CN107743416B - 酸性气体收集系统和使用此的酸性气体收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种酸性气体收集系统，包括：吸收塔，其用于将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以产生酸性气体饱和吸收剂；第一热交换器，其用于通过所述酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换来提高所述酸性气体饱和吸收剂的温度；汽提塔，其用于将所述酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂；再沸器，其用于使用蒸汽向所述汽提塔供应热能；以及冷凝水回收装置，其用于回收从所述再沸器排放的蒸汽冷凝水。

Description

酸性气体收集系统和使用此的酸性气体收集方法
技术领域
本发明涉及一种酸性气体收集系统和一种使用所述酸性气体收集系统的酸性气体收集方法。
背景技术
在工业领域中用作能源的化石燃料，例如煤、油、液化天然气(LNG)等，会在燃烧时在大气中产生酸性气体，例如CO2、H2S、COS等。这些酸性气体，尤其是二氧化碳，被认为是导致全球变暖的一个重要原因，因此对其排放和处理的限制已经收紧。
作为抑制增加二氧化碳排放的技术，存在减少二氧化碳排放的节能技术、二氧化碳捕集和储存(carbon dioxide capture and storage，CCS)技术、使用或固定二氧化碳的技术、不排放二氧化碳的替代能源技术等。CCS技术中的捕集技术可以取决于处理二氧化碳的位置而划分成燃烧之前的方法、燃烧期间的方法和燃烧之后的方法，并且可以分类成吸收法、吸收法、膜分离法、低温分离法等。
其中，化学二氧化碳吸收法作为高效稳定的技术，已被大量研究。存在将化学二氧化碳吸收法应用到石化工艺的改性过程的许多实例。然而，为了应用到燃烧废气而不是石化工艺气体，需要额外工艺改良。
同时，一般的酸性气体吸收和汽提系统包括再生工艺，所述再生工艺执行汽提工艺，将吸收酸性气体的吸收剂注入到汽提塔顶，并使吸收剂与二氧化碳分离。然而，由于传统的酸性气体吸收和汽提系统存在以下问题：在用于再生吸收剂的供热过程期间消耗大量能量，并且由于汽提效率低而需要额外的设备。
第2015-0041256号韩国专利公开案中公开了有关的现有技术。
发明内容
[技术问题]
本发明的一个方面提供一种酸性气体收集系统，能够在从废气分离并收集酸性气体的过程期间，通过使用连接到再沸器的蒸汽冷凝水回收装置而减少再沸器的热耗并提高经济可行性的，以及一种使用所述酸性气体收集系统的酸性气体收集方法。
[技术方案]
本发明的一个实施例涉及一种酸性气体收集系统，其包括：吸收塔，其将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以产生酸性气体饱和吸收剂；第一热交换器，其通过酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换，来提高酸性气体饱和吸收剂的温度；汽提塔，其将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂；再沸器，其通过蒸汽向汽提塔供应热能；以及冷凝水回收装置，其回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水。
本发明的另一实施例涉及一种使用上述酸性气体收集系统的酸性气体收集方法。
[有利效果]
根据本发明的酸性气体收集系统和使用所述酸性气体收集系统的酸性收集方法可以在从废气分离并收集酸性气体的过程期间通过使用连接到再沸器的蒸汽冷凝水回收装置而减少再沸器的热耗并提高经济可行性。
附图说明
图1是根据本发明的实施例1的酸性气体收集系统的示意图。
图2是根据本发明的实施例2的酸性气体收集系统的示意图。
图3是根据本发明的实施例3的酸性气体收集系统的示意图。
图4是根据本发明的实施例4的酸性气体收集系统的示意图。
图5是根据本发明的比较例1的酸性气体收集系统的示意图。
图6是在本发明的一个实施例中使用的再沸器的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及一种酸性气体收集系统，其包含：吸收塔，其将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以产生酸性气体饱和吸收剂；第一热交换器，其通过酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换来提高酸性气体饱和吸收剂的温度；汽提塔，其将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂；再沸器，其使用蒸汽向汽提塔供应热能；以及冷凝水回收装置，其回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水。根据一个实施例的酸性气体收集系统通过回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水而具有显著减少再沸器的热耗并提高经济可行性的效果。
吸收塔使得化学工艺气体和燃烧废气与吸收剂起反应以产生酸性气体饱和吸收剂，其中化学工艺气体或燃烧废气中含有的酸性气体吸收在吸收剂中。在此，酸性气体可以包括二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和硫化羰中的一种或多种。
吸收剂可以包括胺、氨基酸盐和矿物溶液中的一种或多种。在一个实施例中，酸性气体饱和吸收剂可以是二氧化碳饱和富胺液。在上文描述的一个实施例中，在酸性气体饱和吸收剂分离之后从汽提塔底排放的酸性气体饱和吸收剂可以是贫胺液(lean amine)。在这种情况下，收集尤其是酸性气体中的二氧化碳的效率可极其好。
可以通过使用风扇将包含酸性气体的化学工艺气体和燃烧废气转移到废气冷却器来克服吸收塔所产生的压降，吸收塔中的冷却废气通常可能在约40℃到约60℃的温度下与吸收剂接触。由于与冷却废气吸收剂接触，酸性气体具体地被吸收剂吸收，并且不含酸性气体的废气经过清洗装置，从而防止吸收剂的蒸汽喷射且接着从吸收塔排放。
作为清洗装置，可以安装两级或更多级清洗区。例如，吸收塔可以包含两级、三级或更多级清洗区。在这种情况下，防止吸收剂损耗的效果可以得到提高。
第一热交换器通过与从汽提塔底排放的吸收剂进行第一热交换来提高吸收塔中所产生的酸性气体饱和吸收剂的温度。通过这样，从汽提塔底排放的吸收剂的热量可以供应到酸性气体饱和吸收剂以提高能效，并且可以通过注入汽提塔的先前过程中温度的提高而部分地汽提酸性气体饱和吸收剂，以提高酸性气体收集系统的汽提效率。
在一个实施例中，第一热交换器可以通过与作为出自汽提塔底的吸收剂的贫胺液进行第一热交换而将作为酸性气体饱和吸收剂的富胺液的温度提高到约95℃至105℃。当如上文所描述使用胺吸收剂时，可以进一步提高收集酸性气体中的二氧化碳的效率，并且通过第一热交换获得的汽提效果可以更佳。
酸性气体饱和吸收剂和从汽提塔底排放的吸收剂之间可具有约10℃或更小的温度差，例如，约5℃的温度差。在这种情况下，可以进一步改进第一热交换器的热交换效率以及改进减少酸性气体收集系统的总能耗的效果。
第一热交换器可以包括从汽提塔底排放的吸收剂流入其中的入口，以及在热交换之后温度提高的酸性气体饱和吸收剂输送到下一级装置(再沸器、汽提塔等)所通过的出口。在这种情况下，更为有利的是在从汽提塔底排放的吸收剂与酸性气体饱和吸收剂之间进行热交换。
汽提塔接收酸性气体饱和吸收剂并将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂。在此，供应到汽提塔的酸性气体饱和吸收剂可以处于已通过第一热交换进行第一热交换并被部分地汽提的状态。在这种情况下，减少酸性气体收集系统的总能耗的效果更佳。
在约110℃到140℃的温度下并且在约大气压力下通过汽提反应执行在汽提塔中将酸性气体饱和吸收剂再处理成吸收剂的过程。为了维持这种再处理条件，通过再沸器供应热量。
再沸器通过使用蒸汽向汽提塔供应热能。详细地说，再沸器可以将从外面流入的蒸汽的热能转移到注入再沸器中的酸性气体饱和吸收剂以部分地蒸发酸性气体饱和吸收剂，且接着可以通过将酸性气体吸收剂中已蒸发的一些以及酸性气体吸收剂中未蒸发且温度提高的其它部分再供应到汽提塔内部而供应热能。通过这样，汽提塔可以通过接收来自温度提高的酸性气体饱和吸收剂的热能而实现再处理温度条件。
