CN119896940B - 一种碳捕集和胺回收系统及其方法 - Google Patents

一种碳捕集和胺回收系统及其方法

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Abstract

本发明公开了一种碳捕集和胺回收系统,包括通过管道系统依次相连的粗洗塔、吸收塔、脱碳塔、脱胺塔;所述粗洗塔用于除去烟气中的污染物,包括硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢等;所述吸收塔的上部设有胺溶液喷淋模块,烟气自所述吸收塔的下层区域进入,所述胺溶液喷淋模块通过喷淋胺溶液以捕获烟气中的二氧化碳形成碳捕捉溶液和脱碳烟气;所述脱碳塔用于接收所述碳捕捉溶液并处理得到高纯度CO2和回收溶液;其中高纯度CO2排放或再处理;所述回收溶液通过管道系统回流至所述吸收塔上层区域的胺溶液喷淋模块,实现循环利用;所述脱碳烟气向上传输至脱胺塔,经脱胺后排出。本发明通过一套系统,实现脱硫、碳捕集和胺捕捉回收三阶净化烟气处理,整套系统回收效率高。

Description

一种碳捕集和胺回收系统及其方法
技术领域
本发明涉及船舶温室气体减排技术领域,具体涉及一种碳捕集和胺回收系统。
背景技术
现有的化学胺吸收法中,胺蒸汽及其降解产物通常通过单级或双级洗涤来捕获,这导致洗涤水中胺浓度高,气体相中胺的分配效果差,大量的胺会随着排气流和细小液滴一起被带走并释放到大气中。另外,现有设计一般采用吸收塔和水洗塔一体的设计,导致整个塔过高,不利于安装和运输。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种碳捕集和胺回收系统,以实现发动机烟气中脱硫、碳捕集和胺捕捉回收三阶高效净化烟气处理。
具体的,本发明提供一种碳捕集和胺回收系统,包括通过管道系统依次相连的粗洗塔、吸收塔、脱碳塔、脱胺塔;
所述粗洗塔用于除去烟气中的污染物,包括但不限于硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢;
所述吸收塔的上部设有胺溶液喷淋模块,烟气自所述吸收塔的下层区域进入,所述胺溶液喷淋模块通过喷淋胺溶液以捕获烟气中的二氧化碳形成碳捕捉溶液和脱碳烟气;
所述脱碳塔用于接收所述碳捕捉溶液并处理得到高纯度CO2和回收溶液;其中高纯度CO2排放或再处理;所述回收溶液通过管道系统回流至所述吸收塔顶部的胺溶液喷淋模块,实现循环利用;
所述脱碳烟气向上传输至脱胺塔,经脱胺后排出。
本发明的碳捕集和胺回收系统能够实现发动机烟气中脱硫、碳捕集和胺捕捉回收三阶净化烟气处理。首先发动机中产生的烟气会被粗洗塔处理,以去除其中硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢等污染物,粗洗塔上方安装有冷却管用于烟气的喷淋冷却。粗洗塔的顶部设有粗滤装置,用于实现对烟气的粗滤,粗洗塔的底部设有废水收集管路。所述粗洗塔的顶部连接所述吸收塔的中下部;二者的管道之间还设有增压风机,以提高烟气的流转速度。所述吸收塔中安装有液位监测器、温度检测器以及pH检测器,用于检测液位的高低,塔内温度以及根据pH值推测胺溶液的浓度以适时补充。
所述脱胺塔包括顶部区域、上层区域和下层区域,在脱胺塔内通过循环水洗、旋风除雾和加药剂循环水洗减少胺排放,提高胺回收效率,包括以下步骤:
S31:在脱胺塔下层区域设置有循环水洗模块,所述循环水洗模块包含水柜,通过对烟气进行循环水洗以回收其中的胺蒸汽,循环水吸收胺蒸汽后被收集在水柜,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T1;
S32:在脱胺塔顶部区域设置有旋风除雾器,去除烟气中残留的氨蒸汽和气溶胶,进行回收处理,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T2;
