CN116116188A - 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统 - Google Patents

降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116116188A
CN116116188A CN202111349873.XA CN202111349873A CN116116188A CN 116116188 A CN116116188 A CN 116116188A CN 202111349873 A CN202111349873 A CN 202111349873A CN 116116188 A CN116116188 A CN 116116188A
Authority
CN
China
Prior art keywords
amine
water
gas
water washing
acidified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111349873.XA
Other languages
English (en)
Inventor
郭本帅
毛松柏
叶宁
陈曦
汪东
杨继
季燕
黄汉根
黄钟斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN202111349873.XA priority Critical patent/CN116116188A/zh
Publication of CN116116188A publication Critical patent/CN116116188A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75Multi-step processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/62Carbon oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77Liquid phase processes
    • B01D53/78Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8671Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于碳捕集技术领域,具体涉及一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统。所述方法包括:(1)在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;(2)将脱碳后的含胺净化气与所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;(3)将所述水洗液分作两股,一股进行再生处理,得到胺并回收;另一股返回加入所述含水的洗液中。本发明利用酸化水洗水中的微米级气泡以及酸,对出二氧化碳吸收塔吸收段的气体中含胺气溶胶进行捕获,同时降低气体中胺的分压,实现大幅降低碳捕集工艺中吸收过程的胺损失。

Description

降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统
技术领域
本发明属于碳捕集技术领域,具体涉及一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统。
背景技术
温室气体所导致的气候变化已成为当前世界各国共同面对的难题,在所有温室气体中,二氧化碳的排放量最大,因此,碳减排已成为目前应对气候变化的热点研究方向。普遍认为,二氧化碳捕集、利用和封存技术(CCUS)是实现碳减排的必由路径之一。
二氧化碳捕集是CCUS技术的首要步骤。目前最为成熟的二氧化碳捕集手段是化学吸收法,即利用醇胺与二氧化碳之间的酸碱反应,在吸收塔中将原料气中的二氧化碳转移到醇胺吸收剂中,然后再将吸收了二氧化碳的醇胺溶剂通过加热或真空的方式使其中的二氧化碳解吸出来,并实现醇胺溶剂的循环利用。其中,胺损失问题是制约醇胺法捕集二氧化碳技术的重要瓶颈之一,由于醇胺溶剂的蒸气压较高,导致大量醇胺溶剂随脱碳净化后的气体挥发出来;另一方面,在醇胺溶剂吸收原料气中的二氧化碳时,气液接触会导致气溶胶的产生,并将胺溶液包裹在气溶胶中,随气体逸出吸收塔,这也是造成胺损失的重要路径。
目前,工业上通常采用水洗的方式对醇胺法捕集二氧化碳后得到的净化气进行洗涤,通过水洗作用,降低气相中胺的分压,并可以将气相中夹带的胺溶液洗涤下来。
CN108404612公开了一种富液多级换热型二氧化碳捕集系统,包括:吸收塔,其内部容纳作为吸收剂的醇胺溶液;吸收塔通过富液泵连接多级液液分离装置,每一级液液分离装置与吸收塔连接形成回路;水洗塔,用于吸收水洗塔顶部排出的净化烟气并进行除沫;再生塔,通过热交换器与多级液液分离装置相连,且所述再生塔的底部连接再沸器,物料在再沸器中受热膨胀至汽化并返回至再生塔内;所述再生塔的顶部通过热交换器连接气液分离器,气液分离器通过水冷器与再生塔连接形成回路。该系统中,胺损失的控制依靠的是常规的水洗。
CN108568192公开了一种二氧化碳优化捕集工艺,包括:(1)在风机作用下烟气经脱水冷却后进入吸收塔自下而上流动,从吸收塔上部供入醇胺溶液作为吸收液,吸收液与烟气逆流接触以脱除二氧化碳;净化后的脱碳烟气进入水洗塔;(2)吸收塔底吸收的富液通过富液泵送至热交换器,经热交换后的富液从再生塔顶部进入,经汽提解吸后送入再沸器中进行再沸;(3)从再生塔顶部排出的气体混合物导入热交换器进行水冷,之后进入气液分离器进行气液分离,分离后的液体导入水洗塔。该工艺中,胺损失的控制同样依靠的是常规的水洗。
然而,在现有的水洗工艺中,随着水洗水中胺的浓度逐渐增高,平衡后气相中胺的分压会逐渐升高,进而造成水洗效果显著降低。同时,随着各种高效吸收设备的应用,产生的气溶胶颗粒越来越小,而现有的水洗工艺对于微米级的气溶胶颗粒回收效果非常有限。基于以上原因,现有的水洗工艺对胺的回收并不理想,无法满足工业经济运行的需要。
