CN115957597B - 一种解吸装置及二氧化碳生产系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种解吸装置及二氧化碳生产系统,解吸装置包括第一解吸单元和第二解吸单元,第一解吸单元包括用于对第一解吸容腔内的第一解吸区提供富吸收液的第一供液管体,第二解吸单元包括用于对第二解吸容腔内的第二解吸区提供富吸收液的第二供液管体,第一解吸容器的下方还设有第一液流出口,第一液流出口经第一供液通道与第二供液管体连通;第一供液管体上设有第一开关,第一开关的流体上游的供液通道经第二供液通道与第二解吸容腔的上部连通;第二供液通道上设有第二开关。本申请所述解吸装置可通过对开关的控制,使两个解吸单元处于不同的工作模式,进而使包括其的生产系统根据实际需要进行调整,以处于所处工况下的较佳的工作状态。
Description
技术领域
本申请属于二氧化碳生产技术领域,尤其涉及一种解吸装置及二氧化碳生产系统。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
气候变化是人类目前面临的重大全球性问题之一,也是当今国际的焦点问题。随着二氧化碳的排放量猛增,目前已经对人类的生存系统构成了巨大的威胁。
化工企业所排放的尾气中含有大量的二氧化碳,因此解决这类企业的碳排放问题迫在眉睫。当下,二氧化碳气体捕集、利用与封存技术具有很好的发展前景。二氧化碳驱油技术是目前公认的有效驱油技术。经证明,二氧化碳驱油技术非常适合我国的油藏地质;如果将驰放气中的二氧化碳分离出来,用于石油的开采,不仅能够提升采收率,而且可以将大量的二氧化碳封存在地下,解决气候问题。因此,研发一种能将驰放气中的二氧化碳的节能、高效、低成本地回收技术具有重要的意义。
目前,传统的二氧化碳的生产系统往往包括一个二氧化碳吸收塔和一个二氧化碳解吸塔,利用吸收液在两个塔之间的循环,并通过对温度的控制来实现二氧化碳的吸收和解吸,最终获取高浓度的二氧化碳。然而,这种生产系统,存在低能耗和高产量不可兼顾的问题;不仅如此,这种生产系统还具有运行模式单一、可调性差、运行能耗和运行成本较高等缺点。
不仅如此,现有的解吸装置在检修过程中,生产系统需要停产,而且检修后的启动过程较为复杂,将严重影响二氧化碳的产量;如果能够在实施检修过程中,使生产系统仍能生产二氧化碳将具有重要意义。
在实际的生产过程中,二氧化碳生产系统存在多种工况,具体包括低负荷工况、额定工况和高负荷工况,这些工况主要取决于单位时间内供入吸收单元中的二氧化碳的量;为了提升生产能力,现有的二氧化碳生产系统往往按照最高的负荷进行匹配和运行,在实际的生产过程中,要想提高二氧化碳的产量,需要吸收液发生深度解吸,深度解吸所需要的能耗较高,导致二氧化碳生产的成本较高。如果能够及时、客观、准确地根据实际的生产工况对生产系统进行针对性调整,将能够使生产系统保持在所处工况下的最佳工作状态。为此申请人提出了一种解吸装置及二氧化碳生产系统。
发明内容
本申请提出了一种解吸装置及二氧化碳生产系统,旨在解决传统的二氧化碳生产系统可调性能差、生产系统的能耗高、生产成本高以及提升生产系统的产能等问题。
第一方面,本申请提供一种解吸装置,用于二氧化碳生产系统,包括:
第一解吸单元,第一解吸单元包括第一解吸容器和第一供液管体,第一解吸容器具有第一解吸容腔,第一供液管体由第一解吸容器的上部伸入第一解吸容腔,用于对第一解吸容腔内的第一解吸区提供富吸收液;
第二解吸单元,第二解吸单元包括第二解吸容器和第二供液管体,第二解吸容器具有第二解吸容腔,第二供液管体由第二解吸容器的上部伸入第二解吸容腔,用于对第二解吸容腔内的第二解吸区提供富吸收液或半贫吸收液中的一种;
第一解吸单元还设有第一液流出口,第一液流出口经第一供液通道与第二供液管体连通;第一供液管体上设有第一开关,第一开关的流体上游的供液通道经第二供液通道与第二解吸容腔的上部连通;第二供液通道上设有第二开关;
当第一开关处于打开状态时,第二开关处于关断状态或打开状态中的一种;当第一开关处于关断状态时,第二开关处于打开状态。
本申请的解吸装置包括两个解吸单元,通过两个解吸单元的连通设置及对第一开关和第二开关的控制,进而使两个解吸单元可以根据实际的生产需要进行调整,具体地,可通过相关的连接和控制,使第一解吸单元和第二解吸单元处于串联工作状态、并联工作状态和单个工作状态;以根据实际的生产需要选择不同的模式;例如在生产系统处于低负荷的工作状态或其中一个解吸单元需要检修时,用一个解吸单元来进行二氧化碳的生产,不仅可以达到降低能耗和成本的同时,避免传统生产系统检修时的停产问题。再如,当需要提高二氧化碳产量或单位时间需要吸收二氧化碳的产量时,可使第一解吸单元和第二解吸单元处于串联的工作模式,可以有效地延长解吸路径,如果将第一解吸单元产生的半贫吸收液部分引入到吸收单元,在满足吸收二氧化碳的情况下,降低解吸所需要的能耗,进而达到低能耗、高脱出率的效果;再比如,当需要进一步提升二氧化碳的产量时,单位时间的吸收液的循环量势必会加大,通过第一解吸单元和第二解吸单元共同对富吸收液进行解吸,可以有效地避免解吸单元由于负荷太大,导致液位波动和冲塔等问题;使生产系统具有更高的负荷响应能力。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使第一开关的流体上游的供液管道经第二供液通道与第二供液管体连通。在具体工作时:
当第一开关处于打开状态且第二开关处于关断状态时,富吸收液经第一供液管体流入第一解吸容腔,且第一解吸单元经第一供液通道对第二解吸区提供半贫吸收液;
当第一开关处于关断状态且第二开关处于打开状态时,富吸收液依次经第二供液通道、第二供液管体流入第二解吸容腔;
当第一开关和第二开关均处于打开状态时,富吸收液经第一供液管体流入第一解吸容腔,富吸收液依次经第二供液通道、第二供液管体流入第二解吸容腔。
本申请通过使第一开关的流体上游的供液管道经第二供液通道与第二供液管体连通,可以使富吸收液经过第二供液管体供入第二解吸容腔内。具体地,当第一开关处于打开状态且第二开关处于关断状态时,可使第一解吸单元处于工作状态,第二解吸单元处于工作状态或非工作状态,当第二解吸单元处于工作状态时,第一解吸单元与第二解吸单元处于串联的工作模式;当第一开关处于关断状态且第二开关处于打开状态时,使第一解吸单元处于非工作状态,第二解吸单元处于工作状态;当第一开关和第二开关均处于打开状态时,第一解吸单元和第二解吸单元处于并联的工作模式;进而可以根据实际的生产需要,仅通过对第一开关和第二开关的控制,便可实现不同工作模式的切换。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地选择使第二解吸单元的设有排气口,排气口经气体通道与第一解吸容腔连通,气体通道上设有第三开关;当第一解吸单元处于非工作状态时,第三开关处于关断状态;当第一解吸单元处于工作状态时,第三开关处于打开状态。
