的捕集，优化了目前使用的二氧化碳捕集的化学吸收法工艺，具有蒸汽热量利用充分、溶液再生度高及能量消耗低等特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统，包括吸收塔1，出吸收塔1的富液分为两路，带有第一调节阀3的第一管路2与再生塔8的上部富液入口4连通，第二管路5与贫富液换热器6的富液入口连通，出贫富液换热器6的富液也分为两路，一路设第二调节阀7且与再生塔8的中部富液入口9连通，另一路设第三调节阀10且与富液再热器11的富液入口连通，富液再热器11的富液出口与富液闪蒸罐12的富液入口连通，所述富液闪蒸罐12底部的富液出口和再生塔8的下部富液入口13连通，富液闪蒸罐12顶部的气体出口和再生塔8的顶部气体出口管路连通后和再生气冷却器14的气体入口连通，再生气冷却器14的气体出口和再生气分离器15的气体入口连通，再生气分离器15的底部分离液出口和第二管路5连通，再生气分离器15顶部的再生气出口管路与后续压缩液化工段连通。
所述的再生塔8底部设有再沸器16，来自管网的低压蒸汽与再沸器16的蒸汽入口连通，再沸器16的出口和富液再热器11的蒸汽冷却汽/液入口连通，富液再热器11的蒸汽冷却液出口管路和主体设备的疏水收集箱17连通。
所述再生塔8底部的贫液出口和贫富液换热器6的贫液入口管路连通，贫富液换热器6的贫液出口与吸收塔1的贫液入口连通。
本发明一种多级分流再生的二氧化碳捕集工艺，将出吸收塔1的富液分三个支路，一路通过第一调节阀3从再生塔8的上部进入，该部分富液温度相对较低，其流量控制为富液总流量的5％～10％，另外一路经贫富液换热器6加热后通过第二调节阀7从再生塔8的中部进入，该部分富液温度相对较高，其流量控制为富液总流量的70％～80％，剩余一路经贫富液换热器6加热后通过第三调节阀10来调节流量，然后再经富液再热器11加热后进入富液闪蒸罐12闪蒸解析部分二氧化碳气，富液闪蒸罐12底部出来的富液从再生塔8下部进入，该部分富液温度最高，其流量控制为富液总流量的15％～20％。
将富液闪蒸罐12顶部出来的气体与再生塔8顶部出来的气体汇合通过再生气冷却器14冷却后送入再生气分离器15进行气液分离，再生气分离器15底部出来的分离液送入贫富液换热器6的富液入口，再生气分离器15顶部出来的再生气送入后续压缩液化工段。
利用来自管网的低压蒸汽进入再沸器16，释放热量后的冷却汽/液通过富液再热器11再次释放余热后形成的冷凝液进入主体设备的疏水收集箱17回收，再生塔8底部出来的贫液经贫富液换热器6进入吸收塔1。
与现有技术相比，本发明将吸收塔出口的富液分为三路，其中一路未经贫富液换热器加热直接从再生塔的顶部位置进入，该部分富液温度较低在对再生塔顶部的再生气冷却的同时可利用其余热来解析部分二氧化碳，该路富液替代原传统装置较冷的再生气分离液，而将后者送去换热前的富液管路，以减少不必要的蒸发热损失；另外一路经贫富液换热器加热后再经富液再热器加热，充分吸收、利用来自再沸器的蒸汽冷却(汽)液的余热后进入富液闪蒸罐，利用两次回收的热量闪蒸解析部分二氧化碳气后从再生塔下部进入；剩余一路经贫富液换热器加热后从再生塔中部进入；然后，通过设置调节阀合理分配进入再生塔每一分支管路上的富液流量，从而优化再生塔内温度梯度，实现富液中二氧化碳在不同位置利用余热的多次解析，并通过设置富液再热器使蒸汽热量利用的更为彻底，最终在提高富液再生度的同时实现富液再生所需蒸汽热耗的降低。
本发明并将蒸汽冷凝液回收至主体设备的疏水收集箱，从而降低捕集系统的除盐水消耗量。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明一种多级分流再生的二氧化碳捕集处理系统，包括吸收塔1，吸收塔1出来的富液分为两路，第一管路2设第一调节阀3，并与再生塔8的上部富液入口4连通，第二管路5和贫富液换热器6的富液入口管路连通，贫富液换热器6的出口富液又分为两路，一路设第二调节阀7并与再生塔8的中部富液入口9连通，另一路设第三调节阀10并与富液再热器11的富液入口管路连通，富液再热器11的富液出口和富液闪蒸罐12的富液入口管路连通。
富液闪蒸罐12底部的富液出口和再生塔8的下部富液入口13连通，富液闪蒸罐12顶部的气体出口和再生塔8的顶部气体出口管路连通后和再生气冷却器14的气体入口连通，再生气冷却器14的气体出口和再生气分离器15的气体入口连通，再生气分离器15的底部分离液出口和第二管路5连通，再生气分离器15顶部的再生气出口管路与后续压缩液化工段连通。