再沸器可以设置在汽提塔与第一热交换器之间，或可以设置在汽提塔的后部。通过此布置，可以减少用于产生待在再沸器中使用的蒸汽的热耗。
在一个实施例中，当再沸器设置在汽提塔与第一热交换器之间时，再沸器可以接收(在第一热交换器处提高的)酸性气体饱和吸收剂温度，通过使用蒸汽再加热酸性气体饱和吸收剂，将通过再加热所产生的蒸汽再供应到汽提塔顶部区域，并且将一些残余酸性气体饱和吸收剂供应到汽提塔中间区域。在这种情况下，再沸器可以将再加热的液化酸性气体饱和吸收剂供应到汽提塔中间区域，以提高汽提塔的热能利用率、减少再沸器的热能消耗、防止汽提塔中的吸收剂所含的水的蒸发，以及通过使用扩散引起汽提。另外，再沸器可以通过将再加热的蒸汽供应到汽提塔顶部区域而进一步改进酸性气体收集速率。
例如，再沸器12可以是如图6所示的釜式再沸器。也就是说，可以使用釜式再沸器作为具有其中在壳侧出现沸腾的形状的再沸器。再沸器12可在较低的价格下，具有最简单的结构，并容易获得蒸汽。例如，再沸器的管束可以包括U形管式管束、浮顶式管束和固定式管束，使得可以在壳侧很好地进行蒸发，再沸器的管束还包括蒸汽室以使液体和气体彼此分离。当使用上述再沸器时，酸性气体收集系统的适用性可以更佳。
冷凝水回收装置可以通过回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水而减少酸性气体收集系统的热能消耗。冷凝水回收装置可以包括热蒸汽再压缩(TVR)装置和汽提塔再加热热交换器中的一个或多个。
TVR装置可以包括闪蒸罐，其将再沸器处所产生的蒸汽冷凝水分离成气体和液体，并且可以对通过闪蒸罐分离的气体增压并作为再沸器蒸汽而供应。在这种情况下，可以减少用于供应再沸器的蒸汽的热耗。
汽提塔再加热热交换器(第二热交换器)可以通过与再沸器处所产生的蒸汽冷凝水进行第二热交换而提高从汽提塔中间部分排放的吸收剂的温度，并且可以允许通过第二热交换提高温度的吸收剂回流至汽提塔顶。由于蒸汽冷凝水是由其中蒸汽传递热量到酸性气体饱和吸收剂但是仍包括残余热量的工艺形成，因此汽提塔再加热热交换器(第二热交换器)可以通过使用残余热量而进一步提高从汽提塔中间部分排放的吸收剂的温度。在这种情况下，由于可以额外供应热量到汽提塔，因此可以进一步减少酸性气体收集系统处的总能耗。
在一个实施例中，酸性气体收集系统可以包括上述汽提塔再加热热交换器和TVR装置两者。在这种情况下，从再沸器排放的蒸汽冷凝水可以连接到汽提塔再加热热交换器，以进一步提高从汽提塔中间部分排放移至包括闪蒸罐的TVR装置、分离成气体和液体且接着再用作再沸器蒸汽的吸收剂的温度。在这种情况下，可以一起提供减少酸性气体收集系统的总能耗的效果、减少再沸器的热耗的效果以及提高汽提效率的效果。
酸性气体收集系统可进一步包括超声波变幅杆，其在酸性气体饱和吸收剂注入汽提塔之前再生酸性气体饱和吸收剂。此类超声波变幅杆可以在酸性气体饱和吸收剂注入汽提塔之前通过使用空蚀(cavitation)现象和粒子加速效应预先汽提酸性气体饱和吸收剂。在一个实施例中，超声波变幅杆可以设置在汽提塔与再沸器(或第一热交换器)之间。在这种情况下，可以通过提高由超声波变幅杆预先汽提的酸性气体饱和吸收剂的温度而进一步增加汽提效果。在另一实施例中，超声波变幅杆可以设置在再沸器(或第一热交换器)与汽提塔之间。在这种情况下，可以增加由再沸器提高温度的酸性气体饱和吸收剂的额外汽提效果。
超声波变幅杆可以在例如约20KHz到约1MHz的超声波频带下分离酸性气体。在这种情况下，通过超声波变幅杆汽提的效果可以更佳。
在下文中，将参考附图描述根据本发明的各种实施例的酸性气体收集系统。