本申请通过使第二解吸单元的排气口经过气体通道与第一解吸单元进行连通,进而可以使第二解吸单元产生的气体对第一解吸单元内的吸收液进行加热,使热量得到有效的利用,以提高二氧化碳产量。另外,本申请通过设置第三开关,通过对其开闭进行控制,可以将两个解吸单元进行屏蔽,避免一个解吸单元不工作时对另一个解吸单元造成影响;还可以使两个解吸单元能够相对独立地工作。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地选择使第一解吸单元还包括第一连通管,第一解吸区下游的气相区经第一连通管与第一解吸区上游连通,第一连通管上设有第四开关;和/或,选择性地使第二解吸单元还包括第二连通管,第二解吸区下游的气相区经第二连通管与第二解吸区上游连通,第二连通管上设有第五开关。
本申请通过使第一解吸单元包括第一连通管和/或使第二解吸单元包括第二连通管,并通过对第三开关和/或第四开关的开闭进行控制,避免第一解吸单元和第二解吸单元发生液位波动、冲塔问题;进而可以确保生产系统能够稳定运行。具体地,在正常工作时,第三开关和第四开关均处于关闭状态,当第一解吸单元出现异常时,可打开第三开关,避免由于气相和液相形成平衡状态,液体不能很好地在第一解吸区顺利流动的问题。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地选择使第一解吸单元还包括第一再沸器,第一再沸器对第一解吸单元的解吸过程提供热量;第二解吸单元还包括第二再沸器,第二再沸器对第二解吸单元的解吸过程提供热量;所述第一再沸器由热水作为加热介质或由热蒸汽作为加热介质;所述第二再沸器由热水作为加热介质或由热蒸汽作为加热介质。
作为优选,进一步选择性地使第一再沸器包括第一热水管道和第一热蒸汽管道,且第一再沸器由热水提供热量或由热蒸汽提供热量;和/或,使第二再沸器包括第二热水管道和第二热蒸汽管道,且第二再沸器由热水提供热量或由热蒸汽提供热量。
本申请通过使第一再沸器包括第一热水管道和第一热蒸汽管道,使第二再沸器包括第二热水管道和第二热蒸汽管道,进而可以根据实际的生产情况,选择采用热水或热蒸汽加热;使生产系统具有更好的调节能力。具体地,当其中一个解吸单元工作时,可通过热蒸汽加热,以达到保产和增产效果;当两个解吸单元处于串联的工作状态时,可根据实际的生产需要选择用热水进行加热,进而达到降低生产成本的效果;当两个解吸单元处于并联的工作状态时,即二氧化碳产量较高,吸收液的循环量较大时,可选择性地通过热蒸汽进行加热。
作为优选,还可选择性的使第一再沸器包括第一供热管道,具体可根据实际需要接入热水或接入热蒸汽;和/或使第二再沸器第二供热管道,也可根据实际需要接入热水或接入热蒸汽。
作为优选,还可以选择性地使第一解吸单元包括多个第一再沸器,使部分第一再沸器由热水提供热量,部分第一再沸器由热蒸汽提供热量。在具体工作时,当由热水提供热量时,停止供入蒸汽;当由热蒸汽提供热量时,停止供入热水。同样,第二解吸单元也可包括多个第二再沸器,并参照第一解吸单元的设置形式进行选择性设置。
第二方面,本申请提供一种二氧化碳生产系统,包括吸收单元和如前述任一方案所述的解吸装置;吸收单元用于吸收驰放气中的二氧化碳并形成富吸收液;吸收单元包括容器本体和第三供液管体,容器本体包括容纳腔,第三供液管体的一端伸入至容纳腔的吸收区的上部,以提供吸收液;
吸收单元的下部设有富吸收液出口,富吸收液出口与第一供液管体连通,富吸收液出口与第二开关上游侧的第二供液通道连通。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使吸收单元还包括第四供液管体,第四供液管体的一端伸入至吸收区的中游,用于提供半贫吸收液;第一液流出口经第三供液通道与第四供液管体连通;第三供液通道上设有第一控制开关,第一控制开关的流体上游的第三供液通道经第四供液通道与吸收区的上游连通,第四供液通道上设有第二控制开关;第一控制开关和第二控制开关的开度可调设置;第二解吸单元还包括第二液流出口,第二液流出口经第五供液通道与第三供液管体连通。
本申请通过设置第三供液通道和第四供液通道,并在第三供液通道上设置第一控制开关,在第四供液通道上设置第二控制开关,可根据实际的生产情况,通过对第一控制开关和第二控制开关的开度的控制来进行针对性调整,进而可以根据吸收单元所处的工况进行调整,以使吸收单元处于最佳的工作状态;进一步达到降能耗、降成本的目的。具体地,当单位时间进入吸收单元中的二氧化碳的量较少时,可以适当增加由第三供液管体供入的半贫吸收液的量,减少由第四供液管体供入的半贫吸收液的量;还可以进一步选择性地减少由第三供液管体供入的贫吸收液的量;在极端状态下,还可使第一控制开关处于关断状态,使第二控制开关处于完全打开状态。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使二氧化碳生产系统还包括控制单元,第一控制开关和第二控制开关的开度受控制单元控制;在具体工作时,当第一解吸单元和第二解吸单元均处于工作状态时,由第三供液管体供入的半贫吸收液和由第四供液管体供入的半贫吸收液的分配比例根据单位时间进入容纳腔内的二氧化碳的量进行调整;当第一解吸单元处于工作状态且第二解吸单元处于非工作状态时,第一控制开关处于关断状态,第二控制开关处于打开状态。
本申请通过使第一控制开关和第二控制开关的开度受控制单元控制,进而使生产系统能够根据实际的生产需要进行更加快速、有效地进行调整,使生产系统处于最佳的工作状态。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使供入吸收单元的贫吸收液的量和半贫吸收液的量受控制单元控制;且根据单位时间进入容器本体内的二氧化碳的量、供入容器本体内的半贫吸收液的吸收能力进行调整。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使控制单元包括信息采集模块和控制模块;信息采集模块与控制模块信号连接。
本申请通过使控制单元包括信息采集模块和控制模块,通过信息采集模块所采集的信息反馈给控制单元,进一步通过控制单元对第一控制开关和第二控制开关的开度进行控制调节,进而实现生产系统的自动化控制,使生产系统能根据实际的生产情况进行自动化调节,使生产系统在不同的工况下维持在最佳的工作状态。
作为本申请的一些优选方案,进一步选择性地使信息采集模块包括用于检测半贫吸收液中二氧化碳含量的检测单元;检测单元与控制模块信号连接,控制模块与第一控制开关信号连接,控制模块与第二控制开关信号连接;和/或,
使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计,二氧化碳浓度测量计用于测量驰放气中的二氧化碳浓度,二氧化碳浓度测量计与控制模块信号连接;和/或,
使信息采集模块包括驰放气流量计,驰放气流量计用于监测进入吸收单元的驰放气的流量,驰放气流量计与控制模块信号连接;和/或,
使信息采集模块包括第一液体流量计和第二液体流量计,第一液体流量计用于测量进入第一解吸单元的富吸收液的流量,第二液体流量计用于测量排出第一解吸单元的半贫吸收液的流量,第一液体流量计和第二液体流量计与控制模块信号连接。
本申请通过使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计和/或驰放气流量计,通过采集驰放气中的二氧化碳浓度信息和/或驰放气的流量信息,将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以达到实时调整和自动化控制的效果。同样,本申请通过第一液体流量计和第二液体流量计可分别测出单位时间进入第一解吸单元中的液体进入量和单位时间的液体排出量,以此测量半贫吸收液中的二氧化碳的含量,并将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以达到实时调整和自动化控制的效果。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
图1示意性地示出了本申请的一种解吸装置的工艺流程图;
图2示意性地示出了本申请的一种生产系统的工艺流程图;
图3示意性地示出了本申请的第二种生产系统的工艺流程图;
图4示意性地示出了本申请的第三种生产系统的工艺流程图;
图5示意性地示出了本申请的一种吸收单元的结构视图。
附图标记如下:
1吸收单元,11容器本体,111容纳腔,12第三供液管体,13第四供液管体,14驰放气供入管体;
2第一解吸单元,21第一解吸容器,211第一解吸容腔,212第一解吸区,213第一液流出口,22第一供液管体,23第一再沸器;
3第二解吸单元,31第二解吸容器,311第二解吸容腔,312第二解吸区,313第二液流出口,32第二供液管体,33排气口,34第二再沸器;
41第一供液通道,42第二供液通道,43气体通道,44第三供液通道,45第四供液通道,46第五供液通道,47第六供液通道,48第七供液通道;
51第一流量可调泵送单元,52第二流量可调泵送单元,53第三流量可调泵送单元,54第四流量可调泵送单元;
61第一开关,62第二开关,63第三开关,64第四开关,65第一控制开关,66第二控制开关,67第五开关;
71第一换热单元,72第二换热单元;
81第一冷却器,82第二冷却器;
91第一连通管,92第二连通管。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是,文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的,而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出,否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的,并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但并不排出存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行,除非明确指出执行顺序。还应当理解,可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段,但是,这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出,否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此,以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述,可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系,这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如,如果在图中的装置翻转,那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此,示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
本申请中,某个数值以上包括本数,例如“两个以上”包括两个。
本申请提供一种解吸装置,用于二氧化碳生产系统,具体如图1所示,包括第一解吸单元2和第二解吸单元3;第一解吸单元2包括第一解吸容器21和第一供液管体22,第一解吸容器21具有第一解吸容腔211,第一供液管体22由第一解吸容器21的上部伸入第一解吸容腔211,用于对第一解吸容腔211内的第一解吸区212提供富吸收液;
第二解吸单元3包括第二解吸容器31和第二供液管体32,第二解吸容器31具有第二解吸容腔311,第二供液管体32由第二解吸容器31的上部伸入第二解吸容腔311,用于对第二解吸容腔311内的第二解吸区312提供富吸收液或半贫吸收液中的一种(具体根据实际的生产需要进行选择提供)。
第一解吸单元2还设有第一液流出口213,第一液流出口213经第一供液通道41与第二供液管体32连通;第一供液管体22上设有第一开关61,第一开关61的流体上游的供液通道经第二供液通道42与第二解吸容腔311的上部连通;第二供液通道42上设有第二开关62。在具体实施时,可选择性地使第一液流出口213设置在第一解吸容器21的下方,或设置在第一解吸单元2的其他位置,具体如图1所示,第一液流出口213设置在第一再沸器23上。
在具体工作过程中,当第一开关61处于打开状态时,第二开关62处于关断状态或打开状态中的一种(第二开关处于关断状态或处于打开状态可根据实际的生产需要进行选择性设置);当第一开关61处于关断状态时,第二开关62处于打开状态。
需要说明的是,本申请中的“第一解吸单元”和“第二解吸单元”的结构形式不做具体的限制,其可以是任何能够满足解吸要求的设置形式;其可选择性地设为横截面为圆形、方形等的压力容器。在具体实施时,第一解吸单元2和第二解吸单元3的尺寸不做具体的限制,两个解吸单元可设为相同体积或设为不同体积,例如使其中一个解吸单元的体积大于另一个解吸单元的体积;具体可根据实际的生产需要进行选择性设置。
关于“第一供液管体”和“第二供液管体”的结构也不做具体的限制,其可以是任何能够实现对解吸区提供吸收液的结构;在具体实施时,可进一步选择性地在第一供液管体22上设置喷淋孔,或在第一供液管体22上接喷淋接头;以使第一供液管体22所提供的液体能够均匀地分布到解吸区。同样,第二供液管体32也可参照第一供液管体22的设置形式设置。
需要解释的是,本申请中,所谓的“吸收液”是指用于二氧化碳生产过程中,用于吸收二氧化碳的液体,具体包括富吸收液、半贫吸收液、贫吸收液。
本申请中,所谓的“富吸收液”是指经过生产系统的吸收单元吸收二氧化碳后所形成的吸收液,其所吸收的二氧化碳的量不做具体的限制。本申请中,所谓的“半贫吸收液”是指发生部分解吸后,仍残存一定量二氧化碳的吸收液,具体地,例如当第一解吸单元2和第二解吸单元3串联工作时,由第一解吸单元2排出的吸收液为半贫吸收液。本申请中,所谓的“贫吸收液”包括未参与过二氧化碳吸收的吸收液,也包括经过解吸后二氧化碳残存较少的吸收液,具体例如可以是解吸塔深度解吸后被供入吸收单元中的吸收液。
需要说明的是,本申请中,所谓的“解吸区”是指用于进行二氧化碳解吸反应的区域;在具体实施时,可选择性地在解吸区设置多层浮阀塔盘,吸收液在流动过程中,通过加热产生二氧化碳气体。
还需要说明的是,本申请中的“第一开关”和“第二开关”不做具体的限制,其可以是任何满足操作要求的开关;其可选择性地设为手动阀门、电控阀门;当然也可以是能够调节开度的阀门。在具体实施时,优选地使第一开关61和第二开关62受控制单元控制,以便于实际的生产进行实时调整。
