CN117000005A - 一种烟气中二氧化碳捕集系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种烟气中二氧化碳捕集系统及其方法。该系统包括吸收塔、贫富液换热器、贫液冷却器、再生单元和再生气余热回收单元，所述吸收塔内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段；所述再生单元包括再生塔，所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器、闪蒸罐和压缩机，其中，所述洗涤水加热器用于将所述尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔产生的再生气进行换热，并将换热后的洗涤水通入所述闪蒸罐中，所述压缩机与所述再生塔的下部连通。采用本发明所述系统通过利用再生气和洗涤水换热来降低二氧化碳解吸能耗，同时洗涤水可以循环利用，节约资源，也不会产生污染。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种烟气中二氧化碳捕集系统及其方法。
背景技术
烟气化学吸收法典型工艺流程为电厂烟气经过预处理塔降温、除尘和深度脱硫、脱硝等过程后，从塔釜进入吸收塔，并与塔顶的吸收剂逆流接触传热传质，经吸收剂吸附脱碳后的烟气通过吸收塔顶部排入大气，吸收烟气中二氧化碳的吸收液称为富液，冷富液从吸收塔塔釜排出，并经过贫富液换热器加热后送入解吸塔，安装在解吸塔底部的再沸器产生二次蒸汽驱动热富液再生，产生的再生气，即湿饱和二氧化碳气体经过再生气冷却器降温后，再依次进行压缩、干燥和液化等过程。富液再生属于热驱动过程，通常在再生塔底安装再沸器，贫液进入再沸器汽化产生二次水蒸气，逆流向上与热富液传热传质。解吸塔出口的再生气通常夹带大量水汽，导致吸收液再生能耗过高，因此，在传统胺法捕集工艺过程中通常采用富液分流工艺，即吸收塔釜一部分冷富液直接送入解吸塔顶，与上升的再生气逆流换热，降低再生气温度，再生气所携带水蒸气部分冷凝并返回再生填料段，回收再生气中水的汽化潜热，从而降低吸收液再生能耗。
在化学法碳捕集工艺过程中，吸收剂再生能耗由吸收剂显热、吸收剂反应热和再生气中水的汽化潜热组成。再生塔顶出口蒸汽压缩工艺的原理是将再生塔顶出口的再生气进行冷凝前先全部压缩，得到了高压气体再在较高的压力(5-10bar或更高)下部分冷凝，冷凝放热用来提供给再沸器，这样可以有效利用吹扫蒸汽冷凝热替代一部分再沸器的热负荷，但该工艺意味着需要压缩的气体流量较大(再生塔顶全部H2O和CO2)，从而增加了机械功的投入。有研究表明该流程改进方式可以减少0-12％的碳捕集总能耗，House等人通过进一步的技术经济分析指出再生塔顶出口蒸汽压缩是一个比较有潜力的流程改进工艺。
在现有工艺过程中，再生气通常利用压缩机升温升压后再与再生塔釜热贫液换热(热贫液蒸发器)，贫液蒸发出二次蒸汽，从而减小再沸器的热负荷，首先，再生气主要由H2O和CO2组成，压缩过程中存在一定的腐蚀问题，影响压缩机寿命，其次，再生塔釜温度较再生气温度高5-15℃，所以热贫液蒸发器中传递给热贫液的热量完全来自压缩机，并且5-15℃的热量同时损失掉了。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中将再生塔出口的再生气通过压缩机升温升压后再冷凝的方式减少再生能耗，会增加机械功的投入，而且容易腐蚀压缩机的问题，从而提出了一种烟气中二氧化碳捕集系统及其方法。该系统通过设置洗涤水加热器，然后利用吸收塔中的洗涤水回收解析塔中的再生气的热量，并利用洗涤水中胺浓度较低的特点，将回收热量后的洗涤水通过机械压缩式热泵原理部分汽化形成高温高压的二次蒸汽，最后将该二次蒸汽输送至再生塔中，从而减小再沸器功率。
