CN114904372A - 一种节能的二氧化碳捕集系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能的二氧化碳捕集系统及其方法，包括：低压预处理模块、高压预处理模块以及二氧化碳捕集模块，低压预处理模块用以将烟气预处理形成低压净化烟气，高压预处理模块用以将低压净化烟气预处理形成高压净化烟气，二氧化碳捕集模块包括第一级膜分离单元和第二级膜分离单元，高压净化烟气适于输入第一级膜分离单元，第一级膜分离单元用以分离高压净化烟气得到二氧化碳产品气和第一非渗透气，第二级膜分离单元适于分离第一非渗透气得到二氧化碳富集气和第二非渗透气，二氧化碳富集气回流至高压预处理模块。从而通过烟气预处理和两级正压膜分离技术，有效降低CO2捕集能耗，可调节获取中等浓度CO2，提高CO2的回收率。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳回收技术领域，尤其涉及水泥窑烟气中二氧化碳捕集的节能减排系统及其方法。
背景技术
全球变暖是目前世界上主要的环境问题之一，在导致气候变化的各种温室气体中，二氧化碳对地球升温影响最大，控制二氧化碳排放已成为应对气候变暖的重要技术路线之一。
二氧化碳是一种重要的工业气体，分离捕集的二氧化碳不仅可以注入石油和天然气，提高油气采收率，也可以广泛用于合成有机化合物、制造碳酸饮料等，有必要对二氧化碳捕集来实现资源化利用
目前二氧化碳的捕集回收方法中，膜分离是较为有效的方法之一。膜分离法的主要原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异，其中渗透速率相对快的气体能够优先通过渗透膜而被富集，渗透速率相对较慢的气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。
在公开号为CN112516757A的专利中，公开了一种用于烟气二氧化碳捕集的三级三段膜分离系统及方法，该专利虽然可以达到较高的二氧化碳回收率，但是由于其采用了三段压缩，能耗较高；另外，该专利中膜分离过程需要加湿，耗水量大；此外，在二氧化碳烟气浓度较低的情况下，二氧化碳的回收率较低。
在公开号为CN113413736A的专利中，公开了一种水泥窑尾低浓度CO2提纯装置及其提纯方法，该专利采用膜分离和VPSA方法，能耗较高；仅能制备高纯99.9％二氧化碳，无法调节二氧化碳浓度以满足不同应用方式的纯度需求；同时设置的负压真空泵会导致能耗较高，而CO2回收率又较低，最多达到70％。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种节能的二氧化碳捕集系统及其方法，其通过烟气预处理和两级正压膜分离技术，有效降低CO2捕集能耗，可调节获取中等浓度CO2，提高CO2的回收率。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种节能的二氧化碳捕集系统，包括：低压预处理模块、高压预处理模块以及二氧化碳捕集模块，所述低压预处理模块用以将烟气预处理形成低压净化烟气，所述高压预处理模块用以将低压净化烟气预处理形成高压净化烟气，所述二氧化碳捕集模块包括第一级膜分离单元和第二级膜分离单元，高压净化烟气适于输入所述第一级膜分离单元，所述第一级膜分离单元用以分离高压净化烟气得到二氧化碳产品气和第一非渗透气，所述第二级膜分离单元适于分离第一非渗透气得到二氧化碳富集气和第二非渗透气，二氧化碳富集气回流至所述高压预处理模块。
进一步地，所述第一级膜分离单元设有第一进气口、第一渗透气出口以及第一非渗透气出口，所述第二级膜分离单元设有第二进气口、第二渗透气出口以及第二非渗透气出口，所述第一进气口与所述高压预处理模块的出口端连通，所述第一渗透气出口排出浓缩的二氧化碳产品气，所述第一非渗透气出口与所述第二进气口连通，使得第二级膜分离单元浓缩第一非渗透气得到二氧化碳富集气，所述第二渗透气出口与所述高压预处理模块的进口端连通，得以使二氧化碳富集气与低压净化烟气混合，混合气体经所述高压预处理模块的处理而进入所述第一级膜分离单元，所述第二非渗透气出口排出第二非渗透气。
进一步地，所述节能的二氧化碳捕集系统进一步包括动能回收模块，所述动能回收模块与所述第二渗透气出口连通，通过所述动能回收模块回收利用所述第二非渗透气出口的高压气体的压缩能。
进一步地，所述高压预处理模块包括混合单元、高压增压单元、高压降湿单元以及高压过滤单元，所述混合单元位于所述高压预处理模块的进口端，所述混合单元连通所述低压预处理模块的出口端和所述第二渗透气出口，通过所述混合单元混合低压净化烟气和二氧化碳富集气，而且有助于对第一非渗透气中的二氧化碳回收，显著提高二氧化碳回收率，所述高压增压单元用于对所述混合单元中的混合气体增压，以便于将增压后的气体输送至二氧化碳捕集模块，所述高压降湿单元用以降低烟气压力露点温度，以满足入膜条件，所述高压过滤单元用以去除混合气体中的固体杂质和液体杂质，使得高压净化烟气满足入膜条件，满足CO2膜捕集模块长期稳定运行要求。
进一步地，所述低压预处理模块包括除尘单元、低压增压单元以及降温除湿单元，所述除尘单元初步去除烟气中主要的固体杂质，所述低压增压单元用于对烟气增压克服低压预处理模块的阻力，以便于将增压后的气体输送至降温除湿单元处理，所述降温除湿单元用以降低烟气的干球温度和压力露点温度，以满足烟气压缩机的进气要求。
进一步地，所述高压预处理模块进一步包括调温单元，所述调温单元用以调节高压净化烟气的干球温度，以满足入膜条件，其中，二氧化碳产品气中的二氧化碳浓度不小于40％，第二非渗透气的二氧化碳浓度不大于5％，其中，第一级膜分离单元和第二级膜分离单元分别由多个气体膜组件并联形成，所述气体膜组件选自中空纤维膜、卷式膜、板式膜中的一种或多种。
一种节能的二氧化碳捕集方法，包括步骤：
S100将待处理烟气通入低压预处理模块，所述低压预处理模块对烟气进行除尘、降温降湿，得到低压净化烟气；
S200将低压净化烟气通入高压预处理模块的混合单元，经增压、降湿以及过滤，得到高压净化烟气，使得所述高压净化烟气满足入膜条件；
S300将高压净化烟气通入第一级膜分离单元，将所述第一级膜分离单元产生的第一非渗透气通入所述第二级膜分离单元，所述第一级膜分离单元从所述第一渗透气口排出浓缩的中度二氧化碳产品气，所述二氧化碳产品气输入下游工艺；
S400将所述第二级膜分离单元浓缩的二氧化碳富集气通入所述高压预处理模块的混合单元中，使得所述二氧化碳富集气和所述低压净化烟气混合，形成的混合烟气经所述高压预处理模块的增压、降湿以及过滤处理，得到的高压净化烟气再次通入第一级膜分离单元。
进一步地，本申请的捕集方法还包括步骤：将第二级膜分离单元产生的第二非渗透气通入动能回收模块，回收高压的所述第二非渗透气中的压缩能。
进一步地，所述步骤S100包括步骤：
S110将烟气经除尘单元的处理去除大部分固体杂质；
S120将除尘后的烟气进行增压处理，使得增压后的烟气压力不小于标准大气压；
S130将增压后的烟气通过降温除湿处理，使液体杂质凝结去除，得到低压净化烟气，其中低压净化烟气的干球温度不高于60℃，压力露点温度不高于10℃，粉尘含量不超过1.0mg/Nm3。
进一步地，所述步骤S200包括步骤：
S210将低压净化烟气和第二级膜分离单元产生的二氧化碳富集气在混合单元中混合，；
S220将混合气体进行增压处理，使得增压后的烟气压力不低于400Kpa；
S230将增压后的混合气体通过除湿处理，使得压力露点温度不高于10℃；
S240将混合气体通过高压过滤单元处理，进一步过滤固体杂质和液体杂质，得到高压净化烟气，其中，所述高压净化烟气中的粉尘含量不超过0.01mg/Nm3，油份不超过0.01mg/Nm3；
S250调节高压净化烟气的温度，使得入膜前的高压净化烟气的干球温度至少比压力露点温度高5℃，满足入膜条件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)通过两级正压膜分离烟气，可调节产生包含50％左右的中等浓度的二氧化碳，中等浓度二氧化碳有效满足下游工艺的应用要求，大幅降低二氧化碳捕集所需的能耗；
(2)通过将第一级膜分离单元产生的低浓度二氧化碳的第一非渗透气经第二级膜分离单元浓缩，将浓缩的二氧化碳富集气混合于预处理的烟气中，再次通过所述第一级膜分离单元浓缩，有助于提高二氧化碳的回收率，使得二氧化碳的回收率达到90％以上，不需要达到99％的二氧化碳浓度而进行多次浓缩，避免二氧化碳回收率的降低，也避免能耗的浪费；
(3)通过两段法烟气预处理，对烟气进行除尘、降温和降湿等处理，有利于二氧化碳膜捕集工艺的稳定可靠运行，防止影响压缩机效率和气体膜组件的浓缩效率；
(4)通过耦合压缩气体膨胀发电等动能回收装置，回收低浓度二氧化碳含量的高压非渗透气的压缩能，利用膨胀做功产生的能量进行发电，进一步降低CO2捕集能耗。
附图说明
图1为本申请的节能的二氧化碳捕集系统的一个实施例的示意图。
图中：10、低压预处理模块；11、除尘单元；12、低压增压单元；13、降温除湿单元；20、高压预处理模块；21、混合单元；22、高压增压单元；23、高压降湿单元；24、高压过滤单元；25、调温单元；30、二氧化碳捕集模块；31、第一级膜分离单元；32、第二级膜分离单元；40、动能回收模块。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
为了清楚起见，术语“基本上”或“大体上”在本文中被用来暗示本领域技术人员已知的可接受范围内在数值的变化的可能性。根据一个示例，，在本文使用的术语“基本上”或“大体上”应该被解释为暗示在任何指定值之上或之下高达10％的可能变化。根据另一个示例，在本文使用的术语“基本上”或“大体上”应该被解释为暗示在任何指定值之上或之下高达5％的可能变化。根据另一示例，本文中使用的术语“基本上”或“大体上”应该解释为暗示在任何指定值之上或之下高达2.5％的可能变化。例如，短语“基本上垂直”应解释为包括恰好是90°的可能变化。
如图1所示，本申请提供一种节能的二氧化碳捕集系统，包括：低压预处理模块10、高压预处理模块20以及二氧化碳捕集模块30，所述低压预处理模块10用以将烟气预处理形成低压净化烟气，所述高压预处理模块20用以将低压净化烟气预处理形成高压净化烟气，所述二氧化碳捕集模块30包括第一级膜分离单元31和第二级膜分离单元32，高压净化烟气适于输入所述第一级膜分离单元31，所述第一级膜分离单元31用以分离高压净化烟气得到二氧化碳产品气和第一非渗透气，所述第二级膜分离单元32适于分离第一非渗透气得到二氧化碳富集气和第二非渗透气，二氧化碳富集气回流至所述高压预处理模块20。从而通过两级正压膜分离烟气，可调节产生包含50％左右的中等浓度的二氧化碳，中等浓度二氧化碳有效满足下游工艺的应用要求，大幅降低二氧化碳捕集所需的能耗。
其中，所述第一级膜分离单元31设有第一进气口、第一渗透气出口以及第一非渗透气出口，所述第二级膜分离单元32设有第二进气口、第二渗透气出口以及第二非渗透气出口，所述第一进气口与所述高压预处理模块20的出口端连通，所述第一渗透气出口排出浓缩的二氧化碳产品气，并将二氧化碳产品气输送至下游工艺利用，所述第一非渗透气出口与所述第二进气口连通，低浓度二氧化碳含量的第一非渗透气经第二级膜分离单元32浓缩得到二氧化碳富集气，所述第二渗透气出口与所述高压预处理模块20的进口端连通，得以使二氧化碳富集气与低压净化烟气混合，混合气体经所述高压预处理模块20的处理而进入所述第一级膜分离单元31，所述第二非渗透气出口排出第二非渗透气。
也就是说，所述第一渗透气出口排出的是中等浓度的二氧化碳产品气，可以直接应用于下游工艺，如制备纯碱，所述第一非渗透气出口排出的第一非渗透气中含有少量的二氧化碳，为了增加二氧化碳回收率，降低二氧化碳对外界的排放，将第一非渗透气经第二级膜分离单元32进一步浓缩，浓缩后的二氧化碳富集气中的二氧化碳浓度由于未达到中等二氧化碳浓度的要求，得以将二氧化碳富集气重新与预处理中的烟气混合，提高高压净化烟气中的二氧化碳浓度，增加第一级膜分离单元31对中等浓度的二氧化碳产品气的生产效率，降低能耗，降低生产成本，如果将二氧化碳富集气不通过混合的形式而是增设第三级膜分离单元，则需要增加压缩机进行增压，将会需要更多的能耗和处理设备，反而会增加生产成本。通过将二氧化碳富集气和低压净化烟气混合，通过一次增压后重新进入第一级膜分离单元31中，有效提高二氧化碳回收率，而将高压状态的第一非渗透气直接通过第二级膜分离单元32进行浓缩，不需要进行额外增压，也有助于降低能耗，缩短管道布置，减少一些设备的设置，降低成本。
所述节能的二氧化碳捕集系统进一步包括动能回收模块40，所述动能回收模块40与所述第二渗透气出口连通，通过所述动能回收模块40回收利用所述第二非渗透气出口的高压气体的压缩能。其中，所述第二非渗透气中的二氧化碳浓度含量已经很低，其二氧化碳浓度不大于5％，可以直接排放，但是由于第二非渗透气出口排出的气体为压缩气体，可以利用动能回收模块40回收压缩能，通过耦合压缩气体膨胀发电等动能回收装置，回收低浓度二氧化碳含量的高压非渗透气的压缩能，利用膨胀做功产生的能量进行发电，进一步降低CO2捕集能耗。
其中，所述低压预处理模块10包括除尘单元11、低压增压单元12以及降温除湿单元13，所述除尘单元11初步去除烟气中主要的固体杂质，有效防止粉尘在低压段设备沉积，防止进入烟气压缩机系统，影响烟气压缩机效率，所述低压增压单元12用于对烟气增压，以便于将增压后的气体输送至降温除湿单元13处理，所述降温除湿单元13用以降低烟气的干球温度和压力露点温度，以满足烟气压缩机的进气要求。其中低压净化烟气的干球温度不高于60℃，压力露点温度不高于10℃，优化烟气压缩机运行工况，满足烟气压缩机的进气要求，其中，低压净化烟气中的粉尘含量不超过1mg/Nm3，有效降低高压预处理模块20中的过滤器负荷。
其中，所述高压预处理模块20包括混合单元21、高压增压单元22、高压降湿单元23以及高压过滤单元24，所述混合单元21位于所述高压预处理模块20的进口端，所述混合单元21连通所述低压预处理模块10的出口端和所述第二渗透气出口，通过所述混合单元21混合低压净化烟气和二氧化碳富集气，有助于对第一非渗透气中的二氧化碳回收，显著提高二氧化碳回收率，所述高压增压单元22用于对所述混合单元21中的混合气体增压，以便于将增压后的气体输送至二氧化碳捕集模块30，所述高压降湿单元23用以降低烟气压力露点温度，以满足入膜条件，所述高压过滤单元24用以去除混合气体中的固体杂质和液体杂质，使得高压净化烟气满足入膜条件，满足二氧化碳捕集模块30长期稳定运行要求。其中，高压净化烟气中的粉尘含量不超过0.01mg/Nm3，油份不超过0.01mg/Nm3；
其中，所述高压预处理模块20进一步包括调温单元25，所述调温单元25用以调节高压净化烟气的干球温度，使得入膜前的高压净化烟气的干球温度至少比压力露点温度高5℃，以满足入膜条件。
其中，第一级膜分离单元31和第二级膜分离单元32分别由多个气体膜组件并联形成，所述气体膜组件选自中空纤维膜、卷式膜、板式膜中的一种或多种。
本申请还提供一种节能的二氧化碳捕集方法，包括步骤：
S100将待处理烟气通入低压预处理模块10，所述低压预处理模块10对烟气进行除尘、降温降湿，得到低压净化烟气；
S200将低压净化烟气通入高压预处理模块20的混合单元21，经增压、降湿以及过滤，得到高压净化烟气，使得所述高压净化烟气满足入膜条件；
S300将高压净化烟气通入第一级膜分离单元31，将所述第一级膜分离单元31产生的第一非渗透气通入所述第二级膜分离单元32，所述第一级膜分离单元31从所述第一渗透气口排出浓缩的中度二氧化碳产品气，所述二氧化碳产品气输入下游工艺；
S400将所述第二级膜分离单元32浓缩的二氧化碳富集气通入所述高压预处理模块20的混合单元21中，使得所述二氧化碳富集气和所述低压净化烟气混合，形成的混合烟气经所述高压预处理模块20的增压、降湿以及过滤处理，得到的高压净化烟气再次通入第一级膜分离单元31。从而通过将第一级膜分离单元31产生的低浓度二氧化碳的第一非渗透气经第二级膜分离单元32浓缩，将浓缩的二氧化碳富集气混合于预处理的烟气中，再次通过所述第一级膜分离单元31浓缩，有助于提高二氧化碳的回收率，使得二氧化碳的回收率达到90％以上，不需要达到99％的二氧化碳浓度而进行多次浓缩，避免二氧化碳回收率的降低，也避免能耗的浪费；
其中，本申请的捕集方法还包括步骤：将第二级膜分离单元32产生的第二非渗透气通入动能回收模块40，回收高压的所述第二非渗透气中的压缩能。
其中，所述步骤S100包括步骤：
S110将烟气经除尘单元11的处理去除大部分固体杂质；
S120将除尘后的烟气进行增压处理，使得增压后的烟气压力不小于标准大气压；
S130将增压后的烟气通过降温除湿处理，使液体杂质凝结去除，得到低压净化烟气，其中，低压净化烟气的干球温度不高于60℃，压力露点温度不高于10℃，粉尘含量不超过1.0mg/Nm3。
其中，所述步骤S200包括步骤：
S210将低压净化烟气和第二级膜分离单元32产生的二氧化碳富集气在混合单元21中混合；
S220将混合气体进行增压处理，使得增压后的烟气压力不低于400Kpa；
S230将增压后的混合气体通过除湿处理，使得压力露点温度不高于10℃；
S240将混合气体通过高压过滤单元24处理，进一步过滤固体杂质和液体杂质，得到高压净化烟气，其中，高压净化烟气中的粉尘含量不超过0.01mg/Nm3，油份不超过0.01mg/Nm3；
S250调节高压净化烟气的温度，使得入膜前的高压净化烟气的干球温度至少比压力露点温度高5℃，满足入膜条件。从而通过两段法烟气预处理，对烟气进行除尘、降温、降湿等处理，有利于二氧化碳膜捕集工艺的稳定可靠运行，防止影响压缩机效率和气体膜组件的捕集效率。
实施例1
对某待处理烟气进行捕集试验，衡算图1所示系统对烟气中二氧化碳的捕集效果，预处理模块的物料衡算结果如表1所示，二氧化碳捕集模块30物料衡算结果如表2所示。其中，所述捕集方法包括步骤：
(1)将原料烟气通入低压预处理模块10，所述低压预处理模块10对烟气进行除尘、降温降湿，得到低压净化烟气；
(2)将低压净化烟气通入高压预处理模块20的混合单元21，经增压、降湿以及过滤，得到高压净化烟气，使得所述高压净化烟气满足入膜条件；
(3)将高压净化烟气通入第一级膜分离单元31，将所述第一级膜分离单元31产生的第一非渗透气通入所述第二级膜分离单元32，所述第一级膜分离单元31从所述第一渗透气口排出浓缩的中度二氧化碳产品气，所述二氧化碳产品气输入下游工艺；
(4)将所述第二级膜分离单元32浓缩的二氧化碳富集气通入所述高压预处理模块20的混合单元21中，使得所述二氧化碳富集气和所述低压净化烟气混合，形成的混合烟气经所述高压预处理模块20的增压、降湿以及过滤处理，得到的高压净化烟气再次通入第一级膜分离单元31。
(5)将第二级膜分离单元32产生的第二非渗透气通入动能回收模块40，回收高压的所述第二非渗透气中的压缩能。
表1预处理模块的物料衡算结果
该实施例中水泥窑原料烟气为微负压，干球温度约95摄氏度，压力露点温度约75摄氏度。水泥窑烟气中主要污染物满足国家排放标准，其中，粉尘不超过15mg/Nm3。
水泥窑原料烟气经过低压预处理模块后，干球温度约40摄氏度，压力露点温度约5摄氏度。水泥主要污染物中粉尘不超过1.0mg/Nm3。
混合烟气经过高压预处理模块后，干球温度约25摄氏度，压力露点温度约5摄氏度。水泥主要污染物中粉尘不超过0.01mg/Nm3，并且油份不超过0.01mg/Nm3，满足CO2膜捕集模块长期稳定运行要求。
表2二氧化碳捕集模块物料衡算结果
实施例1中，原料烟气中二氧化碳浓度为18％，经过第一级膜分离单元31浓缩后二氧化碳浓度为50.8％，满足进一步利用的工艺要求。
经二级正压膜分离，计算二氧化碳回收率＝6387*50.8％/(20000*18.0％)＝90.1％。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种节能的二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括：低压预处理模块、高压预处理模块以及二氧化碳捕集模块，所述低压预处理模块用以将烟气预处理形成低压净化烟气，所述高压预处理模块用以将低压净化烟气预处理形成高压净化烟气，所述二氧化碳捕集模块包括第一级膜分离单元和第二级膜分离单元，高压净化烟气适于输入所述第一级膜分离单元，所述第一级膜分离单元用以分离高压净化烟气得到二氧化碳产品气和第一非渗透气，所述第二级膜分离单元适于分离第一非渗透气得到二氧化碳富集气和第二非渗透气，二氧化碳富集气回流至所述高压预处理模块。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述第一级膜分离单元设有第一进气口、第一渗透气出口以及第一非渗透气出口，所述第二级膜分离单元设有第二进气口、第二渗透气出口以及第二非渗透气出口，所述第一进气口与所述高压预处理模块的出口端连通，所述第一渗透气出口排出浓缩的二氧化碳产品气，所述第一非渗透气出口与所述第二进气口连通，使得第二级膜分离单元浓缩第一非渗透气得到二氧化碳富集气，所述第二渗透气出口与所述高压预处理模块的进口端连通，得以使二氧化碳富集气与低压净化烟气混合，混合气体经所述高压预处理模块的处理而进入所述第一级膜分离单元，所述第二非渗透气出口排出第二非渗透气。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，其进一步包括动能回收模块，所述动能回收模块与所述第二渗透气出口连通，通过所述动能回收模块回收利用所述第二非渗透气出口的高压气体的压缩能。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述高压预处理模块包括混合单元、高压增压单元、高压降湿单元以及高压过滤单元，所述混合单元位于所述高压预处理模块的进口端，所述混合单元连通所述低压预处理模块的出口端和所述第二渗透气出口，通过所述混合单元混合低压净化烟气和二氧化碳富集气，所述高压增压单元用于对所述混合单元中的混合气体增压，所述高压降湿单元用以降低烟气压力露点温度，所述高压过滤单元用以去除混合气体中的固体杂质和液体杂质。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述低压预处理模块包括除尘单元、低压增压单元、降温除湿单元，所述除尘单元初步去除烟气中的固体杂质，所述低压增压单元用于对烟气增压克服所述低压预处理模块的阻力，所述降温除湿单元用以降低烟气的干球温度和压力露点温度。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述高压预处理模块进一步包括调温单元，所述调温单元用以调节高压净化烟气的干球温度，其中，二氧化碳产品气中的二氧化碳浓度不小于40％，第二非渗透气的二氧化碳浓度不大于5％，其中，第一级膜分离单元和第二级膜分离单元分别由多个气体膜组件并联形成，所述气体膜组件选自中空纤维膜、卷式膜、板式膜中的一种或多种。
7.一种如权利要求1～6中任一所述的节能的二氧化碳捕集系统的捕集方法，其特征在于，包括步骤：
S100将待处理烟气通入低压预处理模块，所述低压预处理模块对烟气进行除尘、降温降湿，得到低压净化烟气；
S200将低压净化烟气通入高压预处理模块的混合单元，经增压、降湿以及过滤，得到高压净化烟气，使得所述高压净化烟气满足入膜条件；
S300将高压净化烟气通入第一级膜分离单元，将所述第一级膜分离单元产生的第一非渗透气通入所述第二级膜分离单元，所述第一级膜分离单元从所述第一渗透气口排出浓缩的中度二氧化碳产品气，所述二氧化碳产品气输入下游工艺；
S400将所述第二级膜分离单元浓缩的二氧化碳富集气通入所述高压预处理模块的混合单元中，使得所述二氧化碳富集气和所述低压净化烟气混合，形成的混合烟气经所述高压预处理模块的增压、降湿以及过滤处理，得到的高压净化烟气再次通入第一级膜分离单元。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，其进一步包括步骤：将第二级膜分离单元产生的第二非渗透气通入动能回收模块，回收高压的所述第二非渗透气中的压缩能。
9.根据权利要求7所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述步骤S100包括步骤：
S110将烟气经除尘单元的处理去除大部分固体杂质；
S120将除尘后的烟气进行增压处理，使得增压后的烟气压力不小于标准大气压，克服所述低压处理模块的阻力；
S130将增压后的烟气通过降温除湿处理，使液体杂质凝结去除，得到低压净化烟气，其中，所述低压净化烟气的干球温度不高于60℃，压力露点温度不高于10℃，粉尘含量不超过1.0mg/Nm3。
10.根据权利要求9所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述步骤S200包括步骤：
S210将低压净化烟气和第二级膜分离单元产生的二氧化碳富集气在混合单元中混合；
S220将混合气体进行增压处理，使得增压后的烟气压力不低于400Kpa；
S230将增压后的混合气体通过除湿处理，使得压力露点温度不高于10℃；
S240将混合气体通过高压过滤单元处理，进一步过滤固体杂质和液体杂质，得到高压净化烟气，其中，所述高压净化烟气中的粉尘含量不超过0.01mg/Nm3，油份不超过0.01mg/Nm3；
S250调节高压净化烟气的温度，使得入膜前的高压净化烟气的干球温度至少比压力露点温度高5℃。
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