CN104043316B - 一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统 - Google Patents

一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统 Download PDF

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Abstract

一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统，吸收塔的富液出口与低温多效蒸馏装置相连，低温多效蒸馏装置与吸收剂贫液储槽相连，蒸馏装置浓缩富液出口与再生塔相连，再生塔以及低温多效蒸馏装置出口与气液分离罐相连；再生塔与贫液储槽相连，贫液储槽与吸收塔吸收剂进口相连，再沸器设置在再生塔底部外侧，热力压缩机的出口与低温多效蒸馏装置第一效的蒸汽进口相连，该系统可应用在工艺气体净化、二氧化碳减排等领域，在CO2富液进入解吸塔前采用低温多效蒸馏技术进行了浓缩处理，减少了再生塔内富液解吸过程中水的参与度，降低了再沸器热负荷，相对于低温多效蒸馏装置所增加的能耗而言，可实现CO2捕集或分离过程的总能耗的下降。

Description

一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统
技术领域
本发明属于工艺气体净化、二氧化碳减排技术领域，具体涉及一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统。
背景技术
二氧化碳(CO2)是导致全球气候变暖的主要温室气体，燃煤电厂烟气中CO2的捕集分离是温室气体减排的重要领域。此外，炼钢、水泥、化工(如合成氨、制氢、天然气净化)等工业领域也存在大量CO2捕集或分离过程。吸收法是目前最为成熟和有望实现大规模商业化应用的CO2捕集分离技术。
传统的CO2吸收法捕集分离技术在应用过程中的能耗和运行成本很高，尤其是吸收剂再生所消耗蒸汽热能在整个系统能耗中占到了绝大比重。能耗高的主要原因是富液采用高温解吸，且富液中水的比例较高(一般70wt％以上)，在CO2高温解吸过程中水的升温与挥发将消耗大量的能量。针对吸收法能耗高的问题，对富液进行浓缩处理以改变再生过程的水环境，开发新型的CO2捕集或分离系统是降低运行成本的有效途径之一。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统，以浓缩CO2富液和改变再生过程的水环境，降低富液再生过程中因水的升温和挥发而导致的能量损耗。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统，包括吸收塔1，吸收塔1的底部CO2富液出口通过富液泵2与低温多效蒸馏装置3上部的富液进口相连；低温多效蒸馏装置3的蒸馏液相出口通过蒸馏液泵4与吸收剂贫液储槽5的顶部进口相连，低温多效蒸馏装置3浓缩富液出口依次通过浓缩泵6、贫富液换热器7与再生塔8的上部进口相连，再生塔8的上部气体出口以及低温多效蒸馏装置3的不凝气出口均通过冷却器9与气液分离罐10的进口相连，再生塔8底部的再生后的CO2贫液出口与闪蒸罐11的进口相连，闪蒸罐11的闪蒸后的贫液出口依次通过贫液泵12、贫富液换热器7与贫液储槽5的顶部进口相连，贫液储槽5的底部出口通过贫液泵14与吸收塔1上部的吸收剂进口相连，与再生塔8配套的再沸器15设置在再生塔8的底部外侧，与低温多效蒸馏装置3配套的热力压缩机13的出口与低温多效蒸馏装置3第一效的蒸汽进口相连，热力压缩机13的进口与低温多效蒸馏装置3末效的蒸汽乏汽出口以及闪蒸罐11顶部的闪蒸气出口或外来蒸汽源相连。
本发明在CO2富液进入解吸塔前采用低温多效蒸馏技术进行了浓缩处理，减少了再生塔内富液解吸过程中水的参与度，降低了再沸器热负荷，相对于低温多效蒸馏装置所增加的能耗而言，可实现CO2捕集或分离过程的总能耗的下降。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见附图，一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统，包括吸收塔1，吸收塔1的底部CO2富液出口通过富液泵2与低温多效蒸馏装置3上部的富液进口相连；低温多效蒸馏装置3的蒸馏液相出口通过蒸馏液泵4与吸收剂贫液储槽5的顶部进口相连，低温多效蒸馏装置3浓缩富液出口依次通过浓缩泵6、贫富液换热器7与再生塔8的上部进口相连，再生塔8的上部气体出口以及低温多效蒸馏装置3的不凝气出口均通过冷却器9与气液分离罐10的进口相连，再生塔8底部的再生后的CO2贫液出口与闪蒸罐11的进口相连，闪蒸罐11的闪蒸后的贫液出口依次通过贫液泵12、贫富液换热器7与贫液储槽5的顶部进口相连，贫液储槽5的底部出口通过贫液泵14与吸收塔1上部的吸收剂进口相连，与再生塔8配套的再沸器15设置在再生塔8的底部外侧，与低温多效蒸馏装置3配套的热力压缩机13的出口与低温多效蒸馏装置3第一效的蒸汽进口相连，热力压缩机13的进口与低温多效蒸馏装置3末效的蒸汽乏汽出口以及闪蒸罐11顶部的闪蒸气出口或外来蒸汽源相连。
本发明的工作原理如下：
CO2混合气由吸收塔1下部的气体进口输入吸收塔内，与此同时来自贫液储槽5的吸收剂由吸收塔1上部的贫液进口向塔内喷淋，CO2气体与吸收剂在塔内充分逆向接触而被吸收剂吸收。被吸收剂脱除CO2后的气体继续向上流动，在吸收塔1上部通过水洗、除沫后经吸收塔1顶部的气体出口直接排入大气。吸收CO2后的富液在吸收塔1底部通过富液泵2进入低温多效蒸馏装置3进行多效蒸馏脱水。低温多效蒸馏装置3所需的热量由热力压缩机13提供，来自末效的蒸汽乏汽和闪蒸罐11的闪蒸气体(或外来蒸汽源)作为第一效的热源。蒸馏出的水相通过蒸馏液泵4输送至贫液储槽5，脱水后的浓缩富液通过浓缩液泵6输送至贫富液换热器7，吸热升温后从再生塔8的上部进口进入塔内。再沸器15提供富液再生所需的热量。含有部分水蒸气、吸收剂蒸气的CO2再生气由再生塔8的上部气体出口流出，与来自低温多效蒸馏装置3的CO2不凝气共同经过冷却器9冷却后进入气液分离器10，高浓度CO2气体从气液分离器10上部的气体出口流出，分离后的冷凝液返回再生塔8。脱除CO2后贫液从再生塔底部流出进入闪蒸罐11闪蒸，闪蒸后的贫液经由贫液泵12引出，经过贫富液换热器7换热后进入贫液储槽5，与来自蒸馏液泵4的蒸馏水相进行混合后形成吸收剂贫液而循环使用。

