CN116585868A - 一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,包括二氧化碳捕集纯化装置和尿素制备生产线,包括脱碳引风机、吸收塔、气体分布器、微旋流分离器A、富液泵、贫富液换热器、贫液泵、贫液冷却器、吸收式热泵系统、再沸器、解吸塔、二氧化碳冷却器、微旋流分离器B、冷却器、闪蒸器、压缩机、过滤器、脱硫塔、分子筛、冷凝器、提纯塔、过冷器、二氧化碳储罐、配液槽、补水槽、补液泵、闪蒸塔、二氧化碳缓冲罐、二氧化碳压缩机、尿素合成塔、液氨储罐、液氨缓冲罐、一级分离塔、二级分离塔、闪蒸机、蒸发浓缩机、造粒机、第二冷凝器、一级吸收塔、氨冷凝器、氨回收罐,此工艺回收二氧化碳和水为火力发电厂节约成本,生产的氨或尿素回用到电厂。

Description

一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺
技术领域
本发明属于在燃煤电厂烟气中二氧化碳利用技术领域,尤其涉及一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺。
背景技术
对于二氧化碳捕集技术,最成熟的技术是化学吸收法,已实现多个示范应用。目前限制该方法大规模应用的主要瓶颈是其反应速率低、耗能较大及成本较高等因素。对于尿素生产,目前其已通过化学利用实现大规模产业化。目前世界上生产尿素多采用氨和二氧化碳进行直接制备。因此二氧化碳捕集和尿素制备一体化系统中主要瓶颈在于烟气中二氧化碳捕集效率不高、对环境造成一定污染、对烟道气的资源化利用不够等方面。
欲降低火电厂二氧化碳排放量,实行CCUS技术极为重要。CCUS技术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,而不是简单地封存。而二氧化碳的诸多利用中,化学利用是减少大气中二氧化碳的一重要途径。化学利用即是将二氧化碳通过工业反应转变为高附加值化学品,对提高碳的利用率及化石资源的高效洁净利用具有重要意义。其中从火力发电厂捕集来的可进行生产尿素。其中尿素的工业化生产主要有氰氨化钙法和二氧化碳法,前者由于原料难得、有毒性、反应条件难以控制等缺点,并没有得到大规模工业化应用。所以实行电厂烟气二氧化碳捕集和尿素制备大规模综合利用技术十分必要。
基于二氧化碳的捕集方法按照其性质、与气体的共存状态及不同作用机理可分为;物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法、吸附法、膜分离法、深冷分离法、生物法等。
1.物理吸收法;是采用对二氧化碳溶解度大、选择性强、性质稳定的有机溶剂,通过加压的方式来对二氧化碳进行脱除分离,通过降压的方式进行释放和溶剂的再生。典型的物理吸收法有环丁砜法、聚乙二醇二甲醚法、甲醇法、加压水洗法、N-2甲基吡咯烷酮法、碳酸丙烯酯法等。
2.化学吸收法;主要是利用碱性溶液与二氧化碳在吸收塔内发生化学反应,溶液成为富液,富液经过加热或者减压的方式分离二氧化碳,吸收剂得以再生,继而可以循环使用,二氧化碳得到分离。在工业上,通常选用呈碱性的化学吸收液来吸收二氧化碳,如醇胺、钾碱和氨水等。
(1)醇胺法:
单乙醇胺法(MEA);MEA吸收二氧化碳是可逆放应,温度在20~40℃之间时反应正向进行,为放热反应。当温度达到104℃时,反应则逆向进行,释放出吸收的二氧化碳,同时使MEA溶液达到再生利用的目的。
活化N一甲基二乙醇胺法(MDEA):含有二氧化碳的天然气自下而上进入吸收塔,与塔内喷淋而下的MDEA溶液相互接触并发生发应,吸收天然气中的二氧化碳,吸收了二氧化碳的富液从吸收塔的底部流出,经过透平机回收压力能后依次进入到一级、二级闪蒸器中,最后到达汽提塔,解吸出来的二氧化碳与二级闪蒸出的二氧化碳汇合,MDEA进行再生循环利用。
(2)热钾碱溶液法;最为常用的有砷碱法W-y和本菲尔德法(Benfield)。其二氧化碳捕集原理为:高浓度的碳酸钾水溶液在90~110℃温度及加压的条件下吸收二氧化碳生成碳酸氢钾,然后在对生成的碳酸氢钾减压下处理,会解吸出二氧化碳,并同时生成碳酸钾,使吸收液再生循环利用。
(3)氨法;是最近几年收到关注并开发的。氨法与醇胺法有着相似二氧化碳捕集原理,氨与二氧化碳、水在一定温度下反应生成碳酸胺,当有过量的二氧化碳存在时,会继续发生反应生成碳酸氢胺。各化学吸收法优缺点比较如表1所述:
表1化学吸收法优缺点比较
3.物理化学吸收法;综合了物理吸收和化学吸收的方法,主要有砜-胺法(Sulfinol)和常温甲醇法(Amisol法),物理化学吸收法优缺点比较如表2所述。
表2物理化学吸收法优缺点比较
4.吸附法;是基于气体或液体吸附质与吸附剂表面的活性点的分子间相互作用来实现的。在吸附过程中流动气体或液体中的1种以上成分被吸附在吸附剂表面由此实现成分的分离。
5.膜分离法;主要是在一定条件下,通过一些膜对气体渗透的选择性把二氧化碳与其他气体分开。其基本原理取决于二氧化碳气体和薄膜材料之间的化学或物理操作。
6.深冷分离法;也称为低温精馏法,根据气体成分不同分为不同液化温度,然后用精馏的方法分离各种成分。
7.生物法;主要利用藻类等生物的光合作用需要消耗二氧化碳的机制,从而达到碳捕集的效果,二氧化碳捕集方法优缺点比较如表3所述。
表3二氧化碳捕集方法优缺点比较
尿素最早由Ruelle在1773年发现,因其大量存在于哺乳动物的尿液中而得名,1828年德国Wohler首次实现了尿素的人工合成。目前,工业生产尿素的主要方法是以氨和二氧化碳为原料制备尿素。
1.氰氨化钙法;在硫酸作用下,氰氨化钙生成氰胺,然后与水反应生成尿素。
2.水溶液全循环法;该工艺合成塔反应温度为188℃、操作压力为19.6MPa、NH3/二氧化碳(物质的量比)为4.0,二氧化碳转化率约为64%。合成塔中的溶液流出后,经过中、低压分解和二段蒸发造粒得到尿素产品。
3.二氧化碳汽提法;二氧化碳汽提工艺流程主要包括高压圈和后处理工序,其中高压圈主要有尿素合成塔、高压洗涤器、高压喷射器、汽提塔和甲铵冷凝器;后处理工序主要有低压分解吸收系统、工艺冷凝液处理系统、尿液真空蒸发造粒系统。
4.氨汽提法;氨汽提法工艺主要由高压圈、中压分解系统、低压分解系统、中压吸收系统和真空蒸发系统构成。其中高压圈由尿素合成塔、甲铵喷射器、甲铵冷凝器、甲铵分离器和汽提塔组成;中压分解系统主要由中压分解分离器和中压分解加热器构成;中压吸收系统主要由中压吸收塔、尾气吸收塔、中压吸收塔外冷器和氨冷器组成;低压分解吸收系统主要包括二段冷凝器和分解器;真空蒸发系统则由冷凝和三段真空组成,真空蒸发后的尿液送去造粒。
发明内容
解决的技术问题:
针对现有技术的不足,本申请提供了一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,解决了目前存在的对于二氧化碳捕集,物理吸收法:二氧化碳回收率较低,深冷分离法:二氧化碳浓度低,经济性差,能耗高,膜分离法:工艺不成熟,吸收效率也相对较低,对于尿素制备,氰氨化钙法:原料难以获得、有毒性、反应条件难以控制和经济不合理等原因,水溶液全循环法:成本较高,氨汽提法:投资高;烟气中二氧化碳捕集效率不高、对环境造成一定污染、对烟道气的资源化利用不够、反应速率低、耗能较大及成本较高等难题,本发明以氨乙基哌嗪(AEP)-二正丁胺(DPA)为吸收剂进行火力发电厂烟道气中二氧化碳的捕集,并对其进行化学利用生产尿素,从而实现火力发电厂烟气二氧化碳捕集与尿素制备一体化,对减少火电厂二氧化碳排放、提高资源化利用和提高生产经济效益等方面具有重大意义,本发明涉及二氧化碳捕集和尿素制备的工艺与设备,主要涉及一种依托火力发电厂的高效清洁合成尿素的系统及方法。
技术方案:
为实现上述目的,本申请通过以下技术方案予以实现:
一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,包括二氧化碳捕集纯化装置和尿素制备生产线,其中二氧化碳捕集纯化装置包括脱碳引风机、吸收塔、气体分布器、微旋流分离器A、富液泵、贫富液换热器、贫液泵、贫液冷却器、吸收式热泵系统、再沸器、解吸塔、二氧化碳冷却器、微旋流分离器B、冷却器、闪蒸器、压缩机、过滤器、脱硫塔、分子筛、冷凝器、提纯塔、过冷器、二氧化碳储罐、配液槽、补水槽、补液泵、闪蒸塔;二氧化碳捕集纯化装置的吸收塔中吸收剂为摩尔比为3∶2的氨乙基哌嗪AEP-二正丁胺DPA-纳米颗粒相变分层吸收体系,吸收剂浓度为3.2-3.5mol/L,其中1.8mol/LAEP-1.2mol/LDPA,纳米颗粒CuO添加量0.2-0.5mol/L,液气比为10L/m3,尿素制备生产线由二氧化碳缓冲罐、二氧化碳压缩机、尿素合成塔、液氨储罐、液氨缓冲罐、一级分离塔、二级分离塔、闪蒸机、蒸发浓缩机、造粒机、第二冷凝器、一级吸收塔、氨冷凝器、氨回收罐组成。
进一步的,所述二氧化碳捕集纯化装置中二氧化碳捕集连续试验装置规模为300Nm3/d,通过720h的长周期连续运行模拟现场生产过程,对吸收液的性能进行了评价并优化工艺运行参数。
进一步的,所述二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,具体包括以下步骤:
步骤A,吸收塔、解吸塔实验流程:燃煤烟气经脱碳引风机输送到吸收塔底部,经气体分布器均匀分布后上升,吸收液即贫液吸收二氧化碳后变为富液;
步骤B,脱除二氧化碳后的尾气经吸收塔顶部进入微旋流分离器A,实现气液分离后排入大气;
步骤C,富液通过富液泵经贫富液换热器进入吸收式热泵系统加热,加热后经阀组调节5-10%直接进入解吸塔上部再生,60-80%经再沸器从中部分别进入解吸塔上部和下部再生,10-35%经再沸器上部进入解吸塔下部再生;
步骤D,再生后的气体从解吸塔塔顶经二氧化碳冷却器降温后进入微旋流分离器B气液分离后,再经冷却器冷却,从闪蒸器上部进入并进行闪蒸,气体从闪蒸器顶部出去,经压缩机压缩后从过滤器下部进入并过滤,从过滤器顶部出去并从脱硫塔下部进入并脱硫,从脱硫塔顶部出去并从分子筛下部进入后,从分子筛顶部出来并进入冷凝器进行冷凝,再从提纯塔上部进入并提纯,塔底产物经过冷器过冷后从二氧化碳储罐顶部进入并储存;
步骤E,解吸塔内的富液从解吸塔下部进入再沸器下部加热解吸后,分别从再沸器顶部和中部返回解吸塔下部,20-30%富液从再沸器中部返回解吸塔上部;
步骤F,再生后的贫液从解吸塔底部流出进入闪蒸塔上部闪蒸,闪蒸蒸汽从闪蒸塔顶部进入解吸塔填料下部,实现蒸汽潜热的利用;
步骤G,贫液从闪蒸塔底部排出,经由贫富液换热器和贫液泵进入吸收式热泵系统进行热量回收,然后经贫液冷却器降温至吸收温度后进入吸收塔上部,实现吸收溶液往复循环吸收和再生;
步骤H,从微旋流分离器下部流出的液体进入配液槽,需要补充的水进入补水槽,配液槽和补水槽中液体经补液泵后从解吸塔下部进入;
步骤I,制备尿素的装置实验流程:二氧化碳从二氧化碳储罐底部来,到二氧化碳缓冲罐去,经二氧化碳压缩机压缩到2000Kpa,从尿素合成塔上部进入,液氨从液氨储罐底部来,到液氨缓冲罐去,后从尿素合成塔顶部进入,在尿素合成塔内合成的尿素从一级分离塔顶部进入,从一级分离塔下部流出进入二级分离塔,经二级分离塔分离后尿素依次经闪蒸机、蒸发浓缩机、造粒机处理,最后得到尿素成品;
步骤J,经二级分离塔塔底分离出的液氨依次进入第二冷凝器、一级吸收塔、氨冷凝器,回收的氨进入氨回收罐。
本发明的原理是:本发明先采用化学吸收法进行火电厂烟道气中二氧化碳的捕集,即指使用化学溶剂摩尔比为3∶2的氨乙基哌嗪AEP-二正丁胺DPA相变分层吸收体系通过与二氧化碳发生化学反应,对二氧化碳进行吸收。其中AEP-DPA相变分层吸收体系,与二氧化碳反应后为均相,再生后分为两相,优先分出来的有机相连续提取从水相中分解出的游离有机胺,游离有机胺在水相中浓度的降低将促进正向的再生反应。在AEP-DPA相变吸收体系的基础上添加金属氧化物CuO纳米颗粒强化传质,组成相变纳米流体吸收体系。进料氨与前面二氧化碳捕集纯化装置中捕集来的二氧化碳以物质的量比为3.6,进入尿素生产装置进行尿素的生产。其中尿素合成塔30内发生的化学反应为:
2NH3+CO2=NH2COONH4+Q (1)
NH2COONH4=CO(NH2)2+H2O-Q (2)
依托于火电厂对烟气资源化利用合成尿素的工艺。
有益效果:
本申请提供了一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,具备以下有益效果:
1、提高火力发电厂资源综合利用能力,通过此工艺回收的二氧化碳和H2O可为火力发电厂节约大量成本,生产的产品氨或尿素可回用到电厂。
2、改变合成氨尿素工艺的原料路线。以天然气为原料的合成氨装置因投资低、能耗低、成本低的缘故,世界上大多数合成氨厂仍以气体燃料为主要原料。但是天然气储量有限,且此工艺路线将排放大量二氧化碳,因此寻求新的合成氨尿素工艺路线是当务之急。
3、此工艺系统中的副产物氧气可用于锅炉富氧燃烧。火电厂二氧化碳减排是大势所趋,富氧燃烧是碳捕集技术的重要手段之一。此外,富氧燃烧可以大幅提高烟气中的二氧化碳浓度到80%以上,极大的降低了碳捕集的难度及能耗。
4、二氧化碳全捕集之后作为原料用于尿素制备,而氨液进入余热回收器吸收烟气余热提高余热利用率,并经加压后与捕集回收的二氧化碳在合成塔反应生成尿素。
5、AEP-DPA-CUO的吸收和再生性能均明显优于传统吸收剂MEA溶液,在相同再生能耗下,其吸收容量比MEA提高33%以上,再生率提高15%以上。
附图说明:
图1为本申请二氧化碳捕集纯化装置图;
图2为本申请尿素制备装置图。
附图标记说明:1、脱碳引风机,2、吸收塔,3、气体分布器,4、微旋流分离器A,5、富液泵,6、贫富液换热器,7、贫液泵,8、贫液冷却器,9、吸收式热泵系统,10、再沸器,11、解吸塔,12、二氧化碳冷却器,13、微旋流分离器B,14、冷却器,15、闪蒸器,16、压缩机,17、过滤器,18、脱硫塔,19、分子筛,20、冷凝器,21、提纯塔,22、过冷器,23、二氧化碳储罐,24、配液槽,25、补水槽,26、补液泵,27、闪蒸塔,28、二氧化碳缓冲罐,29、二氧化碳压缩机,30、尿素合成塔,31、液氨储罐,32、液氨缓冲罐,33、一级分离塔,34、二级分离塔,35、闪蒸机,36、蒸发浓缩机,37、造粒机,38、第二冷凝器,39、一级吸收塔,40、氨冷凝器,41、氨回收罐。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容易于理解,下面结合实施例对本发明所述的活性炭制备技术做进一步的说明,但是本发明不仅限于此。
术语解释:二氧化碳捕集:利用化学吸收剂与低分压烟气二氧化碳的化学反应回收二氧化碳,尿素制备:由氨和二氧化碳合成尿素。
实施例1:
一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,包括二氧化碳捕集纯化装置和尿素制备生产线,其中二氧化碳捕集纯化装置包括脱碳引风机1、吸收塔2、气体分布器3、微旋流分离器A4、富液泵5、贫富液换热器6、贫液泵7、贫液冷却器8、吸收式热泵系统9、再沸器10、解吸塔11、二氧化碳冷却器12、微旋流分离器B13、冷却器14、闪蒸器15、压缩机16、过滤器17、脱硫塔18、分子筛19、冷凝器20、提纯塔21、过冷器22、二氧化碳储罐23、配液槽24、补水槽25、补液泵26、闪蒸塔27;二氧化碳捕集纯化装置的吸收塔2中吸收剂为摩尔比为3∶2的氨乙基哌嗪AEP-二正丁胺DPA-纳米颗粒相变分层吸收体系,吸收剂浓度为3.2-3.5mol/L,其中1.8mol/LAEP-1.2mol/LDPA,纳米颗粒CuO添加量0.2-0.5mol/L,液气比为10L/m3,尿素制备生产线由二氧化碳缓冲罐28、二氧化碳压缩机29、尿素合成塔30、液氨储罐31、液氨缓冲罐32、一级分离塔33、二级分离塔34、闪蒸机35、蒸发浓缩机36、造粒机37、第二冷凝器38、一级吸收塔39、氨冷凝器40、氨回收罐41组成。
其中二氧化碳捕集纯化装置具体为,二氧化碳捕集连续试验装置规模为300Nm3/d,通过720h的长周期连续运行模拟现场生产过程,对吸收液的性能进行了评价并优化工艺运行参数。其中吸收塔2和解吸塔10的技术参数如表4所示,运行参数范围如表5所示,烟气进气组成为:15.0%二氧化碳,71.5%N2,7.4%H2O,6.1%O2,主要污染物SO2和NOx的质量分数均低于100mg/Nm。
其中吸收塔2和解吸塔10的技术参数如表4所示,运行参数范围如表5所示,烟气进气组成为:15.0%二氧化碳,71.5%N2,7.4%H2O,6.1%O2,主要污染物SO2和NOx的质量分数均低于100mg/Nm。
表4吸收塔解吸塔参数
表5解吸塔运行参数范围
制备尿素的装置,以二氧化碳为原料合成尿素的工艺比较如下表6所示。
表6以二氧化碳为原料合成尿素工艺技术比较
制备尿素的装置,以二氧化碳为原料合成尿素的工艺比较如表6所示。
所述二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,具体包括以下步骤:
步骤A,吸收塔、解吸塔实验流程:燃煤烟气经脱碳引风机1输送到吸收塔2底部,经气体分布器3均匀分布后上升,吸收液即贫液吸收二氧化碳后变为富液;
步骤B,脱除二氧化碳后的尾气经吸收塔2顶部进入微旋流分离器A4,实现气液分离后排入大气;
步骤C,富液通过富液泵5经贫富液换热器6进入吸收式热泵系统9加热,加热后经阀组调节5-10%直接进入解吸塔11上部再生,60-80%经再沸器10从中部分别进入解吸塔11上部和下部再生,10-35%经再沸器10上部进入解吸塔11下部再生;
步骤D,再生后的气体从解吸塔11塔顶经二氧化碳冷却器12降温后进入微旋流分离器B13气液分离后,再经冷却器14冷却,从闪蒸器15上部进入并进行闪蒸,气体从闪蒸器15顶部出去,经压缩机16压缩后从过滤器17下部进入并过滤,从过滤器17顶部出去并从脱硫塔18下部进入并脱硫,从脱硫塔18顶部出去并从分子筛19下部进入后,从分子筛19顶部出来并进入冷凝器20进行冷凝,再从提纯塔21上部进入并提纯,塔底产物经过冷器22过冷后从二氧化碳储罐23顶部进入并储存;
步骤E,解吸塔11内的富液从解吸塔11下部进入再沸器10下部加热解吸后,分别从再沸器10顶部和中部返回解吸塔11下部,20-30%富液从再沸器10中部返回解吸塔11上部;
步骤F,再生后的贫液从解吸塔11底部流出进入闪蒸塔27上部闪蒸,闪蒸蒸汽从闪蒸塔27顶部进入解吸塔11填料下部,实现蒸汽潜热的利用;
步骤G,贫液从闪蒸塔27底部排出,经由贫富液换热器6和贫液泵7进入吸收式热泵系统9进行热量回收,然后经贫液冷却器8降温至吸收温度后进入吸收塔2上部,实现吸收溶液往复循环吸收和再生;
步骤H,从微旋流分离器B13下部流出的液体进入配液槽24,需要补充的水进入补水槽25、配液槽24和补水槽25中液体经补液泵26后从解吸塔11下部进入;
步骤I,制备尿素的装置实验流程:二氧化碳从二氧化碳储罐23底部来,到二氧化碳缓冲罐28去,经二氧化碳压缩机29压缩到2000Kpa,从尿素合成塔30上部进入,液氨从液氨储罐31底部来,到液氨缓冲罐32去,后从尿素合成塔30顶部进入,在尿素合成塔30内合成的尿素从一级分离塔33顶部进入,从一级分离塔33下部流出进入二级分离塔34,经二级分离塔34分离后尿素依次经闪蒸机35、蒸发浓缩机36、造粒机37处理,最后得到尿素成品;
步骤J,经二级分离塔34塔底分离出的液氨依次进入第二冷凝器38、一级吸收塔39、氨冷凝器40,回收的氨进入氨回收罐41。
上述是结合实施例对本发明作出的详细说明,但是本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,本领域技术人员根据本发明的启示,不脱离本发明核心指导思想所作出的改进、替换、修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,其特征在于,包括二氧化碳捕集纯化装置和尿素制备生产线,其中二氧化碳捕集纯化装置包括脱碳引风机(1)、吸收塔(2)、气体分布器(3)、微旋流分离器A(4)、富液泵(5)、贫富液换热器(6)、贫液泵(7)、贫液冷却器(8)、吸收式热泵系统(9)、再沸器(10)、解吸塔(11)、二氧化碳冷却器(12)、微旋流分离器B(13)、冷却器(14)、闪蒸器(15)、压缩机(16)、过滤器(17)、脱硫塔(18)、分子筛(19)、冷凝器(20)、提纯塔(21)、过冷器(22)、二氧化碳储罐(23)、配液槽(24)、补水槽(25)、补液泵(26)、闪蒸塔(27);二氧化碳捕集纯化装置的吸收塔(2)中吸收剂为摩尔比为3∶2的氨乙基哌嗪AEP-二正丁胺DPA-纳米颗粒相变分层吸收体系,吸收剂浓度为3.2-3.5mol/L,其中1.8mol/LAEP-1.2mol/LDPA,纳米颗粒CuO添加量0.2-0.5mol/L,液气比为10L/m3,尿素制备生产线由二氧化碳缓冲罐(28)、二氧化碳压缩机(29)、尿素合成塔(30)、液氨储罐(31)、液氨缓冲罐(32)、一级分离塔(33)、二级分离塔(34)、闪蒸机(35)、蒸发浓缩机(36)、造粒机(37)、第二冷凝器(38)、一级吸收塔(39)、氨冷凝器(40)、氨回收罐(41)组成。
2.根据权利要求1所述二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,其特征在于:所述二氧化碳捕集纯化装置中二氧化碳捕集连续试验装置规模为300Nm3/d,通过720h的长周期连续运行模拟现场生产过程,对吸收液性能进行了评价并优化工艺运行参数。
3.根据权利要求1所述二氧化碳捕集与尿素制备一体化工艺,其特征在于:具体包括以下步骤:
步骤A,吸收塔、解吸塔实验流程:燃煤烟气经脱碳引风机(1)输送到吸收塔(2)底部,经气体分布器(3)均匀分布后上升,吸收液即贫液吸收二氧化碳后变为富液;
步骤B,脱除二氧化碳后的尾气经吸收塔(2)顶部进入微旋流分离器A(4),实现气液分离后排入大气;
步骤C,富液通过富液泵(5)经贫富液换热器(6)进入吸收式热泵系统(9)加热,加热后经阀组调节5-10%直接进入解吸塔(11)上部再生,60-80%经再沸器(10)从中部分别进入解吸塔(11)上部和下部再生,10-35%经再沸器(10)上部进入解吸塔(11)下部再生;
步骤D,再生后的气体从解吸塔(11)塔顶经二氧化碳冷却器(12)降温后进入微旋流分离器B(13)气液分离后,再经冷却器(14)冷却,从闪蒸器(15)上部进入并进行闪蒸,气体从闪蒸器(15)顶部出去,经压缩机(16)压缩后从过滤器(17)下部进入并过滤,从过滤器(17)顶部出去并从脱硫塔(18)下部进入并脱硫,从脱硫塔(18)顶部出去并从分子筛(19)下部进入后,从分子筛(19)顶部出来并进入冷凝器(20)进行冷凝,再从提纯塔(21)上部进入并提纯,塔底产物经过冷器(22)过冷后从二氧化碳储罐(23)顶部进入并储存;
步骤E,解吸塔(11)内的富液从解吸塔(11)下部进入再沸器(10)下部加热解吸后,分别从再沸器(10)顶部和中部返回解吸塔(11)下部,20-30%富液从再沸器(10)中部返回解吸塔(11)上部;
步骤F,再生后的贫液从解吸塔(11)底部流出进入闪蒸塔(27)上部闪蒸,闪蒸蒸汽从闪蒸塔(27)顶部进入解吸塔(11)填料下部,实现蒸汽潜热的利用;
步骤G,贫液从闪蒸塔(27)底部排出,经由贫富液换热器(6)和贫液泵(7)进入吸收式热泵系统(9)进行热量回收,然后经贫液冷却器(8)降温至吸收温度后进入吸收塔(2)上部,实现吸收溶液往复循环吸收和再生;
步骤H,从微旋流分离器B(13)下部流出的液体进入配液槽(24),需要补充的水进入补水槽(25)、配液槽(24)和补水槽(25)中液体经补液泵(26)后从解吸塔(11)下部进入;
步骤I,制备尿素的装置实验流程:二氧化碳从二氧化碳储罐(23)底部来,到二氧化碳缓冲罐(28)去,经二氧化碳压缩机(29)压缩到2000Kpa,从尿素合成塔(30)上部进入,液氨从液氨储罐(31)底部来,到液氨缓冲罐(32)去,后从尿素合成塔(30)顶部进入,在尿素合成塔(30)内合成的尿素从一级分离塔(33)顶部进入,从一级分离塔(33)下部流出进入二级分离塔(34),经二级分离塔(34)分离后尿素依次经闪蒸机(35)、蒸发浓缩机(36)、造粒机(37)处理,最后得到尿素成品;
步骤J,经二级分离塔(34)塔底分离出的液氨依次进入第二冷凝器(38)、一级吸收塔(39)、氨冷凝器(40),回收的氨进入氨回收罐(41)。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100635A (en) * 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery
CN201618496U (zh) * 2009-11-27 2010-11-03 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 燃煤烟气脱co2再生反应器
CN102218261A (zh) * 2011-04-14 2011-10-19 清华大学 氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备
CN104826472A (zh) * 2015-04-23 2015-08-12 中石化石油工程设计有限公司 烟气二氧化碳捕集回收系统
DE102017222030A1 (de) * 2017-12-06 2019-06-06 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Bereitstellung von CO2 für die Harnstoffsynthese aus Rauch- und Synthesegas
CN110198776A (zh) * 2016-12-01 2019-09-03 外界环境公司 二氧化碳捕集装置和方法
EP3741864A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-25 Evonik Operations GmbH Regenerating and utilizing carbon dioxide
CN112126477A (zh) * 2020-09-17 2020-12-25 安徽工业大学 基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法
CN112870919A (zh) * 2021-01-04 2021-06-01 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 一种烟气co2捕集系统超重力再生节能工艺
CN114262636A (zh) * 2021-12-09 2022-04-01 中国石油大学(北京) 一种天然气脱硫脱碳系统及方法
CN114405218A (zh) * 2022-02-14 2022-04-29 中国矿业大学 一种低分压废气co2捕集与提纯精制工艺
CN217220918U (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 中国矿业大学 烟气co2捕集与碳铵固化复合系统
CN217220919U (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 中国矿业大学 Co2与n2复合捕集提纯系统
CN115559695A (zh) * 2022-11-09 2023-01-03 中国矿业大学 一种矿区多源工业烟气协同驱煤层气封存方法及系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100635A (en) * 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery
CN201618496U (zh) * 2009-11-27 2010-11-03 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 燃煤烟气脱co2再生反应器
CN102218261A (zh) * 2011-04-14 2011-10-19 清华大学 氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备
CN104826472A (zh) * 2015-04-23 2015-08-12 中石化石油工程设计有限公司 烟气二氧化碳捕集回收系统
CN110198776A (zh) * 2016-12-01 2019-09-03 外界环境公司 二氧化碳捕集装置和方法
WO2019110443A1 (de) * 2017-12-06 2019-06-13 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur bereitstellung von co2 für die harnstoffsynthese aus rauch- und synthesegas
DE102017222030A1 (de) * 2017-12-06 2019-06-06 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Bereitstellung von CO2 für die Harnstoffsynthese aus Rauch- und Synthesegas
EP3741864A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-25 Evonik Operations GmbH Regenerating and utilizing carbon dioxide
CN112126477A (zh) * 2020-09-17 2020-12-25 安徽工业大学 基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法
CN112870919A (zh) * 2021-01-04 2021-06-01 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 一种烟气co2捕集系统超重力再生节能工艺
CN114262636A (zh) * 2021-12-09 2022-04-01 中国石油大学(北京) 一种天然气脱硫脱碳系统及方法
CN114405218A (zh) * 2022-02-14 2022-04-29 中国矿业大学 一种低分压废气co2捕集与提纯精制工艺
CN217220918U (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 中国矿业大学 烟气co2捕集与碳铵固化复合系统
CN217220919U (zh) * 2022-04-25 2022-08-19 中国矿业大学 Co2与n2复合捕集提纯系统
CN115559695A (zh) * 2022-11-09 2023-01-03 中国矿业大学 一种矿区多源工业烟气协同驱煤层气封存方法及系统

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