CN116371152B - 一种碳捕集系统及方法 - Google Patents
一种碳捕集系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116371152B CN116371152B CN202310297249.2A CN202310297249A CN116371152B CN 116371152 B CN116371152 B CN 116371152B CN 202310297249 A CN202310297249 A CN 202310297249A CN 116371152 B CN116371152 B CN 116371152B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- heat exchanger
- rich
- absorbent
- gas
- 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.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 81
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 80
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 5
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 149
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 25
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000011064 split stream procedure Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- -1 salt ions Chemical class 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/14—Separation 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 by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/14—Separation 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 by absorption
- B01D53/1418—Recovery of products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/14—Separation 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 by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/14—Separation 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 by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳捕集系统及方法。该碳捕集系统包括:吸收塔,重力分相器,吸收剂储罐,第一换热器,第二换热器,闪蒸罐,解吸塔,再沸器,第三换热器,第四换热器,冷凝器,气液分离器;本发明的碳捕集系统可以适用于不同类型的两相吸收剂,热量利用充分,运行能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域,特别涉及一种碳捕集系统及方法。
背景技术
对燃煤电厂、钢铁、水泥等低CO2浓度烟气进行二氧化碳减排,可采用燃烧后化学吸收法进行二氧化碳捕集。以有机胺为吸收液的碳捕集工艺是目前最成熟也是商业化应用最多的技术。其中MEA(乙醇胺)是最早应用的商业化碳捕集吸收剂,具有吸收效果好、成本低等优点,但存在能耗高、易降解、腐蚀性大等问题。开发吸收性能高效稳定、运行成本低的新型吸收剂对碳捕集技术的应用,具有重要作用。
近年来,众多研究人员提出了各种类型的新型吸收剂,包括混合胺吸收剂、两相吸收剂、无水吸收剂等,以降低碳捕集能耗和运行成本。其中两相吸收剂是指吸收液在吸收CO2后形成两种不互溶的贫CO2液相(CO2含量低)和富CO2液相(CO2含量高),将这两者分离后仅将富CO2液相循环至解吸塔中进行解吸,该过程既能够提高吸收过程和解吸过程的效率,同时还能有效减少再生过程中的显热和汽化潜热的消耗,进而降低能耗的成本。
两相吸收剂类型较多,从富CO2液相和贫CO2液相密度看,如果吸收剂中采用了环丁砜等密度较高的有机溶剂作为分相剂,则富CO2液相密度更低,在重力分相器中形成轻相,聚集在上层,如果吸收剂中采用了醇醚等密度较低的有机溶剂,则富CO2液相密度更高,在重力分相器中形成重相,聚集在下层,考虑碳捕集系统对吸收剂升级更换的需求,碳捕集系统设计必须考虑对不同类型吸收剂的兼容性。
