CN114522513A - 一种低分压二氧化碳捕集工艺 - Google Patents

一种低分压二氧化碳捕集工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低分压二氧化碳捕集工艺，所述工厂烟气由烟囱经由管道输送进入洗涤塔中，洗涤水经洗涤水泵加压送至洗涤水冷却器冷却后返回下段循环使用。上段通过碳酸钠循环洗涤除去烟气中的硫，碱液循环吸收，饱和后含硫废液外排，补充新的碱液。洗涤净化后的烟气由洗涤塔顶部通过管道进入引风机。本发明采用新型高效CO2捕集吸收剂，新型吸收剂较传统MEA溶剂再生能耗降低了30％以上，并采用烟气预处理技术对烟气进行碱洗和游离水分离预处理，减少后端溶剂损耗及维持系统水平衡，本工艺集成了级间冷却、分流解吸、再生塔顶换热等节能工艺，形成新一代低成本低能耗的CO2吸收工艺技术，实现CO2捕集率高，CO2纯度高，再生能耗低，再整能耗降低至2.54GJ/TCO2。

Description

一种低分压二氧化碳捕集工艺
技术领域
本发明涉及二氧化碳技术领域，尤其涉及一种低分压二氧化碳捕集工艺。
背景技术
碳捕集、利用与封存，简称CCUS，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。长期以来，CCUS一直被认为是减少化石能发电和工业过程中二氧化碳排放的关键技术。CCUS技术可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。
二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。其中合成可降解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。
经检索，中国专利授权号为CN103566712B的专利，公开了一种操作简单、造价低廉的用于工艺气体余热回用的二氧化碳捕集工艺，其特征在于采用电除尘的方法分离原料气中的灰尘，并利用高温烟气余热副产蒸汽用于装置的再沸器加热；采用加热膨胀驱动透平机发电的方式利用再生塔顶气余热。上述专利中存在以下不足：CO2捕集率底，CO2纯度底，因此，亟需设计一种低分压二氧化碳捕集工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低分压二氧化碳捕集工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种低分压二氧化碳捕集工艺，所述工厂烟气由烟囱经由管道输送进入洗涤塔中，洗涤水经洗涤水泵加压送至洗涤水冷却器冷却后返回下段循环使用。上段通过碳酸钠循环洗涤除去烟气中的硫，碱液循环吸收，饱和后含硫废液外排，补充新的碱液。洗涤净化后的烟气由洗涤塔顶部通过管道进入引风机，由引风机升压至8Kpa.g。
优选地，所述经洗涤净化后的烟气，沿管道输送至吸收塔下部，与自上而下的复合胺水溶液在塔内填料表面发生传质传热，CO2气体被复合溶液吸收，集于吸收塔下部，吸收CO2气体后达到平衡的复合溶液称为富液，未被吸收的气体在吸收塔上部经洗涤液洗涤，然后经过高效除沫器，经放空管道直接排入大气中。
优选地，所述富液自塔底经富液泵加压至0.55Mpa输送至再生气冷凝器进行热量交换，富液加热至68℃进入冷凝液换热器，然后进入贫/富液换热器加热至98℃左右，由再生塔上部喷淋入塔。在再生塔内，溶液中RNH3HCO3受热分解释放出CO2，CO2随同大量的水蒸汽及少量的复合胺液蒸汽由塔顶排出，温度约为95℃，压力约为0.03Mpa(表压)进入工艺气压缩机，压缩至0.22MPa(温度控制155℃)，进入工艺气再沸器，然后进行企业分离后进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液进行热量交换，大量的水蒸汽被冷凝，气体温度降至约78℃。冷凝液与气体一同进入CO2水冷却器与循环水换热，再生气冷却至≤40℃，然后去CO2水分离器。在分离器内，气体夹带的冷凝液被分离器分离后，CO2气体经管道送至压缩机增压。
优选地，所述再生塔底部设置再沸器，其采用0.4Mpa.g低压蒸汽加热，以保证塔底温度在103～110℃。蒸汽凝液经冷凝液换热器降温并回收热量后流入蒸汽冷凝液槽，经蒸汽冷凝液泵送出界区回收。
优选地，所述由再生塔下部引出的贫液经贫/富液换热器换热后，贫液温度由110℃降至80℃，然后由贫液泵加压至0.65Mpa(表)后，进入贫液冷却器进一步降温至≤40℃，经溶液过滤器和机械过滤器过滤后，进入CO2吸收塔上部喷淋入塔内。
优选地，所述洗涤塔采用专用技术的洗涤塔(三合一塔)，工厂烟气首先洗涤塔洗涤除尘降温至≤40℃。
本发明的有益效果为：
1.本发明中，采用新型高效CO2捕集吸收剂，新型吸收剂较传统MEA溶剂再生能耗降低了30％以上。
2.本发明中，采用烟气预处理技术，对进入捕集系统前的烟气进行碱洗和游离水分离预处理，减少后端溶剂损耗及维持系统水平衡。
3.本发明中，项目工艺集成了级间冷却、分流解吸、再生塔顶换热等节能工艺，形成新一代低成本低能耗的CO2吸收工艺技术，实现CO2捕集率高，CO2纯度高，再生能耗低，再整能耗降低至2.54GJ/TCO2。
附图说明
图1为本发明提出的一种低分压二氧化碳捕集工艺的流程结构示意图。
图中：1、酸性水换热器；2、洗涤塔；3、酸性水泵；4、碱液泵；5、碱液槽；6、引风机；7、洗涤液冷却器；8、洗涤液泵；9、洗涤液贮槽；10、CO2吸收塔；11、富液泵；12、机械过滤器；13、活性炭过滤器；14、CO2分离器；15、CO2水冷却器；16、贫液冷却器；17、贫液泵；18、工艺气再沸器；19、工艺气压缩机；20、CO2再生塔；21、蒸汽再沸器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1，一种低分压二氧化碳捕集工艺，工厂烟气由烟囱经由管道输送进入洗涤塔中，洗涤水经洗涤水泵加压送至洗涤水冷却器冷却后返回下段循环使用。上段通过碳酸钠循环洗涤除去烟气中的硫，碱液循环吸收，饱和后含硫废液外排，补充新的碱液。洗涤净化后的烟气由洗涤塔顶部通过管道进入引风机，由引风机升压至8Kpa.g。
本发明中，经洗涤净化后的烟气，沿管道输送至吸收塔下部，与自上而下的复合胺水溶液在塔内填料表面发生传质传热，CO2气体被复合溶液吸收，集于吸收塔下部，吸收CO2气体后达到平衡的复合溶液称为富液，未被吸收的气体在吸收塔上部经洗涤液洗涤，然后经过高效除沫器，经放空管道直接排入大气中。
本发明中，富液自塔底经富液泵加压至0.55Mpa输送至再生气冷凝器进行热量交换，富液加热至68℃进入冷凝液换热器，然后进入贫/富液换热器加热至98℃左右，由再生塔上部喷淋入塔。在再生塔内，溶液中RNH3HCO3受热分解释放出CO2，CO2随同大量的水蒸汽及少量的复合胺液蒸汽由塔顶排出，温度约为95℃，压力约为0.03Mpa(表压)进入工艺气压缩机，压缩至0.22MPa(温度控制155℃)，进入工艺气再沸器，然后进行企业分离后进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液进行热量交换，大量的水蒸汽被冷凝，气体温度降至约78℃。冷凝液与气体一同进入CO2水冷却器与循环水换热，再生气冷却至≤40℃，然后去CO2水分离器。在分离器内，气体夹带的冷凝液被分离器分离后，CO2气体经管道送至压缩机增压。
本发明中，再生塔底部设置再沸器，其采用0.4Mpa.g低压蒸汽加热，以保证塔底温度在103～110℃。蒸汽凝液经冷凝液换热器降温并回收热量后流入蒸汽冷凝液槽，经蒸汽冷凝液泵送出界区回收。
本发明中，由再生塔下部引出的贫液经贫/富液换热器换热后，贫液温度由110℃降至80℃，然后由贫液泵加压至0.65Mpa(表)后，进入贫液冷却器进一步降温至≤40℃，经溶液过滤器和机械过滤器过滤后，进入CO2吸收塔上部喷淋入塔内。
本发明中，洗涤塔采用专用技术的洗涤塔(三合一塔)，工厂烟气首先洗涤塔洗涤除尘降温至≤40℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述工厂烟气由烟囱经由管道输送进入洗涤塔中，洗涤水经洗涤水泵加压送至洗涤水冷却器冷却后返回下段循环使用。上段通过碳酸钠循环洗涤除去烟气中的硫，碱液循环吸收，饱和后含硫废液外排，补充新的碱液。洗涤净化后的烟气由洗涤塔顶部通过管道进入引风机，由引风机升压至8Kpa.g。
2.根据权利要求书1所述的一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述经洗涤净化后的烟气，沿管道输送至吸收塔下部，与自上而下的复合胺水溶液在塔内填料表面发生传质传热，CO2气体被复合溶液吸收，集于吸收塔下部，吸收CO2气体后达到平衡的复合溶液称为富液，未被吸收的气体在吸收塔上部经洗涤液洗涤，然后经过高效除沫器，经放空管道直接排入大气中。
3.根据权利要求书2所述的一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述富液自塔底经富液泵加压至0.55Mpa输送至再生气冷凝器进行热量交换，富液加热至68℃进入冷凝液换热器，然后进入贫/富液换热器加热至98℃左右，由再生塔上部喷淋入塔。在再生塔内，溶液中RNH3HCO3受热分解释放出CO2，CO2随同大量的水蒸汽及少量的复合胺液蒸汽由塔顶排出，温度约为95℃，压力约为0.03Mpa(表压)进入工艺气压缩机，压缩至0.22MPa(温度控制155℃)，进入工艺气再沸器，然后进行企业分离后进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液进行热量交换，大量的水蒸汽被冷凝，气体温度降至约78℃。冷凝液与气体一同进入CO2水冷却器与循环水换热，再生气冷却至≤40℃，然后去CO2水分离器。在分离器内，气体夹带的冷凝液被分离器分离后，CO2气体经管道送至压缩机增压。
4.根据权利要求书3所述的一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述再生塔底部设置再沸器，其采用0.4Mpa.g低压蒸汽加热，以保证塔底温度在103～110℃。蒸汽凝液经冷凝液换热器降温并回收热量后流入蒸汽冷凝液槽，经蒸汽冷凝液泵送出界区回收。
5.根据权利要求书4所述的一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述由再生塔下部引出的贫液经贫/富液换热器换热后，贫液温度由110℃降至80℃，然后由贫液泵加压至0.65Mpa(表)后，进入贫液冷却器进一步降温至≤40℃，经溶液过滤器和机械过滤器过滤后，进入CO2吸收塔上部喷淋入塔内。
6.根据权利要求书1所述的一种低分压二氧化碳捕集工艺，其特征在于，所述洗涤塔采用专用技术的洗涤塔(三合一塔)，工厂烟气首先洗涤塔洗涤除尘降温至≤40℃。
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