本发明第一方面提出了一种烟气中二氧化碳捕集系统，该系统包括吸收塔、贫富液换热器、贫液冷却器、再生单元和再生气余热回收单元，所述吸收塔内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段；所述贫富液换热器用于将来自所述吸收塔底部的冷富液与来自所述再生单元的热贫液进行换热，得到换热富液和换热贫液；所述贫液冷却器用于将所述换热贫液进行冷却，并将冷却后的冷贫液输送至所述吸收塔中；所述再生单元包括再生塔；所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器、闪蒸罐和压缩机，其中，所述洗涤水加热器用于将所述尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔产生的再生气进行换热，并将换热后的洗涤水通入所述闪蒸罐中，所述压缩机与所述再生塔的下部连通。
优选地，该系统还包括蒸汽热回收器，所述蒸汽热回收器通过连接管道设置于所述洗涤水加热器和所述闪蒸罐之间，且与所述再沸器连通。
优选地，所述再生单元还包括依次与所述再生塔连通的第一循环泵和再沸器，来自所述再生塔塔底的热贫液通过所述第一循环泵泵入所述再沸器中进行加热，得到蒸汽和热贫液，蒸汽进入所述再生塔的下部。
优选地，该系统还包括洗涤水冷却器，所述洗涤水冷却器分别与所述闪蒸罐和所述吸收塔的尾气洗涤段连通。
优选地，该系统还包括依次连通的储罐和水洗泵，所述储罐用于接收来自所述尾气洗涤段的洗涤水，并通过所述水洗泵将洗涤水输送至所述洗涤水加热器中。
优选地，所述洗涤水加热器与所述压缩机连通。
优选地，该系统还包括依次与所述洗涤水加热器连通的再生气冷却器和气液分离器。
优选地，该系统还包括第二循环泵，所述第二循环泵分别与所述气液分离器的顶部与底部连通。
优选地，该系统还包括富液泵，所述富液泵通过连接管道分别与所述吸收塔的底部和所述贫富液换热器连通。
优选地，该系统还包括贫液泵，所述贫液泵通过连接管道分别与所述贫富液换热器和所述再沸器连通。
本发明第二方面提出了一种烟气中二氧化碳捕集方法，该方法在上述所述系统中实施，该方法包括：烟气通过所述吸收塔塔釜进入吸收段，并与吸收剂逆流接触，然后进入尾气洗涤段，产生的脱碳烟气从塔顶排出；所述吸收塔塔釜产生的冷富液与所述再生单元产生的热贫液在所述贫富液换热器中进行换热，得到换热富液和换热贫液，然后将所述换热贫液输送至所述贫液冷却器中进行冷却，并回用于所述吸收塔；将所述再生塔产生的再生气与所述尾气洗涤段产生的洗涤水输入所述洗涤水加热器中进行换热，然后将升温后的洗涤水通入闪蒸罐中进行汽化，形成洗涤水蒸汽，然后将所述洗涤水蒸汽经过所述压缩机升温升压后输送至所述再生塔中。
优选地，所述尾气洗涤段产生的洗涤水的温度为55-65℃。
优选地，所述再生气的温度为90-115℃。
优选地，所述升温后的洗涤水的温度为90-110℃。
优选地，所述尾气洗涤段产生的洗涤水中总胺浓度为1-2.5重量％。
优选地，所述洗涤水蒸汽的温度为115-130℃，压力为1.5-2.5bar。
在本发明所述的系统中，至少具有以下有益效果：
(1)通过设置洗涤水加热器，将吸收塔中产生的洗涤水与解析塔中产生的高温再生气一起通入该洗涤水加热器中，利用洗涤水回收高温再生气中的热量，并利用洗涤水中胺浓度较低的特点，将回收热量后的洗涤水通过机械压缩式热泵原理部分汽化形成高温高压的蒸汽，最后将该蒸汽输送至再生塔中，从而代替部分再沸器功能，降低能耗；再生气在洗涤水加热器中被回收热量后会产生冷凝水，将再生气冷凝水喷入压缩机中，可以降低压缩机排气温度，同时回收再生气冷凝水热量；
(2)在优选情况下，可以将回收再生气热量的洗涤水继续回收再沸器中产生的高温蒸汽冷凝水中的热量，进一步提高洗涤水的温度，并将升温后的洗涤水通过机械压缩式热泵原理部分汽化形成高温高压的二次蒸汽，最后将该二次蒸汽输送至再生塔中，降低能耗；
(3)吸收塔尾气洗涤段产生的洗涤水通过洗涤水加热器回收再生气中的热量，升温后的洗涤水经过闪蒸后一部分汽化，另一部分经过降温后重新进入尾气洗涤段，可以循环利用，节约资源，也不会产生污染。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的烟气中二氧化碳捕集系统的结构示意图。
附图标记说明
1、吸收塔；2、贫富液换热器；3、贫液冷却器；4、再生塔；5、洗涤水加热器；6、第一循环泵；7、再沸器；8、蒸汽热回收器；9、闪蒸罐；10、压缩机；11、再生气冷却器；12、气液分离器；13、第二循环泵；14、洗涤水冷却器；15、储罐；16、水洗泵；17、富液泵；18、贫液泵。
具体实施方式
以下结合附图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。
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。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或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申请中的具体含义。
本发明第一方面提出了一种烟气中二氧化碳捕集系统，如图1所示，该系统包括吸收塔1、贫富液换热器2、贫液冷却器3、再生单元和再生气余热回收单元，所述吸收塔1内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段；所述贫富液换热器2用于将来自所述吸收塔1底部的冷富液与来自所述再生单元的热贫液进行换热，得到换热富液和换热贫液；所述贫液冷却器3用于将所述换热贫液进行冷却，并将冷却后的冷贫液输送至所述吸收塔1中；所述再生单元包括再生塔4；所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器5、闪蒸罐9和压缩机10，其中，所述洗涤水加热器5用于将所述尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔4产生的再生气进行换热，并将换热后的洗涤水通入所述闪蒸罐9中，所述压缩机10与所述再生塔4的下部连通。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述吸收塔1可以为本领域的常规选择，具体地，所述吸收塔1内部在烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段，所述吸收段含有二氧化碳吸收剂，具体地，该二氧化碳吸收剂为胺类吸收剂；所述尾气洗涤段含有洗涤水，具体地，该洗涤水为脱除烟气中夹带胺后的洗涤水。在具体实施过程中，烟气由所述吸收塔1的塔釜进入吸收塔，与吸收塔上方的吸收剂逆流接触进行传热传质，然后进入所述尾气洗涤段对烟气中夹带的胺进行洗涤，经过脱碳后的烟气从所述吸收塔1的塔顶排出，吸收二氧化碳后的吸收剂(冷富液)进入所述吸收塔1的塔釜。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括富液泵17，所述富液泵17通过连接管道分别与所述吸收塔1和所述贫富液换热器2连通。在具体实施过程中，将所述吸收塔1塔釜产生的富含二氧化碳的吸收剂(冷富液)通过所述富液泵17输送至所述贫富液换热器2中进行换热。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，将来自所述贫富液换热器2中的换热富液从所述再生塔4的塔顶进入，换热富液的再生为本领域常规操作。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述再生单元还包括依次与所述再生塔4连通的第一循环泵6和再沸器7，来自所述再生塔4塔底的热贫液通过所述第一循环泵6泵入所述再沸器7中进行加热，得到蒸汽和热贫液，蒸汽进入所述再生塔4的下部。具体地，换热富液通过所述再生塔4中的液体分布器均匀分布在填料上方并进行再生，再生后的热贫液进入所述再生塔塔釜，来自所述再生塔4塔底的热贫液通过所述第一循环泵6泵入所述再沸器7中进行加热，在所述再沸器7的换热管表面形成液膜，与壳程蒸汽逆流换热，热贫液蒸发出二次蒸汽，返回再生塔4中，与吸收剂逆流传热传质，再生出CO2和H2O(再生气)，直到所述换热富液中的CO2全部析出，再生气进入所述再生塔4的塔顶，再生气温度为90-115℃。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述再沸器7为降膜再沸器。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括贫液泵18，所述贫液泵18通过连接管道分别与所述贫富液换热器2和所述再沸器7连通。在具体实施过程中，再生后的吸收剂(热贫液)从所述再沸器7流出，并通过所述贫液泵18输送至所述贫富液换热器2中与所述冷富液进行换热。
在本发明所述系统中，在具体实施过程中，所述贫液冷却器3用于将所述贫富液换热器2中进行换热后的贫液进一步冷却，并将冷却后的冷贫液输送至所述吸收塔1中的吸收段的上方。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器5、闪蒸罐9和压缩机10，其中，所述洗涤水加热器5分别与所述吸收塔1和所述再生塔4连通，所述压缩机10与所述再生塔4连通。在具体实施过程中，将所述吸收塔1中尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔4产生的再生气一起通入所述洗涤水加热器5中，利用洗涤水回收高温再生气中的热量，然后将回收热量后的洗涤水在所述闪蒸罐9中部分汽化，形成二次蒸汽，最后将该二次蒸汽通入所述压缩机10中进行升温升压，形成高温高压的二次蒸汽，将所述高温高压的二次蒸汽通入所述再生塔4内，代替部分再沸器功能。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述洗涤水加热器5可以为管壳式换热器，只要实现回收再生气热量为洗涤水升温的功能就可以。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括依次连通的储罐15和水洗泵16，所述储罐15用于接收来自所述尾气洗涤段的洗涤水，并通过所述水洗泵16将洗涤水输送至所述洗涤水加热器5中。
在本发明所述系统中，为了进一步提高洗涤水的温度，从而降低再生能耗，在具体实施方式中，该系统还包括蒸汽热回收器8，所述蒸汽热回收器8通过连接管道设置于所述洗涤水加热器5和所述闪蒸罐9之间，且与所述再沸器7连通。在具体实施过程中，将所述洗涤水加热器5中经过升温后的洗涤水通入所述蒸汽热回收器8中，同时将所述再沸器7中产生的蒸汽冷凝水通入蒸汽热回收器8中，利用所述升温后的洗涤水回收高温蒸汽冷凝水中的热量，洗涤水进一步升温，然后将进一步升温后的洗涤水在所述闪蒸罐9中部分汽化，形成二次蒸汽，最后将该二次蒸汽通入所述压缩机10中进行升温升压，形成高温高压的二次蒸汽，将所述高温高压的二次蒸汽通入所述再生塔4内，进一步代替部分再沸器功能。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述蒸汽热回收器8可以为固定管板式换热器，只要实现利用升温后的洗涤水热量加热低温整齐冷凝水的功能就可以。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括洗涤水冷却器14，所述洗涤水冷却器14分别与所述闪蒸罐9和所述吸收塔1的尾气洗涤段连通，所述洗涤水冷却器14用于将来自所述闪蒸罐9中没有被汽化的洗涤水进行降温，并输送至所述吸收塔1中进行回收利用。在具体实施过程中，所述闪蒸罐9中的洗涤水通过所述洗涤水冷却器14降温后送入所述吸收塔1中的尾气洗涤段的上方，与烟气逆流传热，脱除烟气中夹带胺后，在尾气洗涤段下方通过集液槽流入所述储罐15中。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述洗涤水加热器5与所述压缩机10连通。在具体实施过程中，在所述洗涤水加热器5中，洗涤水回收高温再生气的热量，高温再生气降温冷凝，将产生的冷凝水喷入所述压缩机10中，可以有效降低压缩机加压过程中的排气温度，同时回收冷凝水热量。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括依次与所述洗涤水加热器5连通的再生气冷却器11和气液分离器12。在具体实施过程中，冷却后的再生气进入所述再生气冷却器11中进一步降温，然后进入所述气液分离器12中，冷却后的再生气与冷凝水分离，并将再生气送入后续压缩和液化工艺过程中进行利用。
在本发明所述系统中，在具体实施方式中，该系统还包括第二循环泵13，所述第二循环泵13分别与所述气液分离器12的顶部与底部连通。在具体实施过程中，所述气液分离器12底部产生的冷凝水经所述第二循环泵13送入所述气液分离器12上方进行喷淋，对再生气进行脱胺处理。
在本发明所述系统中，其具体操作过程为：烟气通过所述吸收塔1塔釜进入吸收段，并与吸收段中的吸收剂逆流接触，然后进入尾气洗涤段，尾气洗涤段上方的洗涤水与烟气逆流传热，产生的脱碳烟气从塔顶排出，脱除烟气中夹带胺后的洗涤水从尾气洗涤段下方通过集液槽进入储罐15中，吸收二氧化碳的吸收剂(冷富液)进入所述吸收塔1塔釜；所述冷富液通过所述富液泵17输送至所述贫富液换热器2中，与通过所述贫液泵18输送至所述贫富液换热器2中的再生后的吸收剂(热贫液)进行换热，得到换热富液和换热贫液，所述换热贫液输送至所述贫液冷却器3中进一步冷却，并回用于所述吸收塔1；换热富液从所述再生塔4的顶部进入并进行再生，再生后的吸收剂(热贫液)经过所述第一循环泵6进入所述再沸器7，并产生二次蒸汽，将再生后的吸收剂与二次蒸汽继续输送至所述再生塔4中循环再生，再生结束后，产生的再生气(CO2和H2O)进入所述再生塔4的顶部，再生后的吸收剂(热贫液)从所述再沸器7输出，并通过所述贫液泵18进入所述贫富液换热器2中进行换热；再生气从所述再生塔4的顶部进入所述洗涤水加热器5中，同时将储罐15中的洗涤水通过水洗泵16输送至所述洗涤水加热器5中，在所述洗涤水加热器5中洗涤水回收高温再生气的热量，升温后的洗涤水进入蒸汽热回收器8中，同时将所述再沸器7产生的蒸汽冷凝水输入所述蒸汽热回收器8中，洗涤水继续回收蒸汽冷凝水中的热量，再次升温后的洗涤水输送至闪蒸罐9中，并在所述闪蒸罐9中部分汽化形成二次蒸汽，将该二次蒸汽通入所述压缩机10中进行升温升压，形成高温高压的二次蒸汽，将所述高温高压的二次蒸汽通入所述再生塔4内，代替部分再沸器功能；再生气在所述洗涤水加热器5中降温冷凝，产生的冷凝水喷入所述压缩机10中，可以降低压缩机10加压过程的排气温度，同时回收冷凝水热量，降温后的再生气进入再生气冷却器11中进一步降温，然后进入气液分离器12，与冷凝水分离后的再生气送入后续压缩和液化工艺，在所述气液分离器12中的冷凝水经第二循环泵13送入所述气液分离器12的上方进行喷淋，实现对再生气进行脱胺；闪蒸罐9中没有被汽化的洗涤水进入洗涤水冷却器14中进行冷却，然后输送至所述吸收塔1中的尾气洗涤段进行回用。
本发明第二方面提出了一种烟气中二氧化碳捕集方法，该方法在上述所述系统中实施，该方法包括：
烟气通过所述吸收塔1塔釜进入吸收段，并与吸收剂逆流接触，然后进入尾气洗涤段，产生的脱碳烟气从塔顶排出；
所述吸收塔1塔釜产生的冷富液与所述再生单元产生的热贫液在所述贫富液换热器2中进行换热，得到换热富液和换热贫液，然后将所述换热贫液输送至所述贫液冷却器3中进行冷却，并回用于所述吸收塔1；
将所述再生塔4产生的再生气与所述尾气洗涤段产生的洗涤水输入所述洗涤水加热器5中进行换热，然后将升温后的洗涤水通入闪蒸罐9中进行汽化，形成洗涤水蒸汽，然后将所述洗涤水蒸汽经过所述压缩机10升温升压后输送至所述再生塔4中。
在本发明所述方法中，所述烟气为燃煤领域产生的烟气，所述烟气的温度为35-50(ASPEN中结果为40)℃，具体地，例如可以为35℃、40℃、45℃或50℃。
在本发明所述方法中，所述再生气的温度为90-115℃，具体地，例如可以为90℃、95℃、100℃、105℃、110℃或115℃。
在本发明所述方法中，所述尾气洗涤段产生的洗涤水的温度为55-65℃，具体地，例如可以为55℃、60℃或65℃。
在本发明所述方法中，所述尾气洗涤段产生的洗涤水中总胺浓度为1-2.5重量％，具体地，例如可以为1重量％、1.5重量％、2重量％或2.5重量％。
在本发明所述方法中，在具体实施方式中，所述升温后的洗涤水的温度为90-110℃，例如可以为90℃、95℃、100℃、105℃或110℃。
在本发明所述方法中，在具体实施方式中，所述洗涤水蒸汽的温度为115-130℃，例如可以为115℃、120℃、125℃或130℃，压力为1.5-2.5bar，例如可以为1.5bar、2.0bar或2.5bar。
下面通过实施例来进一步说明本发明所述的烟气中二氧化碳捕集系统及其方法。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例在下述烟气中二氧化碳捕集系统中进行实施，如图1所示，该系统包括吸收塔1、储罐15、水洗泵16、贫富液换热器2、贫液冷却器3、再生单元、再生气余热回收单元，所述吸收塔1内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段，所述富液泵17通过连接管道分别与所述吸收塔1和所述贫富液换热器2连通；所述再生单元包括再生塔4以及与所述再生塔塔釜依次连通的第一循环泵6和再沸器7，来自所述再生塔4塔底的热贫液通过所述第一循环泵6泵入所述再沸器7中进行加热，得到蒸汽和热贫液，蒸汽进入所述再生塔4的下部；所述贫液泵18通过连接管道分别与所述贫富液换热器2和所述再沸器7连通；所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器5、蒸汽热回收器8、闪蒸罐9和压缩机10，其中，所述吸收塔1通过连接管道分别与所述储罐15和所述水洗泵16连通，所述水洗泵16与所述洗涤水加热器5连通，所述洗涤水加热器5用于将所述尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔4产生的再生气进行换热，所述压缩机10与所述再生塔4的下部连通，所述蒸汽热回收器8与所述再沸器7连通，所述洗涤水加热器5与所述压缩机10连通；该系统还包括依次与所述洗涤水加热器5连通的再生气冷却器11和气液分离器12以及分别与所述气液分离器12的顶部与底部连通的第二循环泵13；该系统还包括通过连接管道分别设置在所述闪蒸罐9和所述吸收塔1中的洗涤水冷却器14。
实施例1
在本实施例中，来自燃煤电厂的烟气从吸收塔1塔釜进入，并在吸收段中与吸收剂逆流接触，然后进入尾气洗涤段，与洗涤水逆流传热，产生的脱碳烟气从塔顶排出，脱除烟气中夹带胺后的洗涤水在尾气洗涤段下方通过集液槽流入储罐15，并经过水洗泵16进入洗涤水加热器5中，该洗涤水的温度为60℃，洗涤水中总胺浓度为1.6795重量％(ASPEN中结果为0.16795mass％)；吸收二氧化碳后的吸收剂(冷富液)经过富液泵17输入贫富液换热器2中进行换热，换热富液从再生塔4的塔顶进入，并在再生塔4中进行再生，再生得到的热贫液经过第一循环泵6进入再沸器7，并在再沸器7中产生二次蒸汽，将所述二次蒸汽输入再生塔4中为换热富液的再生提供能量，再生产生的再生气(CO2和H2O)进入所述再生塔4的塔顶，再生产生的热贫液经过贫液泵18输入贫富液换热器2中进行换热；所述再生气(CO2和H2O)的温度为100℃，该再生气从再生塔4的塔顶进入所述洗涤水加热器5中，并与洗涤水进行换热，升温后的洗涤水的温度为100℃，然后将所述升温后的洗涤水与再沸器7中产生的高温蒸汽冷凝一起通入蒸汽热回收器8中进行换热，进一步升温后的洗涤水的温度为110℃，将进一步升温后的洗涤水通入闪蒸罐9中进行汽化，形成洗涤水蒸汽，洗涤水蒸汽的温度为125℃，压力为2.0bar，然后将所述洗涤水蒸汽经过所述压缩机10升温升压后输送至所述再生塔4中，以代替部分再沸器的功能，所述闪蒸罐9中没有被汽化的洗涤水通过在洗涤水冷却器14中进行降温后继续回用于所述吸收塔1；再生气在所述洗涤水加热器5中降温冷凝，产生的冷凝水喷入所述压缩机10中，可以降低压缩机10的排气温度，同时回收再生气冷凝水热量，在所述洗涤水加热器5中冷却后的再生气进入再生气冷却器11中进一步冷却，然后进入所述气液分离器12中进行气液分离，分离得到的再生气送入后续压缩和液化工艺过程中进行利用，分离得到的冷凝水通过第二循环泵13送入所述气液分离器12上方进行喷淋，对再生气进行脱胺处理。
实施例2
按照实施例1的方式实施，所不同的是，该系统中没有蒸汽热回收器8。将温度为110℃的再生气(CO2和H2O)与温度为65℃，总胺浓度为2.5重量％的洗涤水通入洗涤水加热器5中进行换热，升温后的洗涤水的温度为105℃，然后将所述升温后的洗涤水通入闪蒸罐9中进行汽化，形成洗涤水蒸汽，洗涤水蒸汽的温度为120℃，压力为1.5bar，然后将所述洗涤水蒸汽经过所述压缩机10升温升压后输送至所述再生塔4中，以代替部分再沸器的功能。
对比例1
烟气中二氧化碳捕集系统包括包括吸收塔1、储罐15、水洗泵16、贫富液换热器2、贫液冷却器3、再生单元、再生气余热回收单元，所述吸收塔1内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段，所述富液泵17通过连接管道分别与所述吸收塔1和所述贫富液换热器2连通；所述再生单元包括再生塔4以及与所述再生塔塔釜依次连通的第一循环泵6和再沸器7，来自所述再生塔4塔底的热贫液通过所述第一循环泵6泵入所述再沸器7中进行加热，得到蒸汽和热贫液，蒸汽进入所述再生塔4的下部；所述贫液泵18通过连接管道分别与所述贫富液换热器2和所述再沸器7连通；所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器5、蒸汽热回收器8、闪蒸罐9和压缩机10，所述洗涤水加热器5与所述再生塔4的顶部连通，所述压缩机10与所述再生塔4的下部连通，所述蒸汽热回收器8与所述再沸器7连通，所述洗涤水加热器5与所述压缩机10连通；该系统还包括依次与所述洗涤水加热器5连通的再生气冷却器11和气液分离器12以及分别与所述气液分离器12的顶部与底部连通的第二循环泵13；该系统还包括通过连接管道分别设置在所述闪蒸罐9和所述吸收塔1中的洗涤水冷却器14。
按照实施例1的方式实施，所不同的是，将温度为100℃的再生气(CO2和H2O)与温度为60℃的水(普通自来水)通入洗涤水加热器5中进行换热。
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 (13)
1.一种烟气中二氧化碳捕集系统，其特征在于，该系统包括吸收塔(1)、贫富液换热器(2)、贫液冷却器(3)、再生单元和再生气余热回收单元，
所述吸收塔(1)内部沿着烟气流动方向依次设置有吸收段和尾气洗涤段；
所述贫富液换热器(2)用于将来自所述吸收塔(1)底部的冷富液与来自所述再生单元的热贫液进行换热，得到换热富液和换热贫液；
所述贫液冷却器(3)用于将所述换热贫液进行冷却，并将冷却后的冷贫液输送至所述吸收塔(1)中；
所述再生单元包括再生塔(4)；所述再生气余热回收单元包括依次连通的洗涤水加热器(5)、闪蒸罐(9)和压缩机(10)，其中，所述洗涤水加热器(5)用于将所述尾气洗涤段产生的洗涤水与所述再生塔(4)产生的再生气进行换热，并将换热后的洗涤水通入所述闪蒸罐(9)中，所述压缩机(10)与所述再生塔(4)的下部连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括蒸汽热回收器(8)，所述蒸汽热回收器(8)通过连接管道设置于所述洗涤水加热器(5)和所述闪蒸罐(9)之间，且与所述再沸器(7)连通。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述再生单元还包括依次与所述再生塔(4)连通的第一循环泵(6)和再沸器(7)，来自所述再生塔(4)塔底的热贫液通过所述第一循环泵(6)泵入所述再沸器(7)中进行加热，得到蒸汽和热贫液，蒸汽进入所述再生塔(4)的下部。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统还包括洗涤水冷却器(14)，所述洗涤水冷却器(14)分别与所述闪蒸罐(9)和所述吸收塔(1)的尾气洗涤段连通。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统还包括依次连通的储罐(15)和水洗泵(16)，所述储罐(15)用于接收来自所述尾气洗涤段的洗涤水，并通过所述水洗泵(16)将洗涤水输送至所述洗涤水加热器(5)中。
6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述洗涤水加热器(5)与所述压缩机(10)连通。
7.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，该系统还包括依次与所述洗涤水加热器(5)连通的再生气冷却器(11)和气液分离器(12)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括第二循环泵(13)，所述第二循环泵(13)分别与所述气液分离器(12)的顶部与底部连通。
9.根据权利要求1或8所述的系统，其特征在于，该系统还包括富液泵(17)，所述富液泵(17)通过连接管道分别与所述吸收塔(1)的底部和所述贫富液换热器(2)连通；
优选地，该系统还包括贫液泵(18)，所述贫液泵(18)通过连接管道分别与所述贫富液换热器(2)和所述再沸器(7)连通。
10.一种烟气中二氧化碳捕集方法，其特征在于，该方法在权利要求1-9中任意一项所述的系统中实施，该方法包括：
烟气通过所述吸收塔(1)塔釜进入吸收段，并与吸收剂逆流接触，然后进入尾气洗涤段，产生的脱碳烟气从塔顶排出；
所述吸收塔(1)塔釜产生的冷富液与所述再生单元产生的热贫液在所述贫富液换热器(2)中进行换热，得到换热富液和换热贫液，然后将所述换热贫液输送至所述贫液冷却器(3)中进行冷却，并回用于所述吸收塔(1)；
将所述再生塔(4)产生的再生气与所述尾气洗涤段产生的洗涤水输入所述洗涤水加热器(5)中进行换热，然后将升温后的洗涤水通入闪蒸罐(9)中进行汽化，形成洗涤水蒸汽，然后将所述洗涤水蒸汽经过所述压缩机(10)升温升压后输送至所述再生塔(4)中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述尾气洗涤段产生的洗涤水的温度为55-65℃；
优选地，所述再生气的温度为90-115℃；
优选地，所述升温后的洗涤水的温度为90-110℃。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述尾气洗涤段产生的洗涤水中总胺浓度为1-2.5重量％。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述洗涤水蒸汽的温度为115-130℃，压力为1.5-2.5bar。
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