由于两相吸收剂分相后形成了两种物性差异较大的溶液,其中仅富液相需要进行加热解吸,待富液相解吸后才与贫液相混合形成吸收剂,整个循环过程跟常规单相胺吸收剂存在很大的差异。专利CN201810104607.2公开了一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集系统,该烟气二氧化碳捕集系统采用吸收塔双塔、双分相器、设置膜热回收等方案。专利CN202210224992.0公开了基于相变吸收剂的二氧化碳捕集系统,该系统设置了吸收塔、分相器、动力装置和热泵等。在已公开的现有技术中,所提出的两相吸收剂系统并未合理考虑两相吸收剂类型适应性问题、吸收剂贫相和富相回收混合问题、富相中胺浓度高导致的粘度高和易降解问题、再沸器供热系统热量有效利用问题,这些不利于两相吸收剂的稳定和节能经济运行,针对上述问题,有必要研究一种新的碳捕集系统。
发明内容
为了克服现有碳捕集系统存在热量利用不彻底的问题,本发明的目的之一在于提供一种碳捕集系统,本发明的目的之二在于提供一种碳捕集方法。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
本发明第一方面提供了一种碳捕集系统,包括:
吸收塔;
重力分相器,所述重力分相器与所述吸收塔相连;
吸收剂储罐,所述吸收剂储罐分别与所述重力分相器、所述吸收塔相连;
第一换热器,所述第一换热器分别与所述重力分相器、所述吸收剂储罐相连;
第二换热器,所述第二换热器分别与所述重力分相器、所述第一换热器相连;
闪蒸罐,所述闪蒸罐与所述第二换热器相连;
解吸塔,所述解吸塔与所述闪蒸罐相连;
再沸器,所述再沸器分别与所述解吸塔、所述第二换热器相连;
第三换热器,所述第三换热器分别与所述再沸器、所述解吸塔、所述闪蒸罐相连;
第四换热器,所述第四换热器分别与所述第一换热器、所述解吸塔相连;
冷凝器,所述冷凝器与所述第四换热器相连;
气液分离器,所述气液分离器与所述冷凝器相连。
优选的,这种碳捕集系统还包括第五换热器,第五换热器与第三换热器、气液分离器、解吸塔相连;通过第五换热器,再沸器形成的蒸汽凝液对气液分离器产生的冷凝液进行加热,冷凝液加热后进入解吸塔内。
优选的,这种碳捕集系统还包括水洗塔,水洗塔与吸收塔相连;吸收塔处理后的尾气进入水洗塔内进行进一步水洗,水洗后的尾气从水洗塔顶部排放。
进一步优选的,碳捕集系统还包括第十一输送泵和第三冷却器;水洗塔、第十一输送泵、第三冷却器闭环连接;水洗塔底部的水洗液通过第十一输送泵并经过第三冷却器降温后返回至水洗塔顶部。
优选的,这种碳捕集系统中,重力分相器与吸收剂储罐之间设有贫CO2相储罐,贫CO2相储罐用于存储重力分相器分离的贫CO2相;设置贫CO2相储罐,特别适应于碳捕集系统的启动、停机和紧急情况运行。
优选的,这种碳捕集系统中,第一换热器与吸收剂储罐之间设有富CO2相储罐,富CO2相储罐用于存储解吸塔解吸后的解吸液,特别适应于碳捕集系统的启动、停机和紧急情况运行;通过控制贫CO2相溶液和富CO2相(解吸液)从各自储罐进入吸收剂储罐的流量使两相重新恢复为吸收剂原始配比,因为解吸液需要经过较长的解吸流程才能回到吸收剂储罐中,这不可避免的使得较多富CO2相溶液驻留在解吸流程中,与贫CO2相溶液的流量不匹配,故设置贫CO2相储罐和富CO2相贫液储罐进行调节。
优选的,这种碳捕集系统还包括吸收剂净化系统,吸收剂净化系统与富CO2相储罐相连;富CO2相储罐内溶液进入吸收剂净化系统处理后返回至富CO2相储罐内。
进一步优选的,吸收剂净化系统包括前过滤器、离子交换树脂、活性炭吸附器、后过滤器。
优选的,这种碳捕集系统中,吸收剂储罐与吸收塔之间设有第二冷却器;吸收剂储罐内的吸收剂经过第二冷却器冷却后进入吸收塔。
优选的,这种碳捕集系统中,第三换热器与解吸塔之间还设有第一减压器。
优选的,这种碳捕集系统中,第四换热器与解吸塔之间还设有第二减压器。
本发明第二方面提供了一种碳捕集方法,采用上述碳捕集系统进行二氧化碳回收,具体包括如下步骤:
含CO2的烟气与吸收剂储罐内的吸收剂分别进入吸收塔内,吸收剂对烟气中的CO2进行吸收;吸收塔内吸收CO2的液体进入重力分相器分为贫CO2相和富CO2相,贫CO2相进入吸收剂储罐内,富CO2相分为富CO2相1和富CO2相2,所述富CO2相2依次经过第一换热器、第四换热器加热后进入解吸塔;
所述富CO2相1经过第二换热器加热后进入闪蒸罐处理得到闪蒸气体和闪蒸液体,所述闪蒸气体进入解吸塔;所述闪蒸液体经过第三换热器加热后进入解吸塔;
所述解吸塔底部的解吸液经过再沸器加热后依次经过第二换热器、第一换热器降温后进入吸收剂储罐;所述解吸塔顶部的气体经过第四换热器换热后依次经过冷凝器、气液分离器得到CO2产品气;
所述再沸器形成的蒸汽凝液经过第三换热器对所述闪蒸液体加热。
本发明中,重力分相器通过密度差将吸收塔内吸收CO2的液体分为贫CO2相和富CO2相。