Claims (1)

1.一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统，其特征在于，包括吸收塔(1)，吸收塔(1)的底部CO2富液出口通过富液泵(2)与低温多效蒸馏装置(3)上部的富液进口相连；低温多效蒸馏装置(3)的蒸馏液相出口通过蒸馏液泵(4)与吸收剂贫液储槽(5)的顶部进口相连，低温多效蒸馏装置(3)浓缩富液出口依次通过浓缩泵(6)、贫富液换热器(7)与再生塔(8)的上部进口相连，再生塔(8)的上部气体出口以及低温多效蒸馏装置(3)的不凝气出口均通过冷却器(9)与气液分离罐(10)的进口相连，再生塔(8)底部的再生后的CO2贫液出口与闪蒸罐(11)的进口相连，闪蒸罐(11)的闪蒸后的贫液出口依次通过贫液泵(12)、贫富液换热器(7)与贫液储槽(5)的顶部进口相连，贫液储槽(5)的底部出口通过贫液泵(14)与吸收塔(1)上部的吸收剂进口相连，与再生塔(8)配套的再沸器(15)设置在再生塔(8)的底部外侧，与低温多效蒸馏装置(3)配套的热力压缩机(13)的出口与低温多效蒸馏装置(3)第一效的蒸汽进口相连，热力压缩机(13)的进口与低温多效蒸馏装置(3)末效的蒸汽乏汽出口以及闪蒸罐(11)顶部的闪蒸气出口或外来蒸汽源相连。
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