S33: 在所述循环水洗模块中设置有药剂柜,在所述循环水洗模块中加入药剂以增强喷淋时对胺类物质的捕获能力,以使胺类物质含量进一步降低,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T3;
在脱胺塔顶部排出管上设置有胺浓度测试仪,在经过S31、S32步骤后,通过胺浓度测试仪检测到T2高于设定阈值P1时,开启所述S33步骤;
还包括以下步骤:
S34:在脱胺塔上层区域具有循环酸洗模块,进行循环喷淋酸溶液进行精洗,以进一步去除烟气中胺蒸汽和气溶胶,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T4;
在胺浓度测试仪检测T3高于设定阈值P2时,开启所述循环酸洗模块;
其中T4≤T3≤T2≤T1,其中P2≤P1;
所述水柜的底部通过排放管连接所述吸收塔的上部,所述循环水洗模块的循环水吸收胺后呈碱性,pH值变大,在水柜内检测所述循环水洗模块中循环水的pH值,在高于设定阈值M1时,通过水柜底部排放管将循环水排入吸收塔中或流至所述吸收塔上层区域的胺溶液喷淋模块,以作为胺溶液进行回收用于喷淋捕获二氧化碳使用。
所述吸收塔的底部通过管道系统连接所述脱碳塔的中部,用于将富集二氧化碳的碳捕捉溶液传输至脱碳塔中,脱碳塔内同样设有液位监测器、温度检测器以及pH检测器等检测仪器,用于塔内相关指标的实时检测。碳捕捉溶液在所述脱碳塔中分离形成高纯度CO2和回收溶液;其中高纯度CO2向上传输实现回收或者排放;而回收溶液通过脱碳塔的底部经管道系统回流至吸收塔中。其中吸收塔和脱碳塔之间的管道均安装有泵,用于液体的传输。
另一方面,经脱碳后的烟气由吸收塔进一步向上传输至脱胺塔,在脱胺塔中经过脱胺后最终测得胺浓度达标后即可排放,所述脱胺塔中同样设有pH检测器、液位传感器等,用于实时检测塔内指标。且连接所述脱胺塔顶部出口的管道系统上还设有胺浓度测试仪,烟气经检测胺浓度合格后,由单向阀排出至排放口,胺浓度测试仪通过傅里叶变换红外光谱仪进行测量胺蒸汽浓度。
进一步的,本发明主要通过水洗实现脱胺。本发明所述的碳捕集和胺回收系统还包括循环水洗模块,所述循环水洗模块包括水柜、第一喷淋组件、第一管道、第二管道;所述水柜安装于所述脱胺塔的下方;所述第一喷淋组件设于所述脱胺塔内;所述水柜的底部通过第一管道连接所述第一喷淋组件;所述水柜的顶部通过第二管道连接所述脱胺塔的底部;循环水自水柜泵入至所述第一喷淋组件喷淋,喷淋后的回流水通过管道系统回流至所述水柜的顶部流入水柜,实现水循环,通过循环水喷淋向下运动与向上传输至脱胺塔的所述向上运动的脱碳烟气进行逆向运行以回收烟气中的胺蒸汽,由于水柜中的水在循环过程中存在损耗,本发明在水柜的上方设计了补水管,所述水柜中设有液位传感器等,当检测到液位低于阈值时,可以打开补水管进行补给。所述水柜的底部通过管道系统连接所述吸收塔的上部,在水柜内检测循环水的pH值,在高于设定阈值时,通过底部排放管将循环水排入吸收塔中或流至所述吸收塔上层区域的胺溶液喷淋模块,以作为胺溶液进行回收用于喷淋捕捉二氧化碳使用;典型的,洗涤水吸收胺后呈碱性,pH值变大,由此可设定pH阈值来控制洗涤水的碱性,在触发阈值时开启排入吸收塔。
进一步的,本发明所述的碳捕集和胺回收系统还包括换热器和药剂柜;所述换热器连接第一管道;所述药剂柜连接第二管道;所述换热器用于冷却所述第一管道,以减少蒸汽产生;所述药剂柜用于捕获回流水中的胺类杂质。药剂柜中的药剂,包括能够与胺类化合物发生反应的物质,以强化捕获胺类杂质效果,如胺类、氨类、醛类、碳酸类杂质,以使它们的含量进一步降低;所述药剂柜的下方设有控制阀门,可以远程控制药剂的释放;所述水柜还设有pH检测器,通过pH值反应水柜中的水是否符合要求;如在脱氨塔通过pH值检测到胺浓度偏高可以通过控制药剂柜的阀门,加大药剂剂量,提高胺类化合物的去除效率。典型的药剂有氢氧化钠、氢氧化钾、离子交换树脂、表面活性剂、丙酮溶剂、甲醇溶剂等。经加药剂循环水洗后可以使烟气中胺物质含量降低至1ppm或以下。