优选的,这种碳捕集方法中,吸收塔的运行温度为50-60℃,运行压力为常压;吸收塔为填料塔。
本发明的重力分相器利用不互溶的两种液相的密度差异进行分离,重力分相器设有轻相和重相两个出口,通过管路阀门控制可以切换管路走向。
进一步优选的,重力分相器的轻相出口管路上设置第一阀门和第二阀门,重相出口管路上设置第三阀门和第四阀门;通过切换不同阀门,可以适应重相或轻相为富CO2相的两相吸收剂,便于碳捕集系统更新替换新一代碳捕集吸收剂。
优选的,这种碳捕集方法中,富CO2相2占比为1-20%,富CO2相1占比为80-99%;进一步优选的,富CO2相2占比为8-16%,富CO2相1占比为84-92%;再进一步优选的,富CO2相2占比为10-14%,富CO2相1占比为86-90%;在本发明的一些具体实施例中,富CO2相2占比为12%,富CO2相1占比为88%;设置富CO2相2这一股分流是为了回收解吸塔内产品气中蒸汽热量,从而降低再沸器蒸汽耗量,富CO2相2的这一股分流的比例控制在20%以内,一般最佳的比例在12%左右,偏离这个比例会导致系统能耗下降效果不佳,当富CO2相2的比例过高时,相对的富CO2相1的比例过低,则富CO2相1流量不足通过第二换热器回收解吸塔底高温解吸液的热量,而造成热量损失。
优选的,这种碳捕集方法中,经过第二换热器加热后的富CO2相1的温度为95-110℃,压力为3-6bar;进一步优选的,经过第二换热器加热后的富CO2相1的温度为100-105℃,压力为4-5bar。
优选的,这种碳捕集方法中,经过闪蒸罐处理的富CO2相1的温度为92-97℃,压力为0.5-1.5bar;进一步优选的,经过闪蒸罐处理的富CO2相1的温度为94-96℃,压力为0.8-1.2bar。
优选的,这种碳捕集方法中,解吸塔的运行温度为100-130℃,运行压力为常压;进一步优选的,解吸塔的运行温度为105-125℃;再进一步优选的,解吸塔的运行温度为110-120℃。
本发明的解吸塔塔底液相出口与再沸器冷端液相入口连接,再沸器冷端气相出口与解吸塔低气相入口相连,再沸器热端入口与公用工程蒸汽出口相连,再沸器热端出口(蒸汽凝液)与第三换热器、第五换热器热端相连,进入再沸器的公用工程蒸汽为饱和蒸汽,饱和蒸汽经相变传热后形成蒸汽凝液,蒸汽凝液仍保持较高温度,用于第三换热器、第五换热器加热,从而充分回收公用工程蒸汽热量,减少整体能耗成本。再沸器冷端液相出口与第二换热器相连,第二换热器和第一换热器分别回收解吸完的高温富CO2相贫液(解吸液)热量,用于加热富CO2相1和富CO2相2。
本发明的有益效果是:
本发明的碳捕集系统可以适用于不同类型的两相吸收剂,热量利用充分,运行能耗低。
本发明的碳捕集系统设置了贫CO2相储罐和富CO2相储罐和阀门调节,可适应不同的两相吸收剂以及保持两相吸收剂在系统中的稳定分相和循环利用。
本发明的碳捕集系统设置了第一换热器和第二换热器,对富CO2相设置了分流,分流的部分富CO2相通过第一换热器和塔顶第四换热器回收热量,降低了系统蒸汽耗量。
本发明的碳捕集系统设置了闪蒸罐,闪蒸罐中通过降压降温解吸出一部分CO2和少量水蒸汽,排出至解吸塔上端入口,液相排出的富CO2相液体(闪蒸液体)输送至第三换热器加热后,送入解吸塔中解吸;由于CO2负荷越高,溶液粘度越高且更容易在高温下降解,通过第二换热器和闪蒸罐的设置可对富CO2相进行预解吸,从而降低溶液中CO2负荷,有利于后续的富CO2相的传热传质和减少降解。
本发明的碳捕集系统设置了第三换热器对预解吸后的富CO2相加热,进一步回收了蒸汽热量,降低了系统蒸汽耗量。
本发明的碳捕集系统设置了第一换热器和第二换热器,解吸塔底部的解吸液经过再沸器加热后依次经过第二换热器、第一换热器,分别对分流的富CO2相进行加热,进一步回收了热量,降低运行能耗。
附图说明
图1为本发明的碳捕集系统示意图;
图2为一种碳捕集系统的实施例图。
附图1-2标记:
100-吸收塔,200-重力分相器,300-吸收剂储罐,400-第一换热器,500-第二换热器,600-闪蒸罐,700-解吸塔,800-再沸器,900-第三换热器,1000-第四换热器,1100-冷凝器,1200-气液分离器,1300-第五换热器,1400-第一输送泵,1500-第一冷却器,1600-第二输送泵,1700-第三输送泵,1800-第二冷却器,1900-第四输送泵,2000-第五输送泵,2100-贫CO2相储罐,2200-第六输送泵,2300-第七输送泵,2400-富CO2相储罐,2500-第八输送泵,2600-吸收剂净化系统,2700-第九输送泵,2800-第十输送泵,2900-水洗塔,3000-第十一输送泵,3100-第三冷却器,3200-第一阀门,3300-第二阀门,3400-第三阀门,3500-第四阀门,3600-第一减压器,3700-第二减压器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,可以通过中间媒介间接相连,也可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明,试验或测试方法均为本领域的常规方法。