因此,针对碳捕集工艺吸收过程中的胺损失问题,亟须开发一种新的降低胺损失的方法,对于提高碳捕集工艺的运行效率及经济性,具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有碳捕集工艺中吸收过程用于降低胺损失所采用的传统水洗法存在胺的回收效果不理想、且无法有效回收脱碳气体中夹带的以气溶胶形式存在的胺,进而导致胺损失较高的问题,提供了降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法,包括:
(1)在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
(2)将脱碳后的含胺净化气与所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
(3)将所述水洗液分作两股,一股进行再生处理,得到胺并回收;另一股返回加入所述含水的洗液中。
本发明第二方面提供一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的系统,所述系统包括:气相循环风机、酸化反应器、气液分离器、水洗水冷却器、吸收塔水洗段、水洗液储槽、再生器和水洗液泵;其中,
所述气相循环风机用于将酸性气体输送到所述酸化反应器;
所述酸化反应器用于在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
所述气液分离器用于将所述酸化水洗水中未溶解的酸性气体分离出来并由所述气相循环风机循环输送到所述酸化反应器,并将所述酸化水洗水输送到所述水洗液水却器进行降温;
所述吸收塔水洗段用于将出二氧化碳吸收塔吸收段的脱碳后的含胺净化气与降温后的所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
所述水洗液储槽用于存储所述水洗液,并将所述水洗液分作两股,一股输送到所述再生器进行再生处理,得到胺并回收;另一股由所述水洗液泵输送到所述酸化反应器加入所述含水的洗液中。
通过上述技术方案,本发明具有如下有益效果:
(1)酸化处理后得到的酸化水洗水可以与气相中的胺发生反应生成盐,降低胺的挥发损失;
(2)酸化处理后得到的酸化水洗水中含有大量的微米级气泡,可以与气相中的气溶胶有效聚并,使其溶解在酸化水洗水中,进而大幅降低胺的夹带损失;
(3)工艺过程简单,不需引入其他物质,不会对碳捕集系统的净化性能造成影响。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明提供的降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的系统的示意图。
附图标记说明
1-气相循环风机        2-酸化反应器
3-气液分离器          4-水洗水冷却器
5-吸收塔水洗段        6-水洗液储槽
7-再生器              8-水洗液泵
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明第一方面提供一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法,包括:
(1)在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
(2)将脱碳后的含胺净化气与所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
(3)将所述水洗液分作两股,一股进行再生处理,得到胺并回收;另一股返回加入所述含水的洗液中。
本发明所提供的方法在传统水洗工艺的基础上,通过对水洗水进行特定的酸化处理,得到含微米级气泡的酸化水洗水,利用酸化水洗水中的微米级气泡以及酸,对出二氧化碳吸收塔吸收段的气体中含胺气溶胶进行捕获,同时降低气体中胺的分压,从而实现大幅降低碳捕集工艺中吸收过程的胺损失。
根据本发明,在步骤(1)中,所述酸性气体能够提供CO2使其与水进行水合生成碳酸(H2CO3),得到弱酸性的酸化水洗水;与此同时,所述酸性气体作为气体物流进入所述含水的洗液中以促进微米级气泡的产生。
在本发明中,优选地,所述酸性气体可以为二氧化碳和/或碳捕集工艺中含二氧化碳的原料气。当所述酸性气体为二氧化碳时,从提高碳捕集系统中物料循环利用效率的角度出发,优选采用再生工段中再生出的二氧化碳产品气。
根据本发明,在步骤(1)中,所述含水的洗液可以为新鲜水或工艺补水,也可以采用后续水洗步骤所得的水洗液。在本发明的一种优选实施方式中,从提高水利用效率的角度出发,在工艺运行的初始阶段采用新鲜水,随着工艺的持续运行,后续水洗步骤所得的水洗液在所述含水的洗液中的占比逐渐提高,并辅以补充新鲜水。
根据本发明,在步骤(1)中,所述催化剂为固定化碳酸酐酶,能够促进二氧化碳与水进行水合,有利于获得弱酸性的酸化水洗水,并同时使得更多的二氧化碳能够溶于水中,促进微米级气泡的产生。
在本发明中,所述催化剂固定化碳酸酐酶为常规的生化试剂,本发明对其没有特别的限定,可以通过常规商购渠道获得,例如,购自美国SIGMA公司、上海阿拉丁生化科技股份有限公司、上海源叶生物科技有限公司、上海沪峥生物科技有限公司、上海研启生物科技有限公司等。
优选地,所述催化剂:含水的洗液的质量比可以为(0.1-3):100。
根据本发明,在步骤(1)中,所述第一接触的过程包括:将催化剂置于所述含水的洗液中,之后在鼓泡条件下通入所述酸性气体进行酸化反应,得到含微米级气泡的酸化水洗水。所述鼓泡条件优选为采用喷射流的方式将所述酸性气体高速通入所述含水的洗液中,以进一步增强气液接触面积,更好地实现将所述酸性气体以微米级气泡的形式分散到液相中。
根据本发明,在步骤(1)中,优选地,所第一接触的条件包括:所述酸性气体与含水的洗液的体积比为(1-100):1,进一步优选为(10-50):1;温度为20-60℃,进一步优选为30-50℃;时间为0.01-1h,进一步优选为0.1-0.5h。
根据本发明,在步骤(1)中,优选地,所述酸化水洗水的pH值为5-6.5;所述酸化水洗水中微米级气泡的直径≤500μm,进一步优选为直径≤100μm,进而能够获得更好的胺回收效果。
在本发明中,对所述酸性气体的喷射流的获得方式没有特别的限定,例如,可以采用常规的商购喷嘴,可通过选择喷嘴的孔径及气体的喷射速度来控制所形成的微米级气泡的大小。本发明对所述喷嘴的规格以及通过所述喷嘴喷射所述酸性气体所采用的参数没有特别的限定,只要能够实现获得本发明中上述直径范围的微米级气泡即可。
根据本发明,在步骤(2)中,所述脱碳后的含胺净化气是指在碳捕集工艺中出二氧化碳吸收塔吸收段的气体产物,其二氧化碳含量已满足脱碳指标要求,但由于在吸收段中吸收原料气中二氧化碳时醇胺溶剂的挥发以及气液接触产生气溶胶,使得所述气体产物中含有一定量的胺,并以气相胺和含胺的气溶胶的形式存在。优选地,所述含胺净化气中胺的含量为10-5000质量ppm。
在本发明中,优选地,所述含胺净化气中的胺为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二异丙醇胺(DIPA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)中的至少一种。
根据本发明,在步骤(2)中,通过将所述脱碳后的含胺净化气与酸化水洗水进行第二接触,即使用所述酸化水洗水对所述含胺净化气进行水洗,对其中的胺进行吸收,在此过程中,所述酸化水洗水中的微米级气泡与所述含胺净化气中的含胺气溶胶发生聚并,使得后者被溶解到所述酸化水洗水中,降低以气溶胶形式存在于气相中的胺。与此同时,所述酸化水洗水中的酸与气相中的胺发生酸碱反应,降低气相中胺的分压,从而达到显著降低吸收过程胺损失的目的。在本发明中,所述第二接触优选采用逆流接触的方式。优选地,所述第二接触的条件包括:所述含胺净化气与酸化水洗水的体积比为(10-500):1,优选为(250-450):1;温度为30-60℃。
根据本发明,在步骤(2)中,所述脱胺净化气中胺的含量≤30质量ppm,可作为产品气体收集或进入后续工段进行使用。
根据本发明,在步骤(3)中,水洗后得到的所述水洗液可以进行再生处理回收胺,所述再生处理的条件包括:温度为100-120℃,压力为常压;此外,所述水洗液也可以循环返回步骤(1)中加入所述含水的洗液中。需要注意的是,随着水洗水的不断循环使用,水洗水变成盐溶液,其在所述第一接触前后的pH值下降幅度逐渐减小,直到其与二氧化碳反应达到平衡,无法被进一步酸化,此时需要通过热再生将CO2再生出来。
本发明第二方面提供一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的系统,如图1所示,所述系统包括:气相循环风机1、酸化反应器2、气液分离器3、水洗水冷却器4、吸收塔水洗段5、水洗液储槽6、再生器7和水洗液泵8;其中,
所述气相循环风机1用于将酸性气体输送到所述酸化反应器2;
所述酸化反应器2用于在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
所述气液分离器3用于将所述酸化水洗水中未溶解的酸性气体分离出来并由所述气相循环风机1循环输送到所述酸化反应器2,并将所述酸化水洗水输送到所述水洗液水却器4进行降温;
所述吸收塔水洗段5用于将出二氧化碳吸收塔吸收段的脱碳后的含胺净化气与降温后的所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
所述水洗液储槽6用于存储所述水洗液,并将所述水洗液分作两股,一股输送到所述再生器7进行再生处理,得到胺并回收;另一股由所述水洗液泵8输送到所述酸化反应器2加入所述含水的洗液中。
根据本发明,如图1所示,酸性气体(例如,碳捕集工艺中含二氧化碳的原料气或来自界外区再生工段再生出的二氧化碳产品气)由所述气相循环风机1输送到所述酸化反应器2中,在催化剂存在和鼓泡条件下与含水的洗液进行第一接触并同时发生酸化反应,得到含微米级气泡的酸化水洗水;所述含微米级气泡的酸化水洗水进入所述气液分离器3中进行气液分离,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由所述气相循环风机1循环输送到所述酸化反应器2继续参与所述第一接触,分离出未溶气体的酸化水洗水进入所述水洗液水却器4进行降温,使其满足水洗工艺要求;降温后的酸化水洗水由所述吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段的脱碳后的含胺净化气由所述吸收塔水洗段5的底部进入,二者进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到的脱胺净化气由所述吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由所述吸收塔水洗段5的下部排出并进入所述水洗液储槽6;所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入所述再生器7进行再生处理,得到胺并回收;另一股由所述水洗液泵8输送回所述酸化反应器2,加入所述含水的洗液中。此外,随着水洗水的不断循环使用,在其外排进行再生时,将新鲜水补入所述水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中,
固体催化剂为固定化的CA酶:购自SIGMA公司。
在没有特别说明的情况下,所用其他材料均为常规工业级产品。
实施例1
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为30:1,反应温度为40℃,反应时间为0.25h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为5.7,其中的微米级气泡直径<100μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为3100质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为300:1,温度为40℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(再生温度为105℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水的pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为11质量ppm。
对比例1
使用传统的水洗法(既不使用实施例1中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例1)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例1)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为540质量ppm。
实施例2
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为25:1,反应温度为45℃,反应时间为0.3h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为5.8,其中的微米级气泡直径<80μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA和MDEA的复配溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为2900质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为350:1,温度为42℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(温度为106℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水的pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为16质量ppm。
对比例2
使用传统的水洗法(既不使用实施例2中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例2)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例2)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为480质量ppm。
实施例3
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为15:1,反应温度为50℃,反应时间为0.4h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为5.6,其中的微米级气泡直径<90μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为3500质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为330:1,温度为45℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(再生温度为105℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水的pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为14质量ppm。
对比例3
使用传统的水洗法(既不使用实施例3中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例3)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例3)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为390质量ppm。
实施例4
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为5:1,反应温度为25℃,反应时间为0.05h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为6.2,其中的微米级气泡直径<500μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA和TEA的复配溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为2400质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为100:1,温度为40℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(温度为105℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水的pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为27质量ppm。
对比例4
使用传统的水洗法(既不使用实施例4中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例4)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例4)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为510质量ppm。
实施例5
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为3:1,反应温度为55℃,反应时间为0.2h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为5.9,其中的微米级气泡直径<300μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为2870质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为500:1,温度为45℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(温度为104℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为29质量ppm。
对比例5
使用传统的水洗法(既不使用实施例5中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例5)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例5)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为680质量ppm。
实施例6
如图1所示,将碳捕集工艺中再生出的二氧化碳产品气由气相循环风机1输送到酸化反应器2(装填有固体催化剂),并以喷射流的方式通入水(固体催化剂与水的质量比为1:100)中进行第一接触并同时发生酸化反应(二氧化碳产品气与水的体积比为30:1,反应温度为40℃,反应时间为0.2h),得到含微米级气泡的酸化水洗水(pH值为5.7,其中的微米级气泡直径<150μm);酸化水洗水进入气液分离器3中,将其中未溶解的酸性气体分离出来并由气相循环风机1循环输送到酸化反应器2继续参与第一接触,之后将酸化水洗水输送进入水洗液水却器4进行降温;
将降温后的酸化水洗水由二氧化碳吸收塔水洗段5的上部进入,出二氧化碳吸收塔吸收段(使用的吸收剂为MEA和DEA的配方溶液)的脱碳后的含胺净化气(胺含量为3300质量ppm)由吸收塔水洗段5的底部进入,二者逆流接触,利用酸化水洗水对含胺净化气中的胺进行吸收(含胺净化气与酸化水洗水的体积比为330:1,温度为35℃),得到的脱胺净化气由吸收塔水洗段5的顶部排出,得到的水洗液由吸收塔水洗段5的下部排出并进入水洗液储槽6;
将所述水洗液储槽6中存储的水洗液分作两股,一股进入再生器7进行再生处理(温度为107℃,压力为常压),得到胺并回收;另一股由水洗液泵8输送回酸化反应器2加入水中继续参与第一接触;当进出酸化反应器2的循环水洗水pH值基本不变时,表明其已无法被进一步酸化,需要将水洗水送往再生塔进行再生,同时将新鲜水补入水洗液储槽6中以维持水洗水的品质和数量满足工艺要求;
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为25质量ppm。
对比例6
使用传统的水洗法(既不使用实施例6中的含微米级气泡的酸化水洗水),用新鲜水作为水洗水对脱碳后的含胺净化气(组成同实施例6)进行洗涤(含胺净化气与水洗水的体积比以及洗涤温度等条件均同实施例6)。
经测试,所获得的脱胺净化气中胺含量为790质量ppm。
通过分别对比实施例1-6与对比例1-6的结果可以看出,相较于传统的水洗法,采用本发明的方法和系统所获得的净化气中的胺含量大幅下降,具有显著降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法,其特征在于,包括:
(1)在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
(2)将脱碳后的含胺净化气与所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
(3)将所述水洗液分作两股,一股进行再生处理,得到胺并回收;另一股返回加入所述含水的洗液中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中,所述酸性气体为二氧化碳和/或碳捕集工艺中含二氧化碳的原料气。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(1)中,所述催化剂为固定化碳酸酐酶;
优选地,所述催化剂与含水的洗液的质量比为(0.1-3):100。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,所述第一接触的条件包括:所述酸性气体与洗液的体积比为(1-100):1,优选为(10-50):1;温度为20-60℃,优选为30-50℃;时间为0.01-1h,优选为0.1-0.5h。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,所述酸化水洗水的pH值为5-6.5;
优选地,所述酸化水洗水中微米级气泡的直径≤500μm,进一步优选为直径≤100μm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,步骤(2)中,所述含胺净化气中的胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺和N-甲基二乙醇胺中的至少一种;
优选地,所述含胺净化气中胺的含量为10-5000质量ppm。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,步骤(2)中,所述第二接触的条件包括:所述含胺净化气与酸化水洗水的体积比为(10-500):1,优选为(250-450):1;温度为30-60℃。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,步骤(2)中,所述脱胺净化气中胺的含量≤30质量ppm。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,步骤(3)中,所述再生处理的条件包括:温度为100-120℃,压力为常压。
10.一种降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的系统,其特征在于,所述系统包括:气相循环风机(1)、酸化反应器(2)、气液分离器(3)、水洗水冷却器(4)、吸收塔水洗段(5)、水洗液储槽(6)、再生器(7)和水洗液泵(8);其中,