需要指出的是,本申请中的吸收液的成分不做具体的限制,其可以是任何满足二氧化碳吸收和解吸要求的溶液;在具体实施时,可选择性地使吸收液设为胺液等;具体例如,其可以是包括N-甲基二乙醇胺、L-脯氨酸钾、羟乙基乙二胺、三乙烯二胺中的一种或几种的混合的水溶液;当然,胺液并不仅限于前述几种成分中的一种或者几种的混合。
本申请的解吸装置包括两个解吸单元,通过两个解吸单元的连通设置及对第一开关61和第二开关62的控制,进而使两个解吸单元可以根据实际的生产需要进行调整。具体地,可通过相关的连接和控制,使第一解吸单元2和第二解吸单元3处于串联工作状态、并联工作状态和单个工作状态;以根据实际的生产需要选择不同的模式;例如在生产系统处于低负荷的工作状态或其中一个解吸单元需要检修时,通过对第一开关61和第二开关62进行控制,用一个解吸单元来进行二氧化碳的生产,这样,不仅可以达到降低能耗和成本的同时,避免传统生产系统检修时的停产问题。
再如,当生产系统处于较高运行工况时,需要提高二氧化碳产量或单位时间需要吸收二氧化碳的产量时,可使第一解吸单元2和第二解吸单元3处于串联的工作模式,可以有效地延长解吸路径,如果将第一解吸单元2产生的半贫吸收液部分引入到吸收单元,在满足吸收二氧化碳的情况下,可以有效地降低解吸所需要的能耗,进而达到低能耗、高脱出率的效果。再比如,当需要进一步提升二氧化碳的产量时,单位时间的吸收液的循环量势必会加大,通过第一解吸单元2和第二解吸单元3共同对富吸收液进行解吸,可以有效地避免解吸单元由于负荷太大,导致液位波动和冲塔等问题;进而使生产系统具有更高的负荷响应能力和生产能力。
作为本申请的一些优选实施方式,如图1所示,进一步选择性地使第一开关61的流体上游的供液管道经第二供液通道42与第二供液管体32连通。在具体工作时:
当第一开关61处于打开状态且第二开关62处于关断状态时,富吸收液可经第一供液管体22流入第一解吸容腔211,且第一解吸单元2经第一供液通道41对第二解吸区312提供半贫吸收液。
当第一开关61处于关断状态且第二开关62处于打开状态时,富吸收液可依次经第二供液通道42、第二供液管体32流入第二解吸容腔311。
当第一开关61和第二开关62均处于打开状态时,富吸收液经第一供液管体22流入第一解吸容腔211,同时,富吸收液依次经第二供液通道42、第二供液管体32流入第二解吸容腔311。
需要说明的是,所谓的“第一开关的流体上游的供液管道”是以流体的流动方向为参考,具体是指要流经第一开关但还没有流过第一开关的区域;在具体实施时,供液管道可选择性地为第一供液管体22的一部分,或设为与第一供液管体22连通且对其提供液流的管体。
本申请通过使第一开关61的流体上游的供液管道经第二供液通道42与第二供液管体32连通,可以使富吸收液经过第二供液管体32供入第二解吸容腔311内。具体地,在实际的生产过程中,当第一开关61处于打开状态且第二开关62处于关断状态时,可使第一解吸单元2处于工作状态,第二解吸单元3处于工作状态或非工作状态,当第二解吸单元3处于工作状态时,第一解吸单元2与第二解吸单元3处于串联的工作模式;当第一开关61处于关断状态且第二开关62处于打开状态时,使第一解吸单元2处于非工作状态,第二解吸单元3处于工作状态;当第一开关61和第二开关62均处于打开状态时,第一解吸单元2和第二解吸单元3处于并联的工作模式;进而可以根据实际的生产需要,仅通过对第一开关61和第二开关62的控制,便可实现不同工作模式的切换,使包括其的生产系统具有更好的调节功能,并可使生产系统在不同的工况下,均能处于较佳的工作状态。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地选择使第二解吸单元3的设有排气口33,排气口33经气体通道43与第一解吸容腔211连通,气体通道43上设有第三开关63。在具体工作时,当第一解吸单元2处于非工作状态时,第三开关63处于关断状态;当第一解吸单元2处于工作状态时,可选择性地使第三开关63处于打开状态。在具体实施时,使排气口33设置在第二解吸单元3的上部,并经过气体通道43与第一解吸区212的下游连通。
本申请通过使第二解吸单元3的排气口33经过气体通道43与第一解吸单元2进行连通,进而可以使第二解吸单元3产生的气体对第一解吸单元2内的吸收液进行加热,使热量得到有效的利用,以提高二氧化碳产量。另外,本申请通过设置第三开关63,通过对其开闭进行控制,可以将两个解吸单元进行屏蔽,避免一个解吸单元不工作时对另一个解吸单元造成影响;还可以使两个解吸单元能够相对独立地工作。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地选择使第一解吸单元2还包括第一连通管91,第一解吸区212下游的气相区经第一连通管91与第一解吸区212上游连通,第一连通管91上设有第四开关64;且使第二解吸单元3还包括第二连通管92,第二解吸区312下游的气相区经第二连通管92与第二解吸区312上游连通,第二连通管92上设有第五开关67。作为可变换的实施方式,还可选择性地仅使第一解吸单元2还包括第一连通管91,第一解吸区212下游的气相区经第一连通管91与第一解吸区212上游连通,第一连通管91上设有第四开关64;或选择性地使第二解吸单元3还包括第二连通管92,第二解吸区312下游的气相区经第二连通管92与第二解吸区312上游连通,第二连通管92上设有第五开关67。
需要说明的是,第四开关64和第五开关67不做具体的限制,其可以是手动阀、电控阀,在具体实施时,优选地使第四开关64和第五开关67设为电控阀,并受控制单元控制。
本申请通过使第一解吸单元2包括第一连通管91和/或使第二解吸单元3包括第二连通管92,并通过对第三开关63和/或第四开关64的开闭进行控制,避免第一解吸单元2和第二解吸单元3发生液位波动、冲塔等问题;进而可以确保生产系统能够稳定运行,避免由于液位波动、冲塔带来生产系统停止工作的问题。具体地,在正常工作时,第三开关63和第四开关64均处于关闭状态,当第一解吸单元2出现异常时,可打开第三开关63,避免由于气相和液相形成平衡状态,液体不能很好地在第一解吸区212顺利流动的问题。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地选择使第一解吸单元2还包括第一再沸器23,第一再沸器23对第一解吸单元2的解吸过程提供热量;第二解吸单元3还包括第二再沸器34,第二再沸器34对第二解吸单元3的解吸过程提供热量。
在具体实施时,进一步选择性地使第一再沸器23包括第一热水管道和第一热蒸汽管道,且第一再沸器23由热水提供热量或由热蒸汽提供热量;和/或,使第二再沸器34包括第二热水管道和第二热蒸汽管道,且第二再沸器34由热水提供热量或由热蒸汽提供热量。
本申请通过使第一再沸器23包括第一热水管道和第一热蒸汽管道,使第二再沸器34包括第二热水管道和第二热蒸汽管道,进而可以根据实际的生产情况,选择采用热水或热蒸汽加热;使生产系统具有更好的调节能力。具体地,当其中一个解吸单元工作时,可通过热蒸汽加热,以达到保产和增产效果;当两个解吸单元处于串联的工作状态时,可根据实际的生产需要选择用热水进行加热,进而达到降低生产成本的效果;当两个解吸单元处于并联的工作状态时,即二氧化碳产量较高,吸收液的循环量较大时,可选择性地通过热蒸汽进行加热。
作为本申请的一些可变换的实施方式,还可选择性的使第一再沸器23包括第一供热管道,具体可根据实际需要接入热水或接入热蒸汽;和/或使第二再沸器34第二供热管道,也可根据实际需要接入热水或接入热蒸汽。
作为本申请的一些可变换的实施方式,还可以选择性地使第一解吸单元2包括多个第一再沸器23,使部分第一再沸器23由热水提供热量,部分第一再沸器23由热蒸汽提供热量。在具体工作时,当由热水提供热量时,停止供入蒸汽;当由热蒸汽提供热量时,停止供入热水。同样,第二解吸单元3也可包括多个第二再沸器34,并参照第一解吸单元2的设置形式进行选择性设置。在具体实施时,第一解吸单元2所包括的第一再沸器23的数量、第二解吸单元3所包括的第二再沸器34的数量不做具体的限制,可选择性地使第一解吸单元2包括一个、两个、三个、四个、五个或六个以上个第一再沸器23,使第二解吸单元3包括一个、两个、三个、四个、五个或六个以上个第二再沸器34。
第二方面,本申请提供一种二氧化碳生产系统,如图2至4所示,包括吸收单元1和如前述任一实施方式所述的解吸装置;吸收单元1用于吸收驰放气中的二氧化碳并形成富吸收液;吸收单元1包括容器本体11和第三供液管体12,容器本体11包括容纳腔111,第三供液管体12的一端伸入至容纳腔111的吸收区的上部,以提供吸收液;吸收单元1的下部设有富吸收液出口,富吸收液出口与第一供液管体22连通,富吸收液出口与第二开关62上游侧的第二供液通道42连通。其中图2所示的生产系统包括一个吸收单元,图3和图4所示的生产系统包括两个吸收单元。其中图3所示的生产系统可将半贫吸收液引入到一个吸收单元内;图4所示的生产系统可将半贫吸收液引入到两个吸收单元内。需要说明的是,吸收单元的具体结构形式不做具体的限制,其可以是任何满足吸收要求的结构;具体可如图5所示的结构形式设置吸收单元。
需要说明的是,本申请中,“第三供液管体”的结构也不做具体的限制,其可以是任何能够实现对吸收区提供吸收液的结构;在具体实施时,可进一步选择性地在第三供液管体12上设置喷淋孔,或在第三供液管体12上接喷淋接头;以使第三供液管体12所提供的液体能够均匀地分布到其下方的吸收区。
需要指出的是,吸收单元1内的反应温度、压力以及吸收液的吸收浓度等参数不做具体的限制和说明,其可根据温度、压力等工艺参数对吸收反应的影响进行选择性设置。
在具体实施时,吸收单元1的数量不做具体的限制,其可以是一个、两个、三个、四个、五个或六个以上个,具体数量可根据实际需要进行选择性设置,具体如图3和图4所示,当驰放气来源有两个时,可设置两个吸收单元1来分别对一个驰放气来源中的二氧化碳进行吸收。在具体实施时,当生产系统包括两个以上吸收单元1时,可根据实际需要,在部分或全部吸收单元1的吸收区的中游设置用于提供半贫吸收液的供液管道。
在具体实施时,使吸收单元1包括驰放气供入管体14,驰放气供入管体14的一端伸入容纳腔111的下部,以对吸收单元1提供驰放气;进一步地在驰放气供入管体14上设置多个进气孔,为了避免液体进入驰放气供入管体14,可进一步选择性地使多个进气孔斜向朝下设置。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使吸收单元1还包括第四供液管体13,第四供液管体13的一端伸入至吸收区的中游,用于提供半贫吸收液;第一液流出口213经第三供液通道44与第四供液管体13连通;第三供液通道44上设有第一控制开关65,第一控制开关65的流体上游的第三供液通道44经第四供液通道45与吸收区的上游连通,第四供液通道45上设有第二控制开关66;第一控制开关65和第二控制开关66的开度可调设置;第二解吸单元3还包括第二液流出口313,第二液流出口313经第五供液通道46与第三供液管体12连通。在具体实施时,可选择性地使第二液流出口313设置在第二解吸容器31的下方,或设置在第二解吸单元2的其他位置,具体如图1所示,第二液流出口313设置在第二再沸器34上。
需要指出的是,本申请中,所谓的“吸收区”是指用于吸收液吸收目标气体的反应区域;所谓的“吸收区的中游”是以吸收液在容器本体内的流动方向为参考,具体是指二氧化碳吸收反应发生到一定程度的位置;需要指出的是,所谓的“中游”包括中上游和中下游。
另外,本申请中,“第四供液管体”的结构也不做具体的限制,其可以是任何能够实现对吸收区提供吸收液的结构;在具体实施时,可进一步选择性地在第四供液管体13上设置喷淋孔,或在第四供液管体13上接喷淋接头;以使第四供液管体13所提供的液体能够均匀地分布到其下方的吸收区。
需要说明的是,本申请中,优选地使第一控制开关65和第二控制开关66的开度可以进行调整,以调整由第三供液管体12和第四供液管体13供入容器本体11内的半贫吸收液的比例;在具体实施时,优选地使第一控制开关65和第二控制开关66设为电控阀,并受控制单元控制。在具体实施时,进一步选择性地使由第三供液管体12供入的半贫吸收液的量随着供入容器本体11内的贫吸收液的量的减少而增加,随供入容器本体11内的贫吸收液的量的增加而减少;进而使吸收单元1在满足吸收二氧化碳的情况下,对完成吸收要求的吸收液进行适应性匹配。
在具体实施时,当单位时间进入容器本体11内的二氧化碳的含量较小时,可完全通过半贫吸收液对二氧化碳进行吸收,具体通过关断第一控制开关65,打开第二控制开关66,使半贫吸收液由第一供液管道进入容器本体11中,进而延长半贫吸收液的吸收路径,所得到的富吸收液解吸所需要的能耗更小、成本更低。当要吸收的二氧化碳的量需要贫吸收液吸收时,可以将第一控制开关65和第二控制开关66均处于打开状态,进一步结合需要吸收的二氧化碳的量来调整第一控制开关65和第二控制开关66的开度,来分配由第三供液管体12和第四供液管体13供入吸收单元1中的半贫吸收液的比例,同时向吸收单元1供入贫吸收液;在能够满足吸收二氧化碳的要求的情况下,降低相同二氧化碳产量的能耗。当单位时间要吸收的二氧化碳的量大于设定值时,可以使第一控制开关65和第二控制开关66均处于关断状态,使贫吸收液经过第一管道进入容器本体11实现对二氧化碳的吸收。
由上可知,本申请通过上述设置,可以使吸收单元1根据实际的工况需要进行调整,使吸收单元1可在不同的工况下,均能够处于较好的工作状态;进而达到可控性好、降能耗、降成本等效果;避免传统的生产系统在单位时间进入二氧化碳的量较少的情况下,仍按照最高负荷进行响应带来的能耗高、成本高等问题。
本申请通过设置第三供液通道44和第四供液通道45,并在第三供液通道44上设置第一控制开关65,在第四供液通道45上设置第二控制开关66,可根据实际的生产情况,通过对第一控制开关65和第二控制开关66的开度的控制来进行针对性调整,进而可以根据吸收单元1所处的工况进行调整,以使吸收单元1处于最佳的工作状态;进一步达到降能耗、降成本的目的。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使二氧化碳生产系统还包括控制单元,第一控制开关65和第二控制开关66的开度受控制单元控制;在具体工作时,当第一解吸单元2和第二解吸单元3均处于工作状态时,由第三供液管体12供入的半贫吸收液和由第四供液管体13供入的半贫吸收液的分配比例根据单位时间进入容纳腔111内的二氧化碳的量进行调整;当第一解吸单元2处于工作状态且第二解吸单元3处于非工作状态时,第一控制开关65处于关断状态,第二控制开关66处于打开状态。
本申请通过使第一控制开关65和第二控制开关66的开度受控制单元控制,进而使生产系统能够根据实际的生产需要进行更加快速、有效地进行调整,继而使生产系统处于最佳的工作状态。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使供入吸收单元1的贫吸收液的量和半贫吸收液的量受控制单元控制;且根据单位时间进入容器本体11内的二氧化碳的量、供入容器本体11内的半贫吸收液的吸收能力进行调整。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使控制单元包括信息采集模块和控制模块;信息采集模块与控制模块信号连接。
本申请通过使控制单元包括信息采集模块和控制模块,通过信息采集模块所采集的信息反馈给控制单元,进一步通过控制单元对第一控制开关65、第二控制开关66的开度进行控制调节以及对各个开关进行控制,进而实现生产系统的自动化控制,使生产系统能根据实际的生产情况进行自动化调节,使生产系统在不同的工况下维持在最佳的工作状态。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使信息采集模块包括用于检测半贫吸收液中二氧化碳含量的检测单元;检测单元与控制模块信号连接,控制模块与第一控制开关65信号连接,控制模块与第二控制开关66信号连接。
在具体实施时,还可选择性地使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计,二氧化碳浓度测量计用于测量驰放气中的二氧化碳浓度,二氧化碳浓度测量计与控制模块信号连接。本申请通过使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计,通过采集驰放气中的二氧化碳浓度信息,将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以达到实时调整和自动化控制的效果。
在具体实施时,还可选择性地使信息采集模块包括驰放气流量计,驰放气流量计用于监测进入吸收单元1的驰放气的流量,驰放气流量计与控制模块信号连接。本申请通过使信息采集模块包括驰放气流量计,通过采集驰放气的流量信息,将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以达到实时调整和自动化控制的效果。
在具体实施时,还可选择性地使信息采集模块包括第一液体流量计和第二液体流量计,第一液体流量计用于测量进入第一解吸单元2的富吸收液的流量,第二液体流量计用于测量排出第一解吸单元2的半贫吸收液的流量,第一液体流量计和第二液体流量计与控制模块信号连接。本申请通过第一液体流量计和第二液体流量计可分别测出单位时间进入第一解吸单元2中的液体进入量和单位时间的液体排出量,以此测量半贫吸收液中的二氧化碳的含量,并将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以达到实时调整和自动化控制的效果。
作为优选,在具体实施时,第一供液通道41上设置第一流量可调泵送单元51,在第三供液通道44上设置第二流量可调泵送单元52,在第五供液通道46上设置第三流量可调泵送单元53,在吸收单元1的富吸收液流体出口与第一供液管之间的第六供液通道47上设第四流量可调泵送单元54;所述第一流量可调泵送单元51、所述第二流量可调泵送单元52、所述第三流量可调泵送单元53和所述第四流量可调泵送单元54受控制单元控制。
在实际的生产过程中,可根据实际的生产工况,选择性地使第一解吸单元2所产生的半贫吸收液分配给吸收单元1和第二解吸单元3,或选择性地使第一解吸单元2所产生的半贫吸收液供送给吸收单元1;在具体实施时,本申请通过控制单元对第一流量可调泵送单元51和第二流量可调泵送单元52进行控制,进而实现供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量与供入吸收单元1的半贫吸收液的量的调整。在具体实施时,可选择性地使供入吸收单元1的半贫吸收液的量大于供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量(例如在第一解吸单元2中解吸的较为彻底时,或吸收单元1单位时间要吸收的二氧化碳较少时),也可进一步选择性地使第一解吸单元2所产生的半贫吸收液全部供入第一解吸单元2(例如在驰放气的供入流量较少时或驰放气中的二氧化碳含量较少,半贫吸收液可完全吸收驰放气中的二氧化碳时);还可选择性地使供入吸收单元1的半贫吸收液的量小于供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量(半贫吸收液中的二氧化碳残余较多、一次解吸不够彻底时),进而使解吸更彻底,以提高二氧化碳产量和贫吸收液的吸收二氧化碳的能力。需要说明的是,上述示例仅为某些工况下的选择,在实际生产过程中,可进一步选择性地根据实际的生产情况,通过控制单元进行实时、连续性调整。
需要说明的是,供入吸收单元1中的半贫吸收液的量可按照如下公式进行调整:
其中:M为所处工况下单位时间所需吸收的二氧化碳的量;Q为单位时间第一解吸单元2排出的半贫吸收液的量;x为所处工况下单位时间进入吸收单元1中的半贫吸收液的占比;α为所处工况下的半贫吸收液在第二解吸单元3中的解吸率,k为所处工况下的半贫吸收液对二氧化碳的吸收能力,m为所处工况下的贫吸收液对二氧化碳的吸收能力。需要解释的是,k和m均可通过具体的实验进行测定。为了确保使进入吸收单元1中的二氧化碳能够被充分吸收,可将进入吸收单元1的贫吸收液和半贫吸收液的总量增加5%-15%;在具体实施时,其可以使5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%中的任一数值;当然,在具体实施时,并不仅限于上述所罗列的数值;另外,可选择性地增加贫吸收液的量和/或半贫吸收液的量。需要说明的是,第二解吸单元3所产生的贫吸收液的量取决于进入第二解吸单元3中的半贫吸收液的量,故可以通过调整进入第二解吸单元3中的半贫吸收液的量来达到调整进入吸收单元1中贫吸收液的量。
本申请通过使供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量和供入吸收单元1的半贫吸收液的量分配比例可调设置,进而可以根据实际的生产情况调整半贫吸收液和贫吸收液进入吸收单元1的量,继而使二氧化碳的生产可以从能耗、成本和产量方面等方面综合得到优化,使二氧化碳的生产可以根据实际需要进行调整,使生产系统在不同工况下处于最佳的工作状态。具体例如,当驰放气中的二氧化碳含量较少(半贫吸收液可完全实现驰放气中的二氧化碳的吸收)时,可以通过增加半贫吸收液的循环量,在相同的二氧化碳产量下,解吸需要的能耗较少;再如当驰放气中的二氧化碳含量较高时,可以通过增加进入第二解吸单元3中的半贫吸收液的量,生成更多用于吸收二氧化碳的贫吸收液,通过将其供入到吸收单元1中,可以有效地提升吸收单元1的吸收能力,进而提高产量。
另外,本申请通过使第一解吸单元2和第二解吸单元3相关联,通过两个解吸单元的协同配合实现二氧化碳的解吸过程,进而可以提高生产系统的解吸能力,继而增加二氧化碳生产系统的整体生产能力;在实际的生产过程中,设置两个解吸单元还能够避免冲塔或液位波动等问题。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使二氧化碳生产系统还包括第一换热单元71和第二换热单元72,第六供液通道47经第一换热单元71与第五供液通道46换热设置;吸收单元1还经第第七供液通道48与第一解吸单元2的解吸区的上游连接,第七供液通道48经第二换热单元72与第三供液通道44换热设置。
需要说明的是,本申请中的第一换热单元71、第二换热单元72的种类和形式不做具体的限制,其只需要满足实际生产中的换热需求即可。
本申请通过设置第一换热单元71,可以充分利用第二解吸单元3中贫吸收液中的热量对进入第一解吸单元2的富吸收液进行加热,进而有助于富吸收液在第一解吸单元2中解吸,同时,使贫吸收液的吸收温度趋于最佳吸收温度。本申请通过第二换热单元72,可充分利用半贫吸收液中的热量对进入第一解吸单元2的富吸收液进行加热,进而有助于富吸收液在第一解吸单元2中解吸,同时,使半贫吸收液的吸收温度趋于最佳的吸收状态;这样,使系统的能量得到高效利用,继而达到降低能耗、降低生产成本的效果。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地选择使二氧化碳生产系统还包括第一冷却器81和第二冷却器82,进一步选择性地使第一冷却器81和/或第二冷却器82的温度可调,第一冷却器81和/或第二冷却器82的冷却温度受控制单元控制;第一冷却器81设置在第一换热单元71和吸收单元1之间的第五供液通道46上;第二冷却器82设置在第二换热单元72和吸收单元1之间的第三供液通道44上。在具体实施时,使控制单元对第一冷却器81和第二冷却器82中的至少一个的冷却温度进行控制,进而调节进入吸收单元1中的富吸收液、半贫吸收液的温度,使进入吸收单元1中的富吸收液、半贫吸收液处于最佳的吸收温度。需要说明的是,吸收液对二氧化碳的吸收是放热过程,所产生的热量在吸收单元1中积聚,会影响吸收液的吸收能力,通过控制单元控制第一冷却器81和第二冷却器82的冷却温度也可以消除放热反应对吸收过程的影响,以此提升吸收单元1对二氧化碳的吸收能力。
本申请通过设置第一冷却器81和/或第二冷却器82,可通过第一冷却器81对进入吸收单元1的贫吸收液进行冷却,并通过控制单元控制第一冷却器81的温度,进而使进入吸收单元1中的贫吸收液的温度调整到吸收液的最佳吸收温度,以此提高吸收单元1的吸收能力;同样,可通过第二冷却器82对进入吸收单元1的半贫吸收液进行冷却,并通过控制单元控制第二冷却器82的温度,进而使进入吸收单元1中的半贫吸收液的温度调整到最佳的吸收温度,以提高吸收单元1的吸收能力。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使控制单元包括信息采集模块和控制模块;信息采集模块包括用于检测半贫吸收液中二氧化碳含量的检测单元,检测单元固设于第一解吸单元2的半贫吸收液所在位置;检测单元与控制模块信号连接,控制模块与第一流量可调泵送单元51、第二流量可调泵送单元52、第三流量可调泵送单元53和第四流量可调泵送单元54以及生产系统所包括的各种开关信号连接。
本申请通过使控制单元包括信息采集模块和控制模块,通过信息采集模块所采集的信息反馈给控制单元,进一步通过控制单元对第一流量可调泵送单元51、第二流量可调泵送单元52、第三流量可调泵送单元53和第四流量可调泵送单元54的流量进行控制调节,进而实现生产系统的自动化控制,同时通过控制程序的设置,能够使生产系统在不同的工况下,保持在最佳的工作状态。具体例如,通过设置二氧化碳含量检测单元来采集半贫吸收液的解吸情况,来进行生产系统的控制和调整,进而达到降能耗、降成本的效果。本申请通过使生产系统所包括的各种开关受控制单元控制,可以使生产系统可以根据实际的需要进行自动化调整,减少人工操作,使生产系统具有更好的相应能力。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计,二氧化碳浓度测量计用于测量驰放气中的二氧化碳浓度,二氧化碳浓度测量计与控制模块信号连接;和/或,选择性地使信息采集模块包括驰放气流量计,驰放气流量计用于监测进入吸收单元1的驰放气的流量,驰放气流量计与控制模块信号连接。
本申请通过使信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计和/或驰放气流量计,通过采集驰放气中的二氧化碳浓度信息和/或驰放气的流量信息,将信息反馈给控制单元,控制单元根据所采集的信息,对生产系统进行及时调整,以使生产系统保持在所在工况下的最佳工作状态。
在进行生产系统控制时,供入第二解吸单元3的半贫吸收液与供入吸收单元1的半贫吸收液的量分配比例根据半贫吸收液中的二氧化碳残余量、驰放气供入流量和驰放气中的二氧化碳浓度中的至少一个量进行调整。本申请通过对半贫吸收液中的二氧化碳残余量、驰放气供入流量和驰放气中的二氧化碳浓度的检测作为生产系统的调整依据,进而使系统能够根据实际的生产情况进行快速调整,使生产系统能够更客观、准确地调整生产,进而达到降能耗、方便调整等效果。在具体实施时,当半贫吸收液中的二氧化碳残余量小于设定值时,说明富吸收液在第一解吸单元2中解吸的较为彻底,通过增加供入吸收单元1,减少供入第二解吸单元3的供入量,在不影响产量的情况下来降低第二解吸单元3所需要的能耗。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地使在单位时间进入吸收单元1的驰放气中的二氧化碳的量大于设定数值时,将第一解吸单元2中所产生半贫吸收液中的部分供入第二解吸单元3中进行二次解吸并生成贫吸收液,将另一部分半贫吸收液供入吸收单元1的吸收区的中游;在单位时间进入吸收单元1的驰放气中的二氧化碳的量小于设定数值时,将第一解吸单元2中所产生半贫吸收液全部供入吸收单元1的吸收区的上游。
本申请以半贫吸收液中的二氧化碳残余量、驰放气供入流量和驰放气中的二氧化碳浓度等作为半贫液分配调整的主要依据,进而能够更好地使应用该方法的二氧化碳生产系统根据实际的生产情况进行优化调整,继而达到在相同能耗的条件下,提高二氧化碳的产量。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地当半贫吸收液中的二氧化碳残余量变小和/或驰放气供入流量变小和/或驰放气中的二氧化碳浓度变小,通过控制第一流量可调泵送单元51、第二流量可调泵送单元52,增加供入吸收单元1的半贫吸收液的量,减少供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量;
当半贫吸收液中的二氧化碳残余量变大和/或驰放气供入流量变大和/或驰放气中的二氧化碳浓度变大,通过控制第一流量可调泵送单元51和第二流量可调泵送单元52,减少供入吸收单元1的半贫吸收液的量,增加供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量。
在具体实施时,当驰放气的流量变大或当驰放气中的二氧化碳浓度变大时,即需要吸收的二氧化碳量较多,二氧化碳生产系统的负荷处于额定工况或处于超额工况。通过适当增加供入第二解吸单元3的半贫吸收液的量,减小供入吸收单元1的半贫吸收液的量,通过两级解吸可以有效地提高产量,同时得到的贫吸收液的量也随之增加,将贫吸收液供入吸收单元1中能够吸收更多的二氧化碳;在相同能耗的情况下,也可以获得更高的二氧化碳产量。
作为本申请的一些优选实施方式,进一步选择性地选择使吸收单元1的吸收区的反应温度控制范围为30℃至60℃,第一解吸单元2的解吸温度控制范围为90℃至100℃;第二解吸单元3的解吸温度大于等于第一解吸单元2的解吸温度。在具体实施时,二氧化碳吸收的反应温度应根据吸收液吸收二氧化碳的能力进行选择性设定;同样,第一解吸单元2的解吸温度也应根据吸收液的解吸温度进行选择性设定。在具体实施时,如果第一解吸单元2所排出的半贫吸收液中二氧化碳含量较高时,可使第二解吸单元3的解吸温度大于第一解吸单元2的解吸温度,进而使半贫吸收液中的二氧化碳得到有效解吸,在提高产量的同时,提高生成贫吸收液的吸收能力。
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,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种二氧化碳生产系统,其特征在于,包括解吸装置,所述解吸装置包括:
第一解吸单元,所述第一解吸单元包括第一解吸容器和第一供液管体,所述第一解吸容器具有第一解吸容腔,所述第一供液管体由所述第一解吸容器的上部伸入所述第一解吸容腔,用于对所述第一解吸容腔内的第一解吸区提供富吸收液;
第二解吸单元,所述第二解吸单元包括第二解吸容器和第二供液管体,所述第二解吸容器具有第二解吸容腔,所述第二供液管体由所述第二解吸容器的上部伸入所述第二解吸容腔,用于对第二解吸容腔内的第二解吸区提供富吸收液或半贫吸收液中的一种;
所述第一解吸单元还设有第一液流出口,所述第一液流出口经第一供液通道与所述第二供液管体连通;所述第一供液管体上设有第一开关,所述第一开关的流体上游的供液通道经第二供液通道与所述第二解吸容腔的上部连通;所述第二供液通道上设有第二开关;
当所述第一开关处于打开状态时,所述第二开关处于关断状态或打开状态中的一种;当所述第一开关处于关断状态时,所述第二开关处于打开状态;
所述第一开关的流体上游的供液管道经所述第二供液通道与所述第二供液管体连通;
当所述第一开关处于打开状态且所述第二开关处于关断状态时,富吸收液经所述第一供液管体流入所述第一解吸容腔,且第一解吸单元经所述第一供液通道对所述第二解吸区提供半贫吸收液;
当所述第一开关处于关断状态且所述第二开关处于打开状态时,富吸收液依次经所述第二供液通道、所述第二供液管体流入所述第二解吸容腔;
当所述第一开关和所述第二开关均处于打开状态时,富吸收液经所述第一供液管体流入所述第一解吸容腔,富吸收液依次经所述第二供液通道、所述第二供液管体流入所述第二解吸容腔;
所述第二解吸单元的设有排气口,所述排气口经气体通道与所述第一解吸容腔连通,所述气体通道上设有第三开关;
当所述第一解吸单元处于非工作状态时,所述第三开关处于关断状态;当所述第一解吸单元处于工作状态时,所述第三开关处于打开状态;
所述二氧化碳生产系统还包括:
吸收单元,用于吸收驰放气中的二氧化碳并形成富吸收液;所述吸收单元包括容器本体和第三供液管体,所述容器本体包括容纳腔,所述第三供液管体的一端伸入至所述容纳腔的吸收区的上部,以提供吸收液;
所述吸收单元设有富吸收液出口,所述富吸收液出口与所述第一供液管体连通,所述富吸收液出口与所述第二开关上游侧的所述第二供液通道连通;
所述吸收单元还包括第四供液管体,所述第四供液管体的一端伸入至所述吸收区的中游,用于提供半贫吸收液;
所述第一液流出口经第三供液通道与所述第四供液管体连通;
所述第三供液通道上设有第一控制开关,所述第一控制开关的流体上游的所述第三供液通道经第四供液通道与所述吸收区的上游连通,所述第四供液通道上设有第二控制开关;所述第一控制开关和所述第二控制开关的开度可调设置;
所述第二解吸单元还包括第二液流出口,所述第二液流出口经第五供液通道与所述第三供液管体连通;
所述二氧化碳生产系统还包括控制单元,所述第一控制开关和所述第二控制开关的开度受所述控制单元控制;
当所述第一解吸单元和第二解吸单元均处于工作状态时,由所述第三供液管体供入的半贫吸收液和由所述第四供液管体供入的半贫吸收液的分配比例根据单位时间进入所述容纳腔内的二氧化碳的量进行调整;
当所述第一解吸单元处于工作状态且第二解吸单元处于非工作状态时,所述第一控制开关处于关断状态,所述第二控制开关处于打开状态;
供入所述吸收单元的贫吸收液的量和半贫吸收液的量受所述控制单元控制;且根据单位时间进入容器本体内的二氧化碳的量、供入容器本体内的半贫吸收液的吸收能力进行调整;
所述第一解吸单元还包括第一连通管,所述第一解吸区下游的气相区经所述第一连通管与所述第一解吸区上游连通,所述第一连通管上设有第四开关;和/或,
所述第二解吸单元还包括第二连通管,所述第二解吸区下游的气相区经所述第二连通管与所述第二解吸区上游连通,所述第二连通管上设有第五开关。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳生产系统,其特征在于,
所述第一解吸单元还包括第一再沸器,所述第一再沸器对所述第一解吸单元的解吸过程提供热量;所述第二解吸单元还包括第二再沸器,所述第二再沸器对所述第二解吸单元的解吸过程提供热量;
所述第一再沸器由热水作为加热介质或由热蒸汽作为加热介质;所述第二再沸器由热水作为加热介质或由热蒸汽作为加热介质。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳生产系统,其特征在于,
所述控制单元包括信息采集模块和控制模块,所述信息采集模块与所述控制模块信号连接;
所述信息采集模块包括用于检测第一解吸单元所产生的半贫吸收液中二氧化碳含量的检测单元;和/或,
所述信息采集模块包括二氧化碳浓度测量计,所述二氧化碳浓度测量计用于测量驰放气中的二氧化碳浓度,所述二氧化碳浓度测量计与所述控制模块信号连接;和/或,
所述信息采集模块包括驰放气流量计,所述驰放气流量计用于监测进入所述吸收单元的驰放气的流量,所述驰放气流量计与所述控制模块信号连接;和/或,
所述信息采集模块包括第一液体流量计和第二液体流量计,所述第一液体流量计用于测量进入所述第一解吸单元的富吸收液的流量,所述第二液体流量计用于测量排出第一解吸单元的半贫吸收液的流量,所述第一液体流量计和第二液体流量计与所述控制模块信号连接。
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