如图1所示,一种碳捕集系统,包括:
吸收塔100,重力分相器200,吸收剂储罐300,第一换热器400,第二换热器500,闪蒸罐600,解吸塔700,再沸器800,第三换热器900,第四换热器1000,冷凝器1100,气液分离器1200;
重力分相器200与吸收塔100相连;吸收剂储罐300与重力分相器200、吸收塔100相连;第一换热器400与重力分相器200、吸收剂储罐300相连;第二换热器500与重力分相器200相连,第二换热器500还与第一换热器400相连;闪蒸罐600与第二换热器500相连;解吸塔700与闪蒸罐600相连;再沸器800与解吸塔700、第二换热器500相连;第三换热器900与再沸器800、解吸塔700、闪蒸罐600相连;第四换热器1000与第一换热器400、解吸塔700相连;冷凝器1100与第四换热器1000相连;气液分离器1200与冷凝器1100相连。
如图1所示,一种碳捕集方法,具体包括如下步骤:
含CO2的烟气经预处理塔洗涤降温至40℃左右后从吸收塔100塔底入口进入塔中,吸收剂储罐300内的环丁砜基两相吸收剂从吸收塔100上端入口进入,吸收塔100的运行温度在50-60℃,运行压力为常压,CO2被吸收后的烟气从吸收塔100塔顶排出。CO2被吸收后形成由2种不互溶溶液组成的混合富相,混合富相进入重力分相器200中分成有机相和水相,其中有机相富含环丁砜为贫CO2的重相,水相为富CO2的轻相,贫CO2相进入吸收剂储罐300内,富CO2相分成富CO2相2和富CO2相1分别进入第一换热器400和第二换热器500。其中富CO2相2经过第一换热器400、第四换热器1000加热后从解吸塔700塔顶进入塔内;富CO2相1经第二换热器500加热后升温至100-105℃,压力为4-5bar,随后进入闪蒸罐600降温降压至约95℃和1bar,闪蒸罐600中产生的闪蒸气体(富CO2气体)送入解吸塔700顶部入口,闪蒸罐600底部出口的闪蒸液体(富CO2溶液)进入第三换热器900加热后从解吸塔700上端进入塔中,解吸塔700内压力为常压,解吸塔700塔底温度控制在110-120℃。在解吸塔700中,由再沸器800产生的蒸汽加热形成解吸气从解吸塔700顶部排出,经第四换热器1000、冷凝器1100和气液分离器1200后形成CO2产品气和冷凝液。再沸器800的热源为公用工程提供的蒸汽,温度为130℃以上的饱和蒸汽,蒸汽在再沸器800中相变放热后形成蒸汽凝液,蒸汽凝液仍保持较高的温度,用于第三换热器900加热闪蒸液体(富CO2溶液)。解吸塔700底部经再沸器800产生的高温解吸液(富CO2相贫液)进入第二换热器500、第一换热器400分别用于加热富CO2相1和富CO2相2,同时解吸液(富CO2相贫液)温度降低,热量被回收,之后解吸液(富CO2相贫液)进入吸收剂储罐300。
下面参考图2描述根据本发明实施例的碳捕集系统。
如图2所示,根据本发明实施例的碳捕集系统,包括吸收塔100,重力分相器200,吸收剂储罐300,第一换热器400,第二换热器500,闪蒸罐600,解吸塔700,再沸器800,第三换热器900,第四换热器1000,冷凝器1100,气液分离器1200,第五换热器1300,第一输送泵1400,第一冷却器1500,第二输送泵1600,第三输送泵1700,第二冷却器1800,第四输送泵1900,第五输送泵2000,贫CO2相储罐2100,第六输送泵2200,第七输送泵2300,富CO2相储罐2400,第八输送泵2500,吸收剂净化系统2600,第九输送泵2700,第十输送泵2800,水洗塔2900,第十一输送泵3000,第三冷却器3100,第一阀门3200,第二阀门3300,第三阀门3400,第四阀门3500,第一减压器3600,第二减压器3700。
如图2所示,在本发明的一些具体实施例中,燃煤电厂排放烟气经预处理塔洗涤降温至40℃左右后从吸收塔100塔底入口进入塔中,吸收塔100中部(可根据实际情况选择具体位置)的半富液(吸收了二氧化碳的溶液)通过第二输送泵1600、第一冷却器1500回到吸收塔100内;吸收剂储罐300内的环丁砜基两相吸收剂通过第三输送泵1700,并经过第二冷却器1800降温后从吸收塔100上端入口进入,吸收塔100的运行温度在50-60℃,运行压力为常压,CO2被吸收后的烟气从吸收塔100塔顶排出。吸收塔100中完成脱碳的烟气经过水洗塔2900,水洗塔2900底部的水洗液经过第十一输送泵3000、第三冷却器3100,回到水洗塔2900顶部,进一步去除烟气中携带的吸收剂胺组分和其他胺降解挥发性产物,避免污染大气。