图1是根据本发明的实施例1的酸性气体收集系统的示意图。实施例1的酸性气体收集系统包括：吸收塔9，所述吸收塔将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以生成酸性气体饱和吸收剂；第一热交换器10，其通过酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换来提高酸性气体饱和吸收剂的温度；汽提塔11，其将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂；再沸器12，其使用蒸汽向汽提塔供应热能；以及冷凝水回收装置，其回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水。图1示例性地示出了实施例1的酸性气体收集系统，其中在汽提塔中安装两级清洗区22，在汽提塔后端设置再沸器12，并且在再沸器12中安装TVR装置21。在这种情况下，供应到再沸器12蒸汽通过TVR装置21回流，使得可以减少再沸器12的热耗。
图2是根据本发明的实施例2的酸性气体收集系统的示意图。实施例2的酸性气体收集系统包括：吸收塔9，所述吸收塔将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以产生酸性气体饱和吸收剂；第一热交换器10，其通过酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换来提高酸性气体饱和吸收剂的温度；汽提塔11，其将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂；再沸器12，其使用蒸汽向汽提塔供应热能；以及冷凝水回收装置，其回收从再沸器排放的蒸汽冷凝水。图2示例性地示出了实施例2的酸性气体收集系统，其中在汽提塔11与第一热交换器10之间设置再沸器12，并且在再沸器12中安装汽提塔再加热热交换器18。在这种情况下，经由汽提塔再加热热交换器通过与再沸器12处所产生的蒸汽冷凝水进行第二热交换来提高从汽提塔中间部分排放的吸收剂的温度，并且通过热交换提高温度的吸收剂可以回流至汽提塔顶。在这种情况下，由于可以进一步减少再沸器的热耗并且可以通过除了汽提塔以外的另一装置进一步汽提酸性气体饱和吸收剂，因此可以进一步提高吸收剂的再生效率。
图3是根据本发明的实施例3的酸性气体收集系统的示意图。图3示出类似实施例2的酸性气体收集系统实施的实施例3的酸性气体收集系统，除了在再沸器12与汽提塔11之间进一步安装超声波变幅杆之外。在这种情况下，可以通过由第一热交换器和再沸器提高温度以及部分地汽提而增加酸性气体饱和吸收剂的额外汽提效果。
图4是根据本发明的实施例4的酸性气体收集系统的示意图。图4示出类似实施例2的酸性气体收集系统实施的实施例4的酸性气体收集系统，除了在吸收塔9与第一热交换器10之间进一步安装超声波变幅杆之外。在这种情况下，由于通过超声波变幅杆预先汽提的酸性气体饱和吸收剂通过第一热交换器、再沸器和汽提塔汽提若干次，因此可以增加更佳的汽提效果。
本发明的另一实施例涉及一种使用上述一个实施例的酸性气体收集系统的酸性气体收集方法。在下文中，根据本发明的另一实施例的酸性气体收集方法的描述的省略部分可由上述酸性气体收集系统的描述替代。
酸性气体收集方法包括通过允许吸收剂和废气在吸收塔9中彼此接触来收集酸性气体，并且通过允许吸收剂和二氧化碳通过此工艺彼此进行放热反应而产生酸性气体吸收溶液(酸性气体饱和吸收剂)。
酸性气体收集方法包括通过使用热交换器10通过与从汽提塔11底排放的贫胺液热交换来提高吸收塔9处所产生的酸性气体饱和吸收剂的温度。在下文中，还存在酸性气体饱和吸收剂与贫胺液之间的热交换被称为贫富热交换的情况。
酸性气体收集方法包括将酸性气体饱和吸收剂送入汽提塔11，并且由于从汽提塔供应的热量而将酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和吸收剂。
酸性气体收集方法包括通过使用再沸器12对其供应热能而将蒸汽供应到汽提塔11。
在一个实施例中，酸性气体收集方法可以通过在热交换器10与汽提塔11之间设置再沸器12而显著减少二氧化碳收集工艺中消耗的可再生能量的量。酸性气体收集方法可以提高汽提效率同时显著减少再沸器的热耗，与在汽提塔后端处形成再沸器的情况不同。另外，酸性气体收集方法可以执行第一，通过贫富热交换汽提酸性气体饱和吸收剂，第二，在注入汽提塔之前通过再沸器汽提酸性气体饱和吸收剂，并且第三，通过汽提塔汽提酸性气体饱和吸收剂。在这种情况下，通过第一到第三工艺，不仅可以进一步提高整个系统的汽提效率，而且可以进一步提高注入汽提塔之前的温度提高速率，使得可以进一步提高再生效率。另外，可以通过在汽提塔后端处增加将描述的TVR装置来进一步减少热耗，或通过使用汽提塔再加热热交换器进一步执行第四汽提。
