CN112774401A - 一种新型烟气co2捕集系统再生工艺 - Google Patents

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赵瑞
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侯峰
李凤军
高礼
张亚龙
高军
李严
顾永正
张帅
李飒岩
甘泉
张兴军
陆诗建
陆胤君
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Abstract

本申请公开了一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，包括如下步骤：S1、CO2的吸收，将脱硫脱硝除尘后的烟气进入深度净化塔，烟气经引风机增压后进入吸收塔，在吸收塔内添加贫液吸收剂，使贫液吸收剂与烟气逆流接触，完成CO2的吸收；S2、富液的产生，在吸收塔内贫液吸收剂与烟气的碳元素反应形成富液，富液通过吸收塔的底部排出，气体从吸收塔的顶部尾气排放口排出；S3、富液换热；S4、降膜式再生；S5、虹吸式再生；本发明主要采用降膜式煮沸器代替常规热虹吸式煮沸器，通过工艺流程切换，可分别实现顶部喷淋降膜式再生与煮沸器底部进液虹吸式再生，一套工艺设备流程实现两种再生工艺，减少了设备数量，节省了工程投资成本。

Description

一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺
技术领域
本申请涉及大气环保技术领域，尤其涉及一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺。
背景技术
碳捕集及封存技术(CarbonCapture&Storage，简称CCS)是在不降低当前化石燃料使用量的情况下减少排入大气CO2气体量的手段，CCS技术从烟气中分离二氧化碳的方法主要包括：膜分离法、物理吸附法、低温蒸馏法、吸收分离法等。化学吸收法捕集CO2因其吸收速率快、吸收效率高且工艺简单、技术较为成熟而被广泛使用，并在国内外建设了多个示范评价工程。
但是，现有技术中，化学吸收法捕集CO2技术的主要不足之处是再生系统能耗过高，使用设备数量多，增加了工程投资成本。
为此我们需要提出一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺来解决背景技术中存在的问题，使其采用降膜式煮沸器代替常规热虹吸式煮沸器，通过工艺流程切换实现两种再生工艺，大大减少了工程投资。
发明内容
本申请实施例提供一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，包括如下步骤：
S1、CO2的吸收，将脱硫脱硝除尘后的烟气进入深度净化塔，烟气经引风机增压后进入吸收塔，在吸收塔内添加贫液吸收剂，使贫液吸收剂与烟气逆流接触，完成CO2的吸收；
S2、富液的产生，在吸收塔内贫液吸收剂与烟气的碳元素反应形成富液，富液通过吸收塔的底部排出，气体从吸收塔的顶部尾气排放口排出；
S3、富液换热，从吸收塔流出的富液经富液泵加压后进入贫富液换热器内进行换热，换热后的溶液通过喷淋进入再生塔；
S4、降膜式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后从降膜煮沸器顶部进行喷淋加热，降膜煮沸器通过蒸汽进行热量供给，顶部喷淋的溶液沿降膜式煮沸器换热管内壁成膜状流动，进行溶液的传热，在降膜煮沸器内加热后的气相经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔,；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
S5、虹吸式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后沿工艺管线从降膜煮沸器底部进液口进入进行加热，在泵的提升作用及煮沸器本身的热虹吸作用下，使气液两相慢慢充满降膜煮沸器并从顶部出口经保持阀后沿工艺管线返回再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过保持阀沿工艺管线进入再生塔；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程。
进一步，步骤1所述深度净化塔内气体的温度控制在40℃±5℃，烟气进入吸收塔的方向为自下而上的流向，贫液吸收剂添加的方式为自上而下的方式加入。
进一步，步骤2中所述富液的温度在50℃-55℃，烟气中的碳元素与贫液吸收剂发生反应时用于对烟气进行脱碳作业。
进一步，步骤3中所述换热后的溶液温度在90℃-95℃，所述富液泵的进液口通过连接管与吸收塔的出液口连通，富液泵的出液口通过连接管与贫富液换热器的进液口连通。
进一步，步骤4中和步骤5中所述喷淋加热后的溶液温度在100℃-110℃，所述贫富液换热器换热冷却后的溶液温度在55℃-65℃，所述贫液冷却器冷却后的温度在40℃-45℃。
进一步，步骤4和步骤5中所述工艺管线是指各设备之间连通的管道，所述降膜煮沸器的进口与再生塔之间通过第一管道连通，第一管道与煮沸器泵之间通过和二管道连通，所述降膜煮沸器的出口与再生塔之间通过第三管道连通，所述降膜煮沸器的出口与煮沸器泵之间通过第四管道连通，且第二管道与第四管道之间设置有第五管道。
进一步，所述第一管道上设置有第一保持阀，第二管道上分别设置有第三保持阀和第二保持阀，且所述第三保持阀与第二保持阀分别位于第五管道的两侧，第五管道上设置有第四保持阀，所述第四管道上设置有第五保持阀，第三管道上设置有第六保持阀。