进一步的,本发明所述的碳捕集和胺回收系统还包括循环酸洗模块;所述循环酸洗模块包括依次连接的第三管道、酸柜、第四管道以及第二喷淋组件;所述脱胺塔包括顶部区域、上层区域和下层区域;所述第一喷淋组件安装在所述下层区域;所述第二喷淋组件安装于所述上层区域;所述第三管道的一端连接所述上层区域的下部,另一端连接所述酸柜的上部;所述第四管道的一端连接所述酸柜的下部,另一端连接所述第二喷淋组件。
本发明的脱胺采用二级洗涤的模式,脱碳后的烟气进入脱胺塔的下层区域,通过循环水喷淋,实现一级水洗,经水洗后的烟气向上继续进入上层区间,通过循环酸喷淋,实现二级洗涤,使得胺蒸汽能基本回收;且喷淋酸溶液进行精洗,可以进一步去除烟气中胺蒸汽和气溶胶。
进一步的,所述第一管道上设有第一泵,所述第四管道上设有第二泵。
进一步的,所述吸收塔的顶部设有一级除雾器;所述一级除雾器用于去除胺蒸汽和颗粒物;所述一级除雾器由多层蜂窝状孔板交错叠加构成,当胺蒸汽通过时,将凝结成液体,同时也能阻止较大颗粒物通过。
进一步的,所述旋风除雾器,包括支座、挡板、侧壁、回收管以及一个或多个旋风器;所述旋风器安装于所述支座的中轴;所述侧壁罩设于所述旋风器上;所述侧壁的两侧设有多个通孔,所述侧壁的两端与所述支座的内壁固定;所述挡板为锥形网状,顶部与所述支座的顶部内壁连接,侧边与所述支座的侧壁连接;所述侧壁的两侧与所述支座之间形成收集槽,所述回收管连接所述收集槽。根据烟气浓度可以为启动单个旋风器或者多个旋风器,通过远程控制即可。
本发明的另一发明点在于,采用二级除雾的方式实现脱胺效率更高,效果更好。首先本发明在吸收塔的顶部设置了一级除雾器,以初步去除排放中大部分胺蒸汽和较大颗粒物。进一步通过脱胺塔中的旋风除雾器实现二次除雾。即经过一次除雾后的烟气从下往上流经旋风除雾器,旋风器进行旋转扰动,烟气在旋流运动中加速,将携带的微米级液滴先横向通过侧壁,本发明的侧壁上具有多个通孔,以利于液滴和烟气通过,微米级液滴再竖向抛向挡板,挡板为锥形网状,小液体在挡板上凝结形成较大液滴后重力沉降至脱胺塔边缘的收集槽内,通过在收集槽底部安装回收管进行回收处理,脱胺后干净烟气穿过挡板的网眼向上排出;在脱胺塔内通过循环水洗、旋风除雾和加药剂循环水洗减少胺排放,提高胺回收效率。
进一步的,所述脱碳塔上还设有添加剂柜,所述添加剂柜中为乙二酸、柠檬酸、醋酸、离子交换树脂中的一种或多种;用于提高二氧化碳解吸速率。还包括CO2处理模块和排放口,所述CO2处理模块通过管道系统连接所述脱碳塔的顶部,可以对高纯CO2进行收集,所述排放口与所述脱胺塔的顶部连接,且所述排放口与所述CO2处理模块通过管道系统连通,对于捕集的CO2可以通过CO2处理模块收集处理,也可以通过排放口排放,另外对于胺浓度达标的烟气,最终可以通过排放口排出。
本发明还提供一种利用本发明碳捕集和胺回收系统实现的碳捕集和胺回收方法,包括以下步骤:
S1:烟气粗处理:发动机中产生的烟气经由粗洗塔处理,以去除其中硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢污染物;
S2:碳捕集:经所述步骤S1处理后的烟气经吸收塔底部进入,由胺溶液从吸收塔顶部往下喷淋以捕获烟气中的二氧化碳形成碳捕捉溶液,碳捕捉溶液进一步输送至脱碳塔形成回收溶液和高纯度CO2;其中高纯度CO2输送至CO2处理模块进行回收存储,回收溶液返回吸收塔顶部进行喷淋实现喷淋循环;
S3:胺回收:经所述步骤S2处理后的烟气从吸收塔顶部排出实现一级除雾,再进入脱胺塔进行循环水洗、循环酸洗以及经旋风除雾器二次除雾后排出。
进一步的,所述步骤S3中,