酸性气体收集系统可进一步包括以下方法：通过闪蒸罐将在再沸器12处再加热酸性气体吸收剂之后所产生的蒸汽冷凝水分离成气体和液体，且接着通过使用TVR对分离后的气体增压并作为再沸器蒸汽而再供应。
酸性气体收集方法可进一步包括：通过使用汽提塔再加热热交换器使从汽提塔中间部分排放的吸收剂与再沸器处所产生的蒸汽冷凝水进行热交换而提高所述吸收剂的温度，并且允许通过热交换提高温度的吸收剂回流至汽提塔顶。
酸性气体收集方法可进一步包括通过使用超声波变幅杆在酸性气体饱和吸收剂注入汽提塔之前、在20KHz到1MHz的超声波频带下分离酸性气体饱和吸收剂的酸性气体以再生吸收剂。此类超声波变幅杆可以在酸性气体饱和吸收剂注入汽提塔之前通过使用空蚀现象和粒子加速效应预先汽提酸性气体饱和吸收剂。
实施例
在下文中，将通过实施例和比较例详细描述本发明。然而，这些实施例和比较例仅仅是提供来详细描述本发明，本发明的范围并不限于此。
实施例1
通过使用30wt％的单乙醇胺(MEA)作为吸收剂以2.0m3的流速将在40℃下调节的且包括15vol％的二氧化碳的燃烧废气注入吸收塔底。吸收剂的循环速率是100mL/min，注入吸收塔的吸收剂的温度是40℃。实施例1的酸性气体收集系统被配置成包括：吸收塔9，其包括储存罐，通过吸收剂与二氧化碳之间的放热反应提高了温度的吸收剂暂时储存在所述储存罐中并被分离成气体和液体；第一热交换器10，其使从吸收塔排放的酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的高温吸收剂(贫胺液)进行第一热交换，并将经过热交换的酸性气体饱和吸收剂供应到汽提塔的顶端16；汽提塔11；连接到汽提塔11的后端的再沸器12；以及连接到再沸器12的TVR装置21。另外，吸收塔安装包括两级清洗区，通过闪蒸罐20将出自再沸器的蒸汽冷凝水分离成气体和液体，通过使用TVR装置21仅对气体进行增压并作为再沸器蒸汽而再供应。实施例1的酸性气体收集系统在图1中示出。
另外，通过使用气体分析仪测量在废气流入吸收塔之前以及通过吸收塔之后废气中的二氧化碳浓度，并且计算出当二氧化碳去除率为90％时每二氧化碳收集量(吨)的再沸器热耗。其结果在表1中示出。
实施例2
通过使用30wt％的MEA作为吸收剂以2.0m3的流速将在40℃下调节的且包括15vol％的二氧化碳的燃烧废气注入吸收塔底。吸收剂的循环速率是100mL/min，注入吸收塔的吸收剂的温度是40℃。实施例2的酸性气体收集系统被配置成包括：吸收塔9，其包括储存罐，通过吸收剂与二氧化碳之间的放热反应提高了温度的吸收剂暂时储存在所述储存罐中并被分离成气体和液体；第一热交换器10，其使从吸收塔排放的酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的高温吸收剂(贫胺液)进行第一热交换，并将经过热交换的酸性气体饱和吸收剂供应到汽提塔的顶端16；汽提塔11；设置在汽提塔11与第一热交换器10之间的再沸器12，以及连接到再沸器12和汽提塔11的汽提塔再加热热交换器18。使出自吸收塔的液体吸收剂与出自汽提塔的高温液体吸收剂进行第一热交换，通过允许吸收剂依次通过再沸器和汽提塔而汽提所述液体吸收剂，通过使用从再沸器排放的蒸汽冷凝水使所述液体吸收剂进行第二热交换且接着回流至汽提塔。实施例2的酸性气体收集系统在图2中示出。
另外，通过使用气体分析仪测量在废气流入吸收塔之前以及通过吸收塔之后废气中的二氧化碳浓度，并且计算出当二氧化碳去除率为90％时每二氧化碳收集量(吨)的再沸器热耗。其结果在表1中示出。
实施例3
通过在实施例2中的再沸器12与汽提塔11之间增加超声波变幅杆19来配置实施例3。使用与上文描述的实施例2的方法相同的方法执行实施例3，不同之处在于，使出自吸收塔的液体吸收剂与出自汽提塔的高温液体吸收剂进行第一热交换，并且在第一热交换之后通过使用超声波变幅杆19进一步再生所述出自吸收塔的液体吸收剂。实施例3的酸性气体收集系统在图3中示出。
另外，通过使用气体分析仪测量在废气流入吸收塔之前以及通过吸收塔之后废气中的二氧化碳浓度，并且计算出当二氧化碳去除率为90％时每二氧化碳收集量(吨)的再沸器热耗。其结果在表1中示出。
实施例4
通过在实施例2中的吸收塔9与第一热交换器10之间增加超声波变幅杆19来配置实施例4。使用与实施例2的方法相同的方法执行实施例4，不同之处在于，通过使用超声波变幅杆预先汽提出自吸收塔的液体吸收剂，且接着使所述液体吸收剂进行第一热交换。实施例4的酸性气体收集系统在图4中示出。
另外，通过使用气体分析仪测量在废气流入吸收塔之前以及通过吸收塔之后废气中的二氧化碳浓度，并且计算出当二氧化碳去除率为90％时每二氧化碳收集量(吨)的再沸器热耗。其结果在表1中示出。
比较例1
通过使用30wt％的MEA作为吸收剂以2.0m3的流速将在40℃下调节的且包括15vol％的二氧化碳的燃烧废气注入吸收塔底。吸收剂的循环速率是100mL/min，并且注入吸收塔的吸收剂的温度是40℃。在比较例1中，依次布置吸收塔9、热交换器10、汽提塔11和再沸器12以收集酸性气体吸收剂。比较例1的酸性气体收集系统在图5中示出。
另外，通过使用气体分析仪测量在废气流入吸收塔之前以及通过吸收塔之后废气中的二氧化碳浓度，并且计算出当二氧化碳去除率为90％时每二氧化碳收集量(吨)的再沸器热耗。其结果在表1中示出。
[表1]
Figure BDA0001491893130000091
Figure BDA0001491893130000101
通过表1，可以看出，在本发明的实施例1到4中，在相同的二氧化碳去除率(90％)下收集相同量的二氧化碳所使用的再沸器的热耗较低。通过以上结果可以看出，当基于相同的二氧化碳去除率应用通过本发明开发的吸收和汽提工艺时可以显著地减少再沸器所消耗的蒸汽量。另一方面，可以看出，由于不包括冷凝水回收装置的比较例1中再沸器的热耗比实施例1到4的再沸器的热耗更高，因此会消耗高处理成本。
另外，在本发明的实施例2到4中，可以促进除了汽提塔以外的其它装置处的进一步温度提高并由此引起吸收剂的再生，并且在第一热交换器与汽提塔之间设置了再沸器，使得汽提效率可以更佳并且再沸器的热耗可以更低。
因此，实施例1到4的酸性气体收集系统不仅可以即使在汽提塔的高度低的情况下提供极佳汽提效率而且减少初始投资成本。
上述内容仅仅是通过根据本发明的一个实施例改进汽提工艺而执行酸性气体收集系统和使用所述酸性气体收集系统的酸性气体收集方法的实例。本发明不限于以上实施例，并且本发明的技术精神在所属领域的技术人员不脱离如所附权利要求书所要求的本发明的要素的情况下进行各种修改的范围内。
(附图标记描述)
1：废气 2：再生的吸收剂(贫胺液)
3：清洗区 4：不含二氧化碳的废气
5：二氧化碳饱和吸收剂(富胺液)
6：二氧化碳-蒸汽混合气体 7：二氧化碳
8：冷凝水 9：吸收塔
10：贫富胺液热交换器
11：汽提塔 12：再沸器 13：冷凝器
14：贫胺液冷却器 15：气液分离装置
16：汽提塔顶 17：蒸汽冷凝水
18：汽提塔再加热热交换器
19：超声波变幅杆(用于第二次再生吸收剂)
20：冷凝水闪蒸罐
21：热蒸汽再压缩(TVR)装置
22：两级清洗区

Claims (9)

1.一种酸性气体收集系统，其特征在于，包括：
吸收塔，其将废气中含有的酸性气体吸收到吸收剂中以产生酸性气体饱和吸收剂；
第一热交换器，其通过所述酸性气体饱和吸收剂与从汽提塔底排放的吸收剂之间的第一热交换，来提高所述酸性气体饱和吸收剂的温度；
超声波变幅杆，在将所述酸性气体饱和吸收剂注入汽提塔之前，其通过在20KHz到1MHz的超声波频带下，从所述酸性气体饱和吸收剂分离酸性气体来再生吸收剂；
汽提塔，其将所述酸性气体饱和吸收剂分离成酸性气体和所述吸收剂；
再沸器，其使用蒸汽向所述汽提塔供应热能；以及
冷凝水回收装置，其回收从所述再沸器排放的蒸汽冷凝水；
其中，所述再沸器设置在所述汽提塔与所述第一热交换器之间，接收已在所述第一热交换器处提高温度的所述酸性气体饱和吸收剂并通过使用外部蒸汽对其再加热，将通过再加热所产生的且包括酸性气体的气体吸收剂的蒸汽供应到所述汽提塔的顶部区域，并且将通过再加热所产生的液体吸收剂供应到所述汽提塔的中间区域；
其中，所述冷凝水回收装置包括汽提塔再加热热交换器，其通过使从所述汽提塔的中间部分排放的吸收剂与所述再沸器处所产生的蒸汽冷凝水进行第二热交换而提高所述吸收剂的温度，并且允许已通过所述第二热交换提高温度的所述吸收剂回流至所述汽提塔顶。
2.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述酸性气体饱和吸收剂是二氧化碳饱和富胺液，从所述汽提塔底排放的所述吸收剂是贫胺液。
3.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述酸性气体饱和吸收剂包括胺、氨基酸盐和矿物溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述冷凝水回收装置还包括热蒸汽再压缩TVR装置。
5.根据权利要求4所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述热蒸汽再压缩TVR装置包括闪蒸罐，所述闪蒸罐将所述再沸器处所产生的蒸汽冷凝水分离成气体和液体，并且对通过所述闪蒸罐分离的所述气体增压并作为所述再沸器的蒸汽而供应。
6.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述吸收塔包括两级或更多级清洗区。
7.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述酸性气体饱和吸收剂与从所述汽提塔底排放的所述吸收剂之间具有10℃或更小的温度差。
8.根据权利要求1所述的酸性气体收集系统，其特征在于，所述酸性气体包括二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和硫化羰中的一种或多种。
9.一种使用根据权利要求1到8中任一项所述的酸性气体收集系统的酸性气体收集方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129504B (fi) * 2018-11-30 2022-03-31 Carbonreuse Finland Oy Hiilidioksidin talteenottojärjestelmä sekä -menetelmä
CN110180330A (zh) * 2019-06-25 2019-08-30 中国石油大学(华东) 用于脱除废气中硫化物的新型吸收剂及其制备方法和应用
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CN114517846B (zh) * 2020-11-20 2024-05-28 中国石油化工股份有限公司 用于酸性气的水封系统和火炬燃烧系统
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2871421B2 (ja) * 1993-10-06 1999-03-17 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素を除去する方法
KR101375645B1 (ko) * 2012-06-12 2014-03-19 한국전력기술 주식회사 재기화기 스팀응축수의 열을 이용한 이산화탄소 포집장치
KR101416546B1 (ko) * 2012-07-25 2014-07-09 서강대학교산학협력단 흡수제 또는 흡착제를 이용한 가스 포집 시스템 및 그 방법
KR101956927B1 (ko) * 2012-09-28 2019-03-13 한국전력공사 스팀응축수에 포함된 증기의 재순환을 통한 이산화탄소 포집공정 및 시스템
KR102091882B1 (ko) * 2013-08-26 2020-03-23 한국전력공사 탈거공정 개선을 통한 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법

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