再生塔8底部设有再沸器16，来自管网的低压蒸汽与再沸器16的蒸汽入口连通，再沸器16的出口和富液再热器11的蒸汽冷却汽/液入口连通，富液再热器11的蒸汽冷却液出口管路和主体设备的疏水收集箱17连通。
再生塔8底部的贫液出口和贫富液换热器6的贫液入口管路连通，贫富液换热器6的贫液出口与吸收塔1的贫液入口连通。
本发明的工艺过程和原理为：
吸收塔1出来的富液最终分三个支路进入再生塔8，一路通过第一调节阀3从再生塔8的上部进入，该部分富液温度较低，其流量由第一调节阀3调节为富液总流量的5％～10％；另外一路经贫富液换热器6加热后通过第二调节阀7从再生塔的中部进入，该部分富液温度较高，其流量由第二调节阀7调节为富液总流量的70％～80％；剩余一路经贫富液换热器6加热后通过第三调节阀10来调节此部分富液流量为富液总流量的15％～20％，然后再经富液再热器11加热后进入富液闪蒸罐12闪蒸解析部分二氧化碳气，富液闪蒸罐12底部出来的富液从再生塔8下部进入，此部分富液温度最高。
富液闪蒸罐12顶部出来的气体与再生塔8顶部出来的气体汇合通过再生气冷却器14冷却后进入再生气分离器15进行气液分离，再生气分离器15底部出来的分离液进入第二管路5，再生气分离器15顶部出来的再生气送入后续压缩液化工段。
来自管网的低压蒸汽进入再沸器16，释放热量后的冷却汽/液通过富液再热器11再次释放余热后形成的冷凝液进入主体设备的疏水收集箱17回收。再生塔8底部出来的贫液经贫富液换热器6进入吸收塔1。
Claims (3)
1.一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括吸收塔(1)，出吸收塔(1)的富液分为两路，带有第一调节阀(3)的第一管路(2)与再生塔(8)的上部富液入口(4)连通，第二管路(5)与贫富液换热器(6)的富液入口连通，出贫富液换热器(6)的富液也分为两路，一路设第二调节阀(7)且与再生塔(8)的中部富液入口(9)连通，另一路设第三调节阀(10)且与富液再热器(11)的富液入口连通，富液再热器(11)的富液出口与富液闪蒸罐(12)的富液入口连通，所述富液闪蒸罐(12)底部的富液出口和再生塔(8)的下部富液入口(13)连通，富液闪蒸罐(12)顶部的气体出口和再生塔(8)的顶部气体出口管路连通后和再生气冷却器(14)的气体入口连通，再生气冷却器(14)的气体出口和再生气分离器(15)的气体入口连通，再生气分离器(15)的底部分离液出口和第二管路(5)连通，再生气分离器(15)顶部的再生气出口管路与后续压缩液化工段连通，所述的再生塔(8)底部设有再沸器(16)，来自管网的低压蒸汽与再沸器(16)的蒸汽入口连通，再沸器(16)的出口和富液再热器(11)的蒸汽冷却汽/液入口连通，富液再热器(11)的蒸汽冷却液出口管路和主体设备的疏水收集箱(17)连通，所述再生塔(8)底部的贫液出口和贫富液换热器(6)的贫液入口管路连通，贫富液换热器(6)的贫液出口与吸收塔(1)的贫液入口连通。
2.一种多级分流再生的二氧化碳捕集工艺，其特征在于：将出吸收塔(1)的富液分三个支路，一路通过第一调节阀(3)从再生塔(8)的上部进入，该部分富液温度相对较低，另外一路经贫富液换热器(6)加热后通过第二调节阀(7)从再生塔(8)的中部进入，该部分富液温度相对较高，剩余一路经贫富液换热器(6)加热后通过第三调节阀(10)来调节流量，然后再经富液再热器(11)加热后进入富液闪蒸罐(12)闪蒸解析部分二氧化碳气，富液闪蒸罐(12)底部出来的富液从再生塔(8)下部进入，该部分富液温度最高，通过第一调节阀(3)的富液流量控制在富液总流量的5％～10％，通过第二调节阀(7)的富液流量控制在富液总流量的70％～80％，通过第三调节阀(10)的富液流量控制在富液总流量的15％～20％，将富液闪蒸罐(12)顶部出来的气体与再生塔(8)顶部出来的气体汇合通过再生气冷却器(14)冷却后送入再生气分离器(15)进行气液分离，再生气分离器(15)底部出来的分离液送入贫富液换热器(6)的富液入口，再生气分离器(15)顶部出来的再生气送入后续压缩液化工段。
3.根据权利要求2所述的多级分流再生的二氧化碳捕集工艺，其特征在于，利用来自管网的低压蒸汽进入再沸器(16)，释放热量后的冷却汽/液通过富液再热器(11)再次释放余热后形成的冷凝液进入主体设备的疏水收集箱(17)回收，再生塔(8)底部出来的贫液经贫富液换热器(6)进入吸收塔(1)。
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