CO2被吸收后形成由2种不互溶溶液组成的混合富相,混合富相经第一输送泵1400输送至重力分相器200中分成有机相和水相,其中有机相富含环丁砜为贫CO2的重相,水相为富CO2的轻相,此时第一阀门3200和第四阀门3500关闭,第二阀门3300和第三阀门3400开启,贫CO2相经第五输送泵2000输送至贫CO2相储罐2100,再经第六输送泵2200输送至吸收剂储罐300内。富CO2相经第四输送泵1900和调节阀将富CO2相分成富CO2相2和富CO2相1分别进入第一换热器400和第二换热器500,其中进入第二换热器500中的富CO2相1占比为88%,进入第一换热器400中富CO2相2占比为12%。其中富CO2相2经过第一换热器400、第四换热器1000加热后经过第二减压器减3700压从解吸塔700塔顶进入塔内;富CO2相1经第二换热器500加热后升温至100-105℃,压力为4-5bar,随后进入闪蒸罐600降温降压至约95℃和1bar,闪蒸罐600中产生的闪蒸气体(富CO2气体)送入解吸塔700顶部入口,闪蒸罐600底部出口的闪蒸液体(富CO2溶液)经第十输送泵2800输送至第三换热器900加热后经过第一减压器3600减压后形成气液两相流,从解吸塔700上端进入塔中,解吸塔700内压力为常压,解吸塔700塔底温度控制在110-120℃。在解吸塔700中,由再沸器800产生的蒸汽加热形成解吸气从解吸塔700顶部排出,经第四换热器1000、冷凝器1100和气液分离器1200后形成CO2产品气和冷凝液,冷凝液经第五换热器1300加热后重新注入到解吸塔中。再沸器800的热源为公用工程提供的蒸汽,温度为130℃以上的饱和蒸汽,蒸汽在再沸器800中相变放热后形成蒸汽凝液,蒸汽凝液仍保持较高的温度,用于第三换热器900和第五换热器1300加热闪蒸液体(富CO2溶液)和气液分离器冷凝液。
解吸塔700底部经再沸器800产生的高温解吸液(富CO2相贫液)经第九输送泵2700输送至第二换热器500、第一换热器400分别用于加热富CO2相1和富CO2相2,同时富CO2相贫液温度降低,热量被回收,之后富CO2相贫液进入富CO2相储罐2400中,定期从富CO2相储罐2400中抽取一股溶液进入吸收剂净化系统2600,吸收剂净化系统2600由前过滤器、离子交换树脂、活性炭吸附器、后过滤器依次组成,依次脱除溶液中的携带的固态杂质(如灰尘团积)、腐蚀降解产生的盐离子(铁离子、锰离子等)、降解有机物(色素等),后过滤器是预防少量离子树脂或活性碳脱落。通过控制第六输送泵2200和第七输送泵2300的流量,使得回到吸收剂储罐300中的贫CO2相和富CO2贫液能混合成满足要求的吸收剂,之后继续循环至吸收塔中。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳捕集方法,其特征在于,采用的碳捕集系统包括:
吸收塔(100);
重力分相器(200),所述重力分相器(200)与所述吸收塔(100)相连;
吸收剂储罐(300),所述吸收剂储罐(300)分别与所述重力分相器(200)、所述吸收塔(100)相连;
第一换热器(400),所述第一换热器(400)分别与所述重力分相器(200)、所述吸收剂储罐(300)相连;
第二换热器(500),所述第二换热器(500)分别与所述重力分相器(200)、所述第一换热器(400)相连;
闪蒸罐(600),所述闪蒸罐(600)与所述第二换热器(500)相连;
解吸塔(700),所述解吸塔(700)与所述闪蒸罐(600)相连;
再沸器(800),所述再沸器(800)分别与所述解吸塔(700)、所述第二换热器(500)相连;
第三换热器(900),所述第三换热器(900)分别与所述再沸器(800)、所述解吸塔(700)、所述闪蒸罐(600)相连;
第四换热器(1000),所述第四换热器(1000)分别与所述第一换热器(400)、所述解吸塔(700)相连;
冷凝器(1100),所述冷凝器(1100)与所述第四换热器(1000)相连;
气液分离器(1200),所述气液分离器(1200)与所述冷凝器(1100)相连;
所述重力分相器(200)与所述吸收剂储罐(300)之间设有贫CO2相储罐(2100);
所述第一换热器(400)与所述吸收剂储罐(300)之间设有富CO2相储罐(2400);
吸收剂净化系统(2600),所述吸收剂净化系统(2600)与所述富CO2相储罐(2400)相连;
所述吸收剂净化系统(2600)包括前过滤器、离子交换树脂、活性炭吸附器、后过滤器;
所述重力分相器(200)设有轻相和重相两个出口;
所述重力分相器(200)的轻相出口管路上设置第一阀门(3200)和第二阀门(3300);
所述重力分相器(200)的重相出口管路上设置第三阀门(3400)和第四阀门(3500);
所述碳捕集方法,具体包括如下步骤:
含CO2的烟气与吸收剂储罐内的吸收剂分别进入吸收塔内,吸收剂对烟气中的CO2进行吸收;吸收塔内吸收CO2的液体进入重力分相器分为贫CO2相和富CO2相,贫CO2相进入吸收剂储罐内,富CO2相分为富CO2相1和富CO2相2,所述富CO2相2依次经过第一换热器、第四换热器加热后进入解吸塔;
所述富CO2相1经过第二换热器加热后进入闪蒸罐处理得到闪蒸气体和闪蒸液体,所述闪蒸气体进入解吸塔;所述闪蒸液体经过第三换热器加热后进入解吸塔;
所述解吸塔底部的解吸液经过再沸器加热后依次经过第二换热器、第一换热器降温后进入吸收剂储罐;所述解吸塔顶部的气体经过第四换热器换热后依次经过冷凝器、气液分离器得到CO2产品气;
所述再沸器形成的蒸汽凝液经过第三换热器对所述闪蒸液体加热;
所述富CO2相2占比为10-14%,所述富CO2相1占比为86-90%。
2.根据权利要求1所述的碳捕集方法,其特征在于,所述碳捕集系统还包括第五换热器(1300),所述第五换热器(1300)分别与所述第三换热器(900)、所述气液分离器(1200)、所述解吸塔(700)相连。
3.根据权利要求1所述的碳捕集方法,其特征在于,所述碳捕集系统还包括水洗塔(2900),所述水洗塔(2900)与所述吸收塔(100)相连。
4.根据权利要求1所述的碳捕集方法,其特征在于,所述吸收剂储罐(300)与所述吸收塔(100)之间设有第二冷却器(1800)。
5.根据权利要求1所述的碳捕集方法,其特征在于,经过所述第二换热器加热后的所述富CO2相1的温度为95-110℃,压力为3-6bar。
6.根据权利要求1所述的碳捕集方法,其特征在于,经过所述闪蒸罐处理的所述富CO2相1的温度为92-97℃,压力为0.5-1.5bar。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310297249.2A CN116371152B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种碳捕集系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310297249.2A CN116371152B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种碳捕集系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116371152A CN116371152A (zh) | 2023-07-04 |
CN116371152B true CN116371152B (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=86968692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310297249.2A Active CN116371152B (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种碳捕集系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116371152B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009214089A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-24 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 二酸化炭素回収装置及び方法 |
CN103961979A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-08-06 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺 |
CN108187455A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-22 | 浙江大学 | 一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集系统 |
CN109092020A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-28 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 适用于相变吸收剂的二氧化碳捕集系统 |
CN214914758U (zh) * | 2021-05-20 | 2021-11-30 | 中国华电科工集团有限公司 | 一种二氧化碳捕集富液闪蒸再生余热回收系统 |
CN113877365A (zh) * | 2020-07-03 | 2022-01-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | Co2捕集系统及工艺 |
CN114768488A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-22 | 山东大学 | 一种燃煤机组烟气二氧化碳捕集系统 |
-
2023
- 2023-03-23 CN CN202310297249.2A patent/CN116371152B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009214089A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-24 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | 二酸化炭素回収装置及び方法 |