进一步，步骤4中所述降膜式再生时，第一保持阀和第二保持阀处于关闭状态，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于开启状态。
进一步，步骤5所述虹吸式再生时，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于关闭状态，第一保持阀、第二保持阀和第四保持阀处于开启状态。
进一步，步骤1-5中所述深度净化塔的一侧设置有净化塔泵，所述吸收塔与再生塔之间分别设置有贫液冷却器、贫富液热换器、富液泵和贫液泵，所述贫液冷却器的一端与贫富液热换器的一端连通，所述贫液冷却器的另一端与吸收塔连通，所述贫富液热换器的另一端分别与富液泵和贫液泵连通，所述富液泵的一端与吸收塔的出口连通，所述贫液泵的一端与再生塔的出口连通。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
1、本发明采用降膜式煮沸器代替常规热虹吸式煮沸器，通过工艺流程切换，可分别实现顶部喷淋降膜式再生与煮沸器底部进液虹吸式再生，一套工艺设备流程实现两种再生工艺，减少了设备数量，节省了工程投资成本；
2、本发明的降膜式煮沸器的顶部喷淋的溶液在重力作用下沿降膜式煮沸器换热管内壁成膜状流动形成液相膜，随着向下液相的蒸发，气相在换热管中产生，随气象量增加，液相膜逐渐变薄，较薄的液膜使蒸发传热具有较高的传热系数，传热效率大幅提高，从而减少了蒸汽用量，大幅降低能耗
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的设备连接框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，包括如下步骤：
S1、CO2的吸收，将脱硫脱硝除尘后的烟气进入深度净化塔，烟气经引风机增压后进入吸收塔，在吸收塔内添加贫液吸收剂，使贫液吸收剂与烟气逆流接触，完成CO2的吸收；
S2、富液的产生，在吸收塔内贫液吸收剂与烟气的碳元素反应形成富液，富液通过吸收塔的底部排出，气体从吸收塔的顶部尾气排放口排出；
S3、富液换热，从吸收塔流出的富液经富液泵加压后进入贫富液换热器内进行换热，换热后的溶液通过喷淋进入再生塔；
S4、降膜式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后从降膜煮沸器顶部进行喷淋加热，降膜煮沸器通过蒸汽进行热量供给，顶部喷淋的溶液沿降膜式煮沸器换热管内壁成膜状流动，进行溶液的传热，在降膜煮沸器内加热后的气相经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔,；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
S5、虹吸式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后沿工艺管线从降膜煮沸器底部进液口进入进行加热，在泵的提升作用及煮沸器本身的热虹吸作用下，使气液两相慢慢充满降膜煮沸器并从顶部出口经保持阀后沿工艺管线返回再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过保持阀沿工艺管线进入再生塔；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
其中，步骤1深度净化塔内气体的温度控制在40℃±5℃，烟气进入吸收塔的方向为自下而上的流向，贫液吸收剂添加的方式为自上而下的方式加入，便于贫液吸收剂与烟气逆流接触；
其中，步骤2中富液的温度在50℃-55℃，烟气中的碳元素与贫液吸收剂发生反应时用于对烟气进行脱碳作业，降低有害物质进入空气中造成空气污染；
其中，步骤3中换热后的溶液温度在90℃-95℃，富液泵的进液口通过连接管与吸收塔的出液口连通，富液泵的出液口通过连接管与贫富液换热器的进液口连通，便于通过富液泵将吸收塔内的液体运输至贫富液换热器中进行换热冷却；
其中，步骤4中和步骤5中喷淋加热后的溶液温度在100℃-110℃，贫富液换热器换热冷却后的溶液温度在55℃-65℃，贫液冷却器冷却后的温度在40℃-45℃；
其中，步骤4和步骤5中工艺管线是指各设备之间连通的管道，降膜煮沸器的进口与再生塔之间通过第一管道连通，第一管道与煮沸器泵之间通过和二管道连通，降膜煮沸器的出口与再生塔之间通过第三管道连通，降膜煮沸器的出口与煮沸器泵之间通过第四管道连通，且第二管道与第四管道之间设置有第五管道；
其中，第一管道上设置有第一保持阀，第二管道上分别设置有第三保持阀和第二保持阀，且第三保持阀与第二保持阀分别位于第五管道的两侧，第五管道上设置有第四保持阀，第四管道上设置有第五保持阀，第三管道上设置有第六保持阀；
其中，步骤4中降膜式再生时，第一保持阀和第二保持阀处于关闭状态，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于开启状态；
其中，步骤5虹吸式再生时，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于关闭状态，第一保持阀、第二保持阀和第四保持阀处于开启状态，通过降膜式煮沸器代替常规热虹吸式煮沸器，可分别实现顶部喷淋降膜式再生与煮沸器底部进液虹吸式再生，一套工艺设备流程实现两种再生工艺，减少了设备数量，节省了工程投资成本；
其中，步骤1-5中深度净化塔的一侧设置有净化塔泵，吸收塔与再生塔之间分别设置有贫液冷却器、贫富液热换器、富液泵和贫液泵，贫液冷却器的一端与贫富液热换器的一端连通，贫液冷却器的另一端与吸收塔连通，贫富液热换器的另一端分别与富液泵和贫液泵连通，富液泵的一端与吸收塔的出口连通，贫液泵的一端与再生塔的出口连通。
工作原理：通过降膜式煮沸器代替常规热虹吸式煮沸器，可分别实现顶部喷淋降膜式再生与煮沸器底部进液虹吸式再生，一套工艺设备流程实现两种再生工艺，减少了设备数量，节省了工程投资成本；且降膜式煮沸器的顶部喷淋的溶液在重力作用下沿降膜式煮沸器换热管内壁成膜状流动形成液相膜，随着向下液相的蒸发，气相在换热管中产生，随气象量增加，液相膜逐渐变薄，较薄的液膜使蒸发传热具有较高的传热系数，传热效率大幅提高，从而减少了蒸汽用量，大幅降低能耗。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、CO2的吸收，将脱硫脱硝除尘后的烟气进入深度净化塔，烟气经引风机增压后进入吸收塔，在吸收塔内添加贫液吸收剂，使贫液吸收剂与烟气逆流接触，完成CO2的吸收；
S2、富液的产生，在吸收塔内贫液吸收剂与烟气的碳元素反应形成富液，富液通过吸收塔的底部排出，气体从吸收塔的顶部尾气排放口排出；
S3、富液换热，从吸收塔流出的富液经富液泵加压后进入贫富液换热器内进行换热，换热后的溶液通过喷淋进入再生塔；
S4、降膜式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后从降膜煮沸器顶部进行喷淋加热，降膜煮沸器通过蒸汽进行热量供给，顶部喷淋的溶液沿降膜式煮沸器换热管内壁成膜状流动，进行溶液的传热，在降膜煮沸器内加热后的气相经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过另一个保持阀沿工艺管线进入再生塔,；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
S5、虹吸式再生，溶液从再生塔溶液出口流出通过煮沸器泵的提升作用，依次经过两个保持阀后沿工艺管线从降膜煮沸器底部进液口进入进行加热，在泵的提升作用及煮沸器本身的热虹吸作用下，使气液两相慢慢充满降膜煮沸器并从顶部出口经保持阀后沿工艺管线返回再生塔，从再生塔顶部出来的再生气经过再生气分离器气液分离后得到产品气CO2；液相通过煮沸器泵从降膜煮沸器底部流出经过保持阀沿工艺管线进入再生塔；再生后的贫液由再生塔贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却，然后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程。
2.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤1所述深度净化塔内气体的温度控制在40℃±5℃，烟气进入吸收塔的方向为自下而上的流向，贫液吸收剂添加的方式为自上而下的方式加入。
3.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤2中所述富液的温度在50℃-55℃，烟气中的碳元素与贫液吸收剂发生反应时用于对烟气进行脱碳作业。
4.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤3中所述换热后的溶液温度在90℃-95℃，所述富液泵的进液口通过连接管与吸收塔的出液口连通，富液泵的出液口通过连接管与贫富液换热器的进液口连通。
5.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤4中和步骤5中所述喷淋加热后的溶液温度在100℃-110℃，所述贫富液换热器换热冷却后的溶液温度在55℃-65℃，所述贫液冷却器冷却后的温度在40℃-45℃。
6.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤4和步骤5中所述工艺管线是指各设备之间连通的管道，所述降膜煮沸器的进口与再生塔之间通过第一管道连通，第一管道与煮沸器泵之间通过和二管道连通，所述降膜煮沸器的出口与再生塔之间通过第三管道连通，所述降膜煮沸器的出口与煮沸器泵之间通过第四管道连通，且第二管道与第四管道之间设置有第五管道。
7.根据权利要求6所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：所述第一管道上设置有第一保持阀，第二管道上分别设置有第三保持阀和第二保持阀，且所述第三保持阀与第二保持阀分别位于第五管道的两侧，第五管道上设置有第四保持阀，所述第四管道上设置有第五保持阀，第三管道上设置有第六保持阀。
8.根据权利要求7所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤4中所述降膜式再生时，第一保持阀和第二保持阀处于关闭状态，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于开启状态。
9.根据权利要求8所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤5所述虹吸式再生时，第三保持阀、第五保持阀和第六保持阀处于关闭状态，第一保持阀、第二保持阀和第四保持阀处于开启状态。
10.根据权利要求1所述的一种新型烟气CO2捕集系统再生工艺，其特征在于：步骤1-5中所述深度净化塔的一侧设置有净化塔泵，所述吸收塔与再生塔之间分别设置有贫液冷却器、贫富液热换器、富液泵和贫液泵，所述贫液冷却器的一端与贫富液热换器的一端连通，所述贫液冷却器的另一端与吸收塔连通，所述贫富液热换器的另一端分别与富液泵和贫液泵连通，所述富液泵的一端与吸收塔的出口连通，所述贫液泵的一端与再生塔的出口连通。
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