循环水洗的方法为:水柜中的水泵入至第一喷淋组件中对脱胺塔的下层区域喷淋,回流水通过管道系统回流至所述水柜,实现对进入脱胺塔烟气的循环水洗,以降低烟气中胺类物质浓度。
循环酸洗的方法为:酸柜中的酸液泵入至第二喷淋组件中对脱胺塔的上层区域喷淋,回流酸通过管道系统回流至所述酸柜,实现对进入脱胺塔烟气的循环酸洗,以降低烟气中胺类物质浓度;酸柜中可以是硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、柠檬酸等。
所述二次除雾的方法为:烟气从下往上流经旋风除雾器,其中旋风器进行旋转扰动,烟气在旋流运动中加速,将携带的微米级液滴先横向通过侧壁上的通孔,再竖向抛向锥形网状的挡板,微米级液滴在挡板上凝结形成较大液滴后重力沉降至收集槽内,通过回收管进行回收处理,脱胺后干净烟气穿过挡板的网眼向上排出。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明将吸收塔和可实现水洗的脱胺塔进行分离设计,以有利于运输和灵活安装。
本发明通过一套系统,实现脱硫、碳捕集和胺捕捉回收三阶净化烟气处理,以使烟气符合环保标准,整套系统结构设计合理,能够实现能耗最低,回收效率最高。
本发明在胺捕捉阶段,通过二级洗涤法和二级除雾减少化学胺吸收法中胺的排放,提高胺的回收效率,降低环境污染以使其含量进一步降低。
同时本发明中的二级除雾采用了旋风除雾的方式,相比一级除雾,旋风除雾效率更高,且通过把烟气高速旋转形成微米级液滴,再通过两次转向凝结形成较大液滴后重力沉降至脱胺塔边缘收集槽内,除雾的效果也好。
本发明在吸收塔、脱碳塔、脱胺塔设置了pH值监测、胺浓度检测,可以实现系统运转过程中的实时监控。
本发明还设计了CO2处理模块,解吸的二氧化碳通过二氧化碳管进入CO2处理模块,也可以通过连通管进行直接排放,可结合实际需求选择不同的处理方式。
附图说明
图1为本发明碳捕集和胺回收系统的示意图。
图2为本发明旋风除雾器的结构示意图。
具体实施方式
实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
需要说明,若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
实施例
如图1所示,一种碳捕集和胺回收系统及方法,用于处理发动机100产生的烟气。包括通过管道系统依次相连的粗洗塔101、吸收塔102、脱碳塔103、脱胺塔104;首先发动机中产生的烟气会被粗洗塔101处理,以去除其中硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢等污染物,粗洗塔101上方安装有冷却管10用于烟气的喷淋冷却。粗洗塔101的顶部设有粗滤装置,用于实现对烟气的粗滤,粗洗塔101的底部设有废水收集管路20。所述粗洗塔101的顶部连接所述吸收塔102的中下部;二者的管道之间还设有增压风机105,以提高烟气的流转速度。
所述吸收塔102中安装有液位监测器、温度检测器以及pH检测器,用于检测液位的高低,塔内温度以及根据pH值推测胺溶液的浓度以适时补充。所述吸收塔102的顶部设有一级除雾器211;以初步去除烟气中大部分胺蒸汽和较大颗粒物。经过脱碳以及一级除雾后的烟气自吸收塔102的顶部排放至脱胺塔104中。
所述吸收塔102的底部通过管道系统连接所述脱碳塔103的中部,用于将富集二氧化碳的碳捕捉溶液传输至脱碳塔103中,脱碳塔103内同样设有液位监测器、温度检测器以及pH检测器等检测仪器,用于塔内相关指标的实时检测。所述脱碳塔103的上部连接有添加剂柜106,所述添加剂柜106中为乙二酸,用于提高二氧化碳解吸速率,在本发明的另一些实施例中添加剂柜中为乙二酸、檬酸、醋酸、离子交换树脂中的一种或多种混合。碳捕捉溶液在所述脱碳塔103中分离形成高纯度CO2和回收溶液;其中高纯度CO2向上传输至CO2处理模块400,实现回收,传输管道系统上同样设有胺浓度测试仪,实时监控排放口气体是否达标。或者直接排放至排放口300排放;而回收溶液通过脱碳塔103的底部经管道系统回流至吸收塔102中。其中吸收塔102和脱碳塔103之间的管道均安装有泵,用于液体的传输。
另一方面,经脱碳且经过一级除雾后的烟气由吸收塔102进一步向上传输至脱胺塔104,在脱胺塔104中经过脱胺后最终测得胺浓度达标后即可排放,所述脱胺塔104中同样设有pH检测器、液位传感器等,用于实时检测塔内指标。且连接所述脱胺塔104顶部出口的管道系统上还设有胺浓度测试仪107,烟气经检测胺浓度合格后,由单向阀排出至排放口300,胺浓度测试仪107通过傅里叶变换红外光谱仪进行测量胺蒸汽浓度。
具体脱胺过程包括二级洗涤和二级除雾过程,所述脱胺塔104包括顶部区域、上层区域和下层区域;下层区域设有循环水洗模块,包括水柜108、第一喷淋组件109、第一管道30、第二管道40、换热器110和药剂柜111;所述水柜108安装于所述脱胺塔104的下方;所述第一喷淋组件109设于所述脱胺塔104内;所述水柜108的底部通过第一管道30连接所述第一喷淋组件109;所述水柜108的顶部通过第二管道40连接所述脱胺塔104的底部;循环水自水柜108泵入至所述第一喷淋组件109喷淋,喷淋后的回流水通过管道系统回流至所述水柜108的顶部流入水柜108,实现水循环,通过循环水喷淋向下运动与向上传输至脱胺塔的所述向上运动的脱碳烟气进行逆向运行以回收烟气中的胺蒸汽。由于水柜108中的水在循环过程中存在损耗,本发明在水柜108的上方设计了补水管50,所述水柜108中设有液位传感器等,当检测到液位低于阈值时,可以打开补水管50进行补给。所述水柜的底部通过排放管连接所述吸收塔的上部,在水柜内检测循环水的pH值,在高于设定阈值时,通过底部排放管将循环水排入吸收塔中或流至所述吸收塔上层区域的胺溶液喷淋模块,以作为胺溶液进行回收用于喷淋吸收二氧化碳使用。典型的,洗涤水吸收胺后呈碱性,pH值变大,由此可设定pH阈值来控制洗涤水的碱性,在触发阈值时开启排入吸收塔。
所述换热器110连接第一管道30;所述第一管道30上设有第一泵112,所述药剂柜111连接第二管道40;所述换热器110用于冷却所述第一管道30,以减少蒸汽产生;所述药剂柜111通过向循环水洗模块中加入药剂以增强喷淋时对胺类物质的捕获能力,如胺类、氨类、醛类、碳酸类杂质,以使它们的含量进一步降低。上层区域设有循环酸洗模块;所述循环酸洗模块包括依次连接的第三管道60、酸柜113、第四管道70以及第二喷淋组件114;所述第二喷淋组件114安装于所述上层区域;所述第三管道60的一端连接所述上层区域的下部,另一端连接所述酸柜113的上部;所述第四管道70的一端连接所述酸柜113的下部,另一端连接所述第二喷淋组件114。所述第四管道70上设有第二泵115。酸柜中可以是硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、柠檬酸等。
经过一级除雾、二级洗涤后的烟气再经过旋风除雾器200实现二级除雾,所述旋风除雾器200,包括挡板201、侧壁202、回收管80、一个或多个旋风器203,以及支座204;所述旋风器203安装于所述支座204的中轴;所述侧壁202罩设于所述旋风器203上;所述侧壁202的两侧设有多个通孔,所述侧壁202的两端与所述支座204的内壁固定;所述挡板201为锥形网状并具有网眼可让烟气通过,顶部与所述支座204的顶部内壁连接,侧边与所述支座204的侧壁202连接;所述侧壁202的两侧与所述支座204之间形成收集槽,所述回收管80连接所述收集槽。即经过一次除雾后的烟气从下往上流经旋风除雾器200,旋风器203进行旋转扰动,烟气在旋流运动中加速,将携带的微米级液滴先横向通过侧壁202,本发明的侧壁202上具有多个通孔,以利于液滴和烟气通过,微米级液滴再竖向抛向挡板201,挡板201为锥形网状,小液体在挡板201上凝结形成较大液滴后重力沉降至脱胺塔104边缘的收集槽内,通过在收集槽底部安装回收管80进行回收处理,脱胺后干净烟气向上经过胺浓度测试仪107,检测达标后即可从排放口300排出。所述排放口300与所述脱胺塔104的顶部连接,且所述排放口300与所述CO2处理模块400通过管道系统连通,对于捕集的CO2可以通过CO2处理模块400收集处理,也可以通过排放口300排放,另外对于胺浓度达标的烟气,最终可以通过排放口300排出。
由此在脱胺塔内通过循环水洗、旋风除雾和加药剂循环水洗可减少胺排放,提高胺回收效率,并在胺浓度测试仪检测浓度高于设定阈值时,开启所述循环酸洗模块,进一步降低烟气中胺浓度。
典型的药剂有氢氧化钠、氢氧化钾、离子交换树脂、表面活性剂、丙酮溶剂、甲醇溶剂等。添加剂柜中为乙二酸、檬酸、醋酸、离子交换树脂中的一种或多种。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计,只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种碳捕集和胺回收系统,其特征在于,包括通过管道系统依次相连的粗洗塔(101)、吸收塔(102)、脱碳塔(103)、脱胺塔(104);
所述粗洗塔(101)用于除去烟气中的污染物,包括硫氧化物、PM颗粒物,硫化氢;
所述吸收塔(102)的上层区域设有胺溶液喷淋模块,烟气自所述吸收塔(102)的下层区域进入,所述胺溶液喷淋模块通过喷淋胺溶液以捕获烟气中的二氧化碳形成碳捕捉溶液;
所述脱碳塔(103)用于接收所述碳捕捉溶液并处理得到高纯度CO2和回收溶液;其中高纯度CO2排放或再处理;所述回收溶液通过管道系统回流至所述吸收塔(102)顶部的胺溶液喷淋模块,实现循环利用;
脱碳烟气向上传输至脱胺塔(104),经脱胺后排出;
所述脱胺塔(104)包括顶部区域、上层区域和下层区域,在脱胺塔内通过循环水洗、旋风除雾和加药剂循环水洗减少胺排放,提高胺回收效率,包括以下步骤:
S31:在脱胺塔下层区域设置有循环水洗模块,所述循环水洗模块包含水柜(108),通过对烟气进行循环水洗以回收其中的胺蒸汽,循环水吸收胺蒸汽后被收集在水柜(108),经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T1;
S32:在脱胺塔顶部区域设置有旋风除雾器(200),去除烟气中残留的胺蒸汽和气溶胶,进行回收处理,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T2;
S33: 在所述循环水洗模块中设置有药剂柜(111),在所述循环水洗模块中加入药剂以增强喷淋时对胺类物质的捕获能力,以使胺类物质含量进一步降低,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T3;
在脱胺塔(104)顶部排出管上设置有胺浓度测试仪(107),在经过S31、S32步骤后,通过胺浓度测试仪(107)检测到T2高于设定阈值P1时,开启所述S33步骤;
还包括以下步骤:
S34:在脱胺塔上层区域具有循环酸洗模块,进行循环喷淋酸溶液进行精洗,以进一步去除烟气中胺蒸汽和气溶胶,经该步骤处理后,烟气中胺含量浓度为T4;
在胺浓度测试仪(107)检测T3高于设定阈值P2时,开启所述循环酸洗模块;
其中T4≤T3≤T2≤T1,其中P2≤P1;
所述旋风除雾器包括支座(204)、挡板(201)、侧壁(202)、回收管(80)以及一个或多个旋风器(203);
所述旋风器(203)安装于所述支座(204)的中轴;
所述侧壁(202)罩设于所述旋风器(203)上;所述侧壁(202)的两侧设有多个通孔,所述侧壁(202)的两端与所述支座(204)的内壁固定;
所述挡板(201)为锥形网状,顶部与所述支座(204)的顶部内壁连接,侧边与所述支座(204)的侧壁(202)连接;
所述侧壁(202)的两侧与所述支座(204)之间形成收集槽,所述回收管(80)连接所述收集槽。
2.根据权利要求1所述的碳捕集和胺回收系统,其特征在于,所述水柜(108)的底部通过排放管连接所述吸收塔(102)的上部,所述循环水洗模块的循环水吸收胺后呈碱性,pH值变大,在水柜内检测所述循环水洗模块中循环水的pH值,在高于设定阈值M1时,通过水柜底部排放管将循环水排入吸收塔中或流至所述吸收塔上层区域的胺溶液喷淋模块,以作为胺溶液进行回收用于喷淋捕获二氧化碳使用。
3.根据权利要求1所述的碳捕集和胺回收系统,其特征在于,所述循环水洗模块包括水柜(108)、第一喷淋组件(109)、第一管道(30)、第二管道(40);所述水柜(108)安装于所述脱胺塔(104)的下方;所述第一喷淋组件(109)设于所述脱胺塔(104)内;
所述水柜(108)的底部通过第一管道(30)连接所述第一喷淋组件(109);所述水柜(108)的顶部通过第二管道(40)连接所述脱胺塔(104)的底部;
循环水自水柜(108)泵入至所述第一喷淋组件(109)喷淋,喷淋后的回流水通过管道系统回流至所述水柜(108)的顶部流入水柜(108),实现水循环,通过循环水喷淋向下运动与向上传输至脱胺塔的向上运动的脱碳烟气进行逆向运行以回收烟气中的胺蒸汽。
4.根据权利要求1所述的碳捕集和胺回收系统,其特征在于,还包括换热器(110);所述换热器(110)连接第一管道(30);所述药剂柜(111)连接第二管道(40);
所述换热器(110)用于冷却所述第一管道(30);所述药剂柜(111)用于在所述循环水洗模块中加入药剂以增强喷淋时对胺类物质的捕获能力,包括胺类、氨类、醛类、碳酸类杂质,以使它们的含量进一步降低。
5.根据权利要求3所述的碳捕集和胺回收系统,其特征在于,所述循环酸洗模块包括依次连接的第三管道(60)、酸柜(113)、第四管道(70)以及第二喷淋组件(114);
所述第一喷淋组件(109)安装在所述脱胺塔(104)的下层区域;所述第二喷淋组件(114)安装于所述脱胺塔(104)的上层区域;
所述第三管道(60)的一端连接所述上层区域的下部,另一端连接所述酸柜(113)的上部;
所述第四管道(70)的一端连接所述酸柜(113)的下部,另一端连接所述第二喷淋组件(114);
所述第一管道(30)上设有第一泵(112),所述第四管道(70)上设有第二泵(115)。
6.根据权利要求1所述的碳捕集和胺回收系统,其特征在于,所述吸收塔(102)的顶部设有一级除雾器(211),所述一级除雾器由多层蜂窝状孔板交错叠加构成,当胺蒸汽通过时,将凝结成液体,同时也能阻止较大颗粒物通过。
7.一种碳捕集和胺回收方法,其特征在于:包括权利要求2~6任一项所述的碳捕集和胺回收系统;
所述循环水洗模块的工作方法为:水柜(108)中的水经第一泵(112)泵入至第一喷淋组件(109)中对脱胺塔(104)的下层区域喷淋,回流水通过管道系统回流至所述水柜(108),实现对进入脱胺塔烟气的循环水洗,以降低烟气中胺类物质浓度;
所述循环酸洗模块的工作方法为:酸柜(113)中的酸液第二泵(115)泵入至第二喷淋组件(114)中对脱胺塔(104)的上层区域喷淋,回流酸通过管道系统回流至所述酸柜(113),实现对进入脱胺塔烟气的循环酸洗,以降低烟气中胺类物质浓度;
所述旋风除雾器的工作方法为:烟气从下往上流经旋风除雾器,其中旋风器(203)进行旋转扰动,烟气在旋流运动中加速,将携带的微米级液滴先横向通过侧壁(202)上的通孔,再竖向抛向锥形网状的挡板(201),微米级液滴在挡板(201)上凝结形成较大液滴后重力沉降至收集槽内,通过回收管(80)进行回收处理,脱胺后干净烟气穿过挡板(201)的网眼向上排出。
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