CN103961979A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-08-06 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺 |
CN108187455A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-22 | 浙江大学 | 一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集系统 |
CN109092020A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-28 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 适用于相变吸收剂的二氧化碳捕集系统 |
CN113877365A (zh) * | 2020-07-03 | 2022-01-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | Co2捕集系统及工艺 |
CN214914758U (zh) * | 2021-05-20 | 2021-11-30 | 中国华电科工集团有限公司 | 一种二氧化碳捕集富液闪蒸再生余热回收系统 |
CN114768488A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-22 | 山东大学 | 一种燃煤机组烟气二氧化碳捕集系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116371152A (zh) | 2023-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101474929B1 (ko) | 가스 흐름으로부터 가스 성분을 회수하기 위한 방법 및 흡착 조성물 | |
CN201244430Y (zh) | 燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集装置 | |
CN101314102A (zh) | 燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置 | |
KR101207532B1 (ko) | 고순도 바이오메탄 정제시설에서 바이오메탄의 건조 및 불순물 제거 공정을 수행하는 장치 | |
CN109126392B (zh) | 一种采用离子液体进行烟气中co2捕集的装置及工艺 | |
CN110960956B (zh) | 一种适用于相变吸收剂吸收烟气中co2的方法及系统 | |
KR20120116431A (ko) | 알코올-기반 기체 탈리 방법 | |
CN212166984U (zh) | Co2捕集系统 | |
CN114405246B (zh) | 一种适用于低分压co2捕集纯化的节能工艺 | |
CN113101786B (zh) | 一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集系统及方法 | |
CN103157346B (zh) | 低温甲醇洗与co2捕集耦合方法及系统 | |
CN113318572B (zh) | 一种二氧化碳相变吸收剂有机醇再生调控方法及其应用 | |
CN114558414A (zh) | 一种基于湿法再生二氧化碳捕集材料的从集中二氧化碳排放源中脱碳的方法 | |
CN107754568B (zh) | 一种低能耗烟气捕集回收二氧化碳的装置及气体回收工艺 | |
CN116371152B (zh) | 一种碳捕集系统及方法 | |
CN114405258B (zh) | 一种适用于低分压co2捕集纯化的吸收体系 | |
CN104043316B (zh) | 一种与低温多效蒸馏技术耦合的二氧化碳捕集或分离系统 | |
CN216347344U (zh) | 一种利用结晶氨法实现碳捕集与液化的装置 | |
CN114191975A (zh) | 一种具有二次相变功能的捕集co2吸收剂及应用方法 | |
CN220214443U (zh) | 一种烟气中二氧化碳捕集系统 | |
CN116531918B (zh) | 一种节能低分压二氧化碳捕集系统及方法 | |
CN116492816B (zh) | 一种高co2负荷吸收剂碳捕集解吸系统及方法 | |
CN107789953B (zh) | 烟气脱硫的方法及装置 | |
CN219815803U (zh) | 一种复合式二氧化碳捕集系统 | |
CN216909752U (zh) | 一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |