CN205549971U - 基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其包括：吸收塔、第一气液分离器、富液泵、第一冷却器、换热器、第二冷却器、第二气液分离器、解吸塔、煮沸器、贫液泵以及循环泵。在根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统中，收集在吸收塔的底部的富液分为上下两层，上层不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口、循环泵入口、循环泵、循环泵出口、第一冷却器入口、第一冷却器以及吸收塔第二入口重新进入吸收塔中而循环利用；只有下层富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口、富液泵、换热器以及解吸塔第一入口进入解吸塔中进行解吸，从而减小了解吸塔的规模，节约了能源，降低了成本，且能够捕集到高纯度的二氧化碳。
Description
技术领域
本实用新型涉及二氧化碳捕集回收领域，尤其涉及一种基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统。
背景技术
二氧化碳是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55％。现今二氧化碳捕纯化技术工艺仍以吸收塔和解吸塔为主体，使用醇胺溶液做吸收剂，经过化学吸收和解吸，获得高纯度的二氧化碳气体。在解吸过程中主要能耗为解吸塔底的煮沸器，当解吸塔里的溶液量很大时，这时溶液中的含水量也很多，则水分气化所需要的能量也会提高，这将直接导致整个系统的耗能增加和二氧化碳捕集成本的提高。因此降低整个系统的能耗具有重要的意义。
在原有的利用醇胺溶液捕集二氧化碳的系统中，我们一般都会把过量的醇胺溶液和二氧化碳气体混合反应吸收之后的所有溶液都直接导入解吸塔中进行解吸。我们忽略了这其中含有没有进行反应的醇胺溶液和大量的水是不需要进行解吸的，这将导致我们的解吸塔必须做的很大，而且解吸过程所需要能量也将提升，因此整个吸收解吸的装置成本大大提高。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的一个目的在于提供一种基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其能减小解吸塔的规模，节约了能源，降低了成本，且能够捕集到高纯度的二氧化碳。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其包括：吸收塔、第一气液分离器、富液泵、第一冷却器、换热器、第二冷却器、第二气液分离器、解吸塔、煮沸器、贫液泵以及循环泵。
吸收塔具有：吸收塔第一入口，连通于外部的二氧化碳原料气；吸收塔 第一出口，设置于吸收塔的顶部；吸收塔第二入口，位于吸收塔的上部；吸收塔第二出口，设置于吸收塔的底部的上侧；吸收塔第三入口，位于吸收塔的上部；以及吸收塔第三出口，位于吸收塔的底部的下侧。
第一气液分离器具有：第一气液分离器入口，连通于吸收塔第一出口；第一气液分离器第一出口；以及第一气液分离器第二出口，连通于吸收塔第三入口。
富液泵具有：富液泵入口，连通吸收塔第三出口；以及富液泵出口。
第一冷却器具有：第一冷却器入口；第一冷却器出口，连通于吸收塔第二入口。
换热器具有：换热器第一入口，连通富液泵出口；换热器第一出口；换热器第二入口；以及换热器第二出口，连通于第一冷却器入口。
第二冷却器具有：第二冷却器入口；以及第二冷却器出口。
第二气液分离器具有：第二气液分离器入口，连通第二冷却器出口；第二气液分离器第一出口；以及第二气液分离器第二出口。
解吸塔具有：解吸塔第一入口，位于解吸塔的上部，连通换热器第一出口；解吸塔第一出口，位于解吸塔的底部；解吸塔第二入口，位于解吸塔的上部，连通于第二气液分离器第二出口；解吸塔第二出口，位于解吸塔的顶部，连通于第二冷却器入口；解吸塔第三入口，位于解吸塔的下部；以及解吸塔第三出口，位于解吸塔的下部。
煮沸器具有：煮沸器入口，连通于解吸塔第三出口；以及煮沸器出口，连通于解吸塔第三入口。
贫液泵具有：贫液泵入口，连通于解吸塔第一出口；以及贫液泵出口，连通于换热器第二入口。
循环泵具有：循环泵入口，连通于吸收塔第二出口；以及循环泵出口，连通于第一冷却器入口。
其中，外部的二氧化碳原料气经由吸收塔第一入口进入吸收塔，在吸收塔内与经由吸收塔第二入口供入的从吸收塔的上部喷淋而下的吸收剂逆流接触，吸收剂吸收二氧化碳原料气中的二氧化碳被变为富液，余下的原料气经由吸收塔第一出口、第一气液分离器入口进入第一气液分离器中并进行气液分离。
在第一气液分离器中分离出的气体经由第一气液分离器第一出口排出，分离出的液体经由第一气液分离器第二出口、吸收塔第三入口进入吸收塔中循环使用。
收集在吸收塔的底部的富液分层为上下两层，上层为不富含二氧化碳的富液，下层为富含二氧化碳的富液。不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口以及循环泵入口进入循环泵，然后在循环泵的作用下经由循环泵出口以及第一冷却器入口进入第一冷却器中；富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口以及富液泵入口进入富液泵，然后在富液泵的作用下经由富液泵出口以及换热器第一入口进入换热器中进行热交换，以吸热升温。
进行热交换后的富液经由换热器第一出口以及解吸塔第一入口进入解吸塔，再经由解吸塔第三出口、煮沸器入口进入煮沸器而被加热解吸，分解为二氧化碳和贫液，二氧化碳和贫液经由煮沸器出口和解吸塔第三入口再次进入解吸塔，二氧化碳向上运动经由解吸塔第二出口以及第二冷却器入口进入第二冷却器，在第二冷却器中冷却后经由第二冷却器出口、第二气液分离器入口进入第二气液分离器中并进行气液分离，在第二气液分离器中分离出的气体经由第二气液分离器第一出口排出，分离出的液体经由第二气液分离器第二出口、解吸塔第二入口重新进入解吸塔中循环使用。
解吸塔底部聚集的贫液经由解吸塔第一出口以及贫液泵入口进入贫液泵，然后在贫液泵的作用下经由贫液泵出口以及换热器第二入口进入换热器中与流经上述的换热器的富液进行热交换，以放热降温；进行热交换后的贫液经由换热器第二出口以及第一冷却器入口进入第一冷却器，并与进入第一冷却器的不富含二氧化碳的富液一起作为吸收剂经由第一冷却器出口以及吸收塔第二入口重新进入吸收塔。
本实用新型的有益效果如下：
在根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统中，收集在吸收塔的底部的富液分为上下两层，上层不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口、循环泵入口、循环泵、循环泵出口、第一冷却器入口、第一冷却器以及吸收塔第二入口重新进入吸收塔中而循环利用；只有下层富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口、富液泵、换热器以及解吸塔第一入口进入解吸塔中进行解吸，从而减小了解吸塔的规模，节约了能源，降低了成本，且 能够捕集到高纯度的二氧化碳。
附图说明
图1是根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统的工艺流程示意图。
其中，附图标记说明如下：
11 吸收塔
11A1 吸收塔第一入口
11B1 吸收塔第一出口
11A2 吸收塔第二入口
11B2 吸收塔第二出口
11A3 吸收塔第三入口
11B3 吸收塔第三出口
12 第一气液分离器
12A 第一气液分离器入口
12B1 第一气液分离器第一出口
12B2 第一气液分离器第二出口
13 富液泵
13A 富液泵入口
13B 富液泵出口
14 第一冷却器
14A 第一冷却器入口
14B 第一冷却器出口
15 换热器
15A1 换热器第一入口
15B1 换热器第一出口
15A2 换热器第二入口
15B2 换热器第二出口
16 第二冷却器
16A 第二冷却器入口
16B 第二冷却器出口
17 第二气液分离器
17A 第二气液分离器入口
17B1 第二气液分离器第一出口
17B2 第二气液分离器第二出口
18 解吸塔
18A1 解吸塔第一入口
18B1 解吸塔第一出口
18A2 解吸塔第二入口
18B2 解吸塔第二出口
18A3 解吸塔第三入口
18B3 解吸塔第三出口
19 煮沸器
19A 煮沸器入口
19B 煮沸器出口
20 贫液泵
20A 贫液泵入口
20B 贫液泵出口
21 循环泵
21A 循环泵入口
21B 循环泵出口
22 液位显示控制器
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统。
参照图1，根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统包括：吸收塔11、第一气液分离器12、富液泵13、第一冷却器14、换热器15、第二冷却器16、第二气液分离器17、解吸塔18、煮沸器19、贫液泵20以及循环泵21。
吸收塔11具有：吸收塔第一入口11A1，连通于外部的二氧化碳原料气；吸收塔第一出口11B1，设置于吸收塔11的顶部；吸收塔第二入口11A2，位于吸收塔11的上部；吸收塔第二出口11B2，设置于吸收塔11的底部的上侧；吸收塔第三入口11A3，位于吸收塔11的上部；以及吸收塔第三出口11B3，位于吸收塔11的底部的下侧。
第一气液分离器12具有：第一气液分离器入口12A，连通于吸收塔第一出口11B1；第一气液分离器第一出口12B1；以及第一气液分离器第二出口12B2，连通于吸收塔第三入口11A3。
富液泵13具有：富液泵入口13A，连通吸收塔第三出口11B3；以及富液泵出口13B。
第一冷却器14具有：第一冷却器入口14A；第一冷却器出口14B，连通于吸收塔第二入口11A2。
换热器15具有：换热器第一入口15A1，连通富液泵出口13B；换热器第一出口15B1；换热器第二入口15A2；以及换热器第二出口15B2，连通于第一冷却器入口14A。
第二冷却器16具有：第二冷却器入口16A；以及第二冷却器出口16B。
第二气液分离器17具有：第二气液分离器入口17A，连通第二冷却器出口16B；第二气液分离器第一出口17B1；以及第二气液分离器第二出口17B2。
解吸塔18具有：解吸塔第一入口18A1，位于解吸塔18的上部，连通换热器第一出口15B1；解吸塔第一出口18B1，位于解吸塔18的底部；解吸塔第二入口18A2，位于解吸塔18的上部，连通于第二气液分离器第二出口17B2；解吸塔第二出口18B2，位于解吸塔18的顶部，连通于第二冷却器入口16A；解吸塔第三入口18A3，位于解吸塔18的下部；以及解吸塔第三出口18B3，位于解吸塔18的下部。
煮沸器19具有：煮沸器入口19A，连通于解吸塔第三出口18B3；以及煮沸器出口19B，连通于解吸塔第三入口18A3。
贫液泵20具有：贫液泵入口20A，连通于解吸塔第一出口18B1；以及贫液泵出口20B，连通于换热器第二入口15A2。
循环泵21具有：循环泵入口21A，连通于吸收塔第二出口11B2；以及 循环泵出口21B，连通于第一冷却器入口14A。
其中，外部的二氧化碳原料气经由吸收塔第一入口11A1进入吸收塔11，在吸收塔11内与经由吸收塔第二入口11A2供入的从吸收塔11的上部喷淋而下的吸收剂逆流接触，吸收剂吸收二氧化碳原料气中的二氧化碳被变为富液，余下的原料气经由吸收塔第一出口11B1、第一气液分离器入口12A进入第一气液分离器2中并进行气液分离。
在第一气液分离器2中分离出的气体经由第一气液分离器第一出口12B1排出，分离出的液体经由第一气液分离器第二出口12B2、吸收塔第三入口11A3进入吸收塔11中循环使用。
收集在吸收塔11的底部的富液分层为上下两层，上层为不富含二氧化碳的富液，下层为富含二氧化碳的富液。不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口11B2以及循环泵入口21A进入循环泵21，然后在循环泵21的作用下经由循环泵出口21B以及第一冷却器入口14A进入第一冷却器14中；富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口11B3以及富液泵入口13A进入富液泵13，然后在富液泵13的作用下经由富液泵出口13B以及换热器第一入口15A1进入换热器15中进行热交换，以吸热升温。
进行热交换后的富液经由换热器第一出口15B1以及解吸塔第一入口18A1进入解吸塔18，再经由解吸塔第三出口18B3、煮沸器入口19A进入煮沸器19而被加热解吸，分解为二氧化碳和贫液，二氧化碳和贫液经由煮沸器出口19B和解吸塔第三入口18A3再次进入解吸塔18，二氧化碳向上运动经由解吸塔第二出口18B2以及第二冷却器入口16A进入第二冷却器16，在第二冷却器16中冷却后经由第二冷却器出口16B、第二气液分离器入口17A进入第二气液分离器17中并进行气液分离，在第二气液分离器17中分离出的气体经由第二气液分离器第一出口17B1排出，分离出的液体经由第二气液分离器第二出口17B2、解吸塔第二入口18A2重新进入解吸塔18中循环使用。
解吸塔底部聚集的贫液经由解吸塔第一出口18B1以及贫液泵入口20A进入贫液泵20，然后在贫液泵20的作用下经由贫液泵出口20B以及换热器第二入口15A2进入换热器15中与流经上述的换热器15的富液进行热交换，以放热降温；进行热交换后的贫液经由换热器第二出口15B2以及第一冷却 器入口14A进入第一冷却器14，并与进入第一冷却器14的不富含二氧化碳的富液一起作为吸收剂经由第一冷却器出口14B以及吸收塔第二入口11A2重新进入吸收塔11。
在根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统中，收集在吸收塔11的底部的富液分为上下两层，上层不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口11B2、循环泵入口21A、循环泵21、循环泵出口21B、第一冷却器入口14A、第一冷却器14以及吸收塔第二入口11A2重新进入吸收塔11中而循环利用；只有下层富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口11B3、富液泵13、换热器15以及解吸塔第一入口18A1进入解吸塔18中进行解吸，从而减小了解吸塔的规模，节约了能源，降低了成本，且能够捕集到高纯度的二氧化碳。
在这里补充说明的是，双相吸收体系中的吸收剂为两相吸收剂，所谓两相吸收剂是指在吸收CO2后，吸收剂分为上下两层CO2负载量相差较大的液相，几乎所有的CO2集中在下层。具体地，收集在吸收塔11的底部的富液的上下两层为液-液两相，下层得到富含二氧化碳的富液，上层得到不富含二氧化碳的富液。
根据本实用新型的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，在一实施例中，参照图1，所述基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统还包括：液位显示控制器22，通信连接于循环泵21和富液泵13，以通过对吸收塔11底部的不富含二氧化碳的富液和富含二氧化碳的富液的两层之间的分层位置进行监控并控制循环泵21和富液泵13的通断。基于液位显示控制器22控制循环泵21和富液泵13进行的间断配合作业，从而可保证两相分层的液面尽量恒定。
在一实施例中，第一冷却器14为水冷却器，但不仅限如此，还可采用其它类型的冷却器。
在一实施例中，第二冷却器16为水冷却器，但不仅限如此，还可采用其它类型的冷却器。
在一实施例中，吸收剂可为亲脂类胺溶液。亲脂类胺溶液具有低临界温度的特点，当温度高于临界温度后会形成有机层-水层两相溶液，即下层的有机层为富含二氧化碳的富液，上层水层为不富含二氧化碳的富液。进一步地， 吸收剂可为醇胺溶液，这是本实用新型优选的吸收剂的类型，但不仅限如此。在这里补充说明的是，基于本实用新型所选用的吸收剂为醇胺溶液，因此收集在吸收塔11的底部的分为上下两层的富液的上层为不带羟基的胺和含30％左右水的溶液(即不富含二氧化碳的富液)，下层为醇胺和含70％左右水的溶液(即富含二氧化碳的富液)。
在一实施例中，煮沸器19可为管壳式换热器。
在一实施例中，外部的二氧化碳原料气经由吸收塔第一入口11A1进入吸收塔11之前可经过风机(未示出)加压。
Claims (8)
1.一种基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括：吸收塔(11)，具有：
吸收塔第一入口(11A1)，连通于外部的二氧化碳原料气；
吸收塔第一出口(11B1)，设置于吸收塔(11)的顶部；
吸收塔第二入口(11A2)，位于吸收塔(11)的上部；
吸收塔第二出口(11B2)，设置于吸收塔(11)的底部的上侧；
吸收塔第三入口(11A3)，位于吸收塔(11)的上部；以及
吸收塔第三出口(11B3)，位于吸收塔(11)的底部的下侧；
第一气液分离器(12)，具有：
第一气液分离器入口(12A)，连通于吸收塔第一出口(11B1)；
第一气液分离器第一出口(12B1)；以及
第一气液分离器第二出口(12B2)，连通于吸收塔第三入口(11A3)；富液泵(13)，具有：
富液泵入口(13A)，连通吸收塔第三出口(11B3)；以及
富液泵出口(13B)；
第一冷却器(14)，具有：
第一冷却器入口(14A)；
第一冷却器出口(14B)，连通于吸收塔第二入口(11A2)；
换热器(15)，具有：
换热器第一入口(15A1)，连通富液泵出口(13B)；
换热器第一出口(15B1)；
换热器第二入口(15A2)；以及
换热器第二出口(15B2)，连通于第一冷却器入口(14A)；
第二冷却器(16)，具有：
第二冷却器入口(16A)；以及
第二冷却器出口(16B)；
第二气液分离器(17)，具有：
第二气液分离器入口(17A)，连通第二冷却器出口(16B)；
第二气液分离器第一出口(17B1)；以及
第二气液分离器第二出口(17B2)；
解吸塔(18)，具有：
解吸塔第一入口(18A1)，位于解吸塔(18)的上部，连通换热器第一出口(15B1)；
解吸塔第一出口(18B1)，位于解吸塔(18)的底部；
解吸塔第二入口(18A2)，位于解吸塔(18)的上部，连通于第二气液分离器第二出口(17B2)；
解吸塔第二出口(18B2)，位于解吸塔(18)的顶部，连通于第二冷却器入口(16A)；
解吸塔第三入口(18A3)，位于解吸塔(18)的下部；以及
解吸塔第三出口(18B3)，位于解吸塔(18)的下部；
煮沸器(19)，具有：
煮沸器入口(19A)，连通于解吸塔第三出口(18B3)；以及
煮沸器出口(19B)，连通于解吸塔第三入口(18A3)；
贫液泵(20)，具有：
贫液泵入口(20A)，连通于解吸塔第一出口(18B1)；以及
贫液泵出口(20B)，连通于换热器第二入口(15A2)；
循环泵(21)，具有：
循环泵入口(21A)，连通于吸收塔第二出口(11B2)；以及
循环泵出口(21B)，连通于第一冷却器入口(14A)；
其中，
外部的二氧化碳原料气经由吸收塔第一入口(11A1)进入吸收塔(11)，在吸收塔(11)内与经由吸收塔第二入口(11A2)供入的从吸收塔(11)的上部喷淋而下的吸收剂逆流接触，吸收剂吸收二氧化碳原料气中的二氧化碳被变为富液，余下的原料气经由吸收塔第一出口(11B1)、第一气液分离器入口(12A)进入第一气液分离器(2)中并进行气液分离；
在第一气液分离器(2)中分离出的气体经由第一气液分离器第一出口(12B1)排出，分离出的液体经由第一气液分离器第二出口(12B2)、吸收塔第三入口(11A3)进入吸收塔(11)中循环使用；
收集在吸收塔(11)的底部的富液分层为上下两层，上层为不富含二氧化碳的富液，下层为富含二氧化碳的富液；
不富含二氧化碳的富液经由吸收塔第二出口(11B2)以及循环泵入口(21A)进入循环泵(21)，然后在循环泵(21)的作用下经由循环泵出口(21B)以及第一冷却器入口(14A)进入第一冷却器(14)中；
富含二氧化碳的富液经由吸收塔第三出口(11B3)以及富液泵入口(13A)进入富液泵(13)，然后在富液泵(13)的作用下经由富液泵出口(13B)以及换热器第一入口(15A1)进入换热器(15)中进行热交换，以吸热升温；
进行热交换后的富液经由换热器第一出口(15B1)以及解吸塔第一入口(18A1)进入解吸塔(18)，再经由解吸塔第三出口(18B3)、煮沸器入口(19A)进入煮沸器(19)而被加热解吸，分解为二氧化碳和贫液，二氧化碳和贫液经由煮沸器出口(19B)和解吸塔第三入口(18A3)再次进入解吸塔(18)，二氧化碳向上运动经由解吸塔第二出口(18B2)以及第二冷却器入口(16A)进入第二冷却器(16)，在第二冷却器(16)中冷却后经由第二冷却器出口(16B)、第二气液分离器入口(17A)进入第二气液分离器(17)中并进行气液分离，在第二气液分离器(17)中分离出的气体经由第二气液分离器第一出口(17B1)排出，分离出的液体经由第二气液分离器第二出口(17B2)、解吸塔第二入口(18A2)重新进入解吸塔(18)中循环使用；
解吸塔底部聚集的贫液经由解吸塔第一出口(18B1)以及贫液泵入口(20A)进入贫液泵(20)，然后在贫液泵(20)的作用下经由贫液泵出口(20B)以及换热器第二入口(15A2)进入换热器(15)中与流经上述的换热器(15)的富液进行热交换，以放热降温；进行热交换后的贫液经由换热器第二出口(15B2)以及第一冷却器入口(14A)进入第一冷却器(14)，并与进入第一冷却器(14)的不富含二氧化碳的富液一起作为吸收剂经由第一冷却器出口(14B)以及吸收塔第二入口(11A2)重新进入吸收塔(11)。
2.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统还包括：
液位显示控制器(22)，通信连接于循环泵(21)和富液泵(13)，以 通过对吸收塔(11)底部的不富含二氧化碳的富液和富含二氧化碳的富液的两层之间的分层位置进行监控并控制循环泵(21)和富液泵(13)的通断。
3.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，第一冷却器(14)为水冷却器。
4.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，第二冷却器(16)为水冷却器。
5.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，吸收剂为亲脂类胺溶液。
6.根据权利要求5所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，吸收剂为醇胺溶液。
7.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，煮沸器(19)为管壳式换热器。
8.根据权利要求1所述的基于双相吸收体系的二氧化碳捕集系统，其特征在于，外部的二氧化碳原料气经由吸收塔第一入口(11A1)进入吸收塔(11)之前经过风机加压。
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| 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 |
| CN108201785A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-26 | 浙江大学 | 一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳吸收装置 |
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- 2015-12-16 CN CN201521049127.9U patent/CN205549971U/zh active Active
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