所述气相循环风机(1)用于将酸性气体输送到所述酸化反应器(2);
所述酸化反应器(2)用于在催化剂存在和鼓泡条件下,将酸性气体和含水的洗液进行第一接触,得到含微米级气泡的酸化水洗水;
所述气液分离器(3)用于将所述酸化水洗水中未溶解的酸性气体分离出来并由所述气相循环风机(1)循环输送到所述酸化反应器(2),并将所述酸化水洗水输送到所述水洗液水却器(4)进行降温;
所述吸收塔水洗段(5)用于将出二氧化碳吸收塔吸收段的脱碳后的含胺净化气与降温后的所述酸化水洗水进行第二接触,所述酸化水洗水对所述含胺净化气中的胺进行吸收,得到脱胺净化气和水洗液;
所述水洗液储槽(6)用于存储所述水洗液,并将所述水洗液分作两股,一股输送到所述再生器(7)进行再生处理,得到胺并回收;另一股由所述水洗液泵(8)输送到所述酸化反应器(2)加入所述含水的洗液中。
CN202111349873.XA 2021-11-15 2021-11-15 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统 Pending CN116116188A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111349873.XA CN116116188A (zh) 2021-11-15 2021-11-15 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111349873.XA CN116116188A (zh) 2021-11-15 2021-11-15 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116116188A true CN116116188A (zh) 2023-05-16

Family

ID=86310528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111349873.XA Pending CN116116188A (zh) 2021-11-15 2021-11-15 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116116188A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102218261B (zh) 氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备
CA2814022C (en) Method and apparatus for capturing carbon dioxide in flue gas with activated sodium carbonate
EP2117683B1 (en) Method for capturing co2 from exhaust gas
CN102985161B (zh) 用气体加压吹扫生产高压气体的分离设备及其过程
CN112387071A (zh) Co2捕集方法和装置
CN102671531B (zh) 以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法及装置
LU504005B1 (en) System and method for synchronous recovery of carbon dioxide and nitrogen gas from flue gas by chemical method and psa method
CN101716458A (zh) 燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统及处理方法
CN109126392B (zh) 一种采用离子液体进行烟气中co2捕集的装置及工艺
JP5597260B2 (ja) 燃焼排ガス中の二酸化炭素除去装置
CN1887405A (zh) 从烟道气中脱除和回收二氧化碳的方法
CN103285712A (zh) 一种离子液循环吸收rfcc再生烟气中so2的方法
WO2011016906A2 (en) Process for simultaneous removal of carbon dioxide and sulfur oxides from flue gas
CN113041790A (zh) 一种基于离子液体吸收-吸附分离回收三聚氰胺尾气中氨的新工艺
CN105749728B (zh) 二氧化碳的捕集方法及装置
CN114159954A (zh) 一种相变溶剂耦合膜分离烟气co2的系统和方法
CN102049174A (zh) 从气体混合物中部分分离二氧化碳的方法
KR100779618B1 (ko) 2단 보르텍스 튜브를 이용한 이산화탄소 흡수제거 장치 및그 방법
CN201603511U (zh) 燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统
CN103991845B (zh) 一种制氢过程变换气脱除二氧化碳的方法
CN116116188A (zh) 降低碳捕集工艺中吸收过程胺损失的方法及系统
RU2381823C1 (ru) Способ очистки газа от кислых компонентов и установка для его осуществления
CN114159950A (zh) 一种烟气脱硫和脱碳耦合的处理系统及方法
TW201249526A (en) Method and apparatus for capturing SOx in a flue gas processing system
KR20190069357A (ko) 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발 방지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination