CN206604366U - 一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统 - Google Patents

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Abstract

本实用属于烟气净化、二氧化碳减排领域，主要应用于燃煤电厂烟气的二氧化碳捕集，具体涉及到一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统；适用于电力、石油化工行业烟气中低分压、低压降二氧化碳的捕集，突破传统有机胺法和氨法捕碳工艺，强化低碳化度氨水结晶，具有吸收反应速率快、吸收剂利用率高、减少氨逃逸和最大限度的降低再生能耗等优点。

Description

一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统
技术领域
本实用属于烟气净化、二氧化碳减排领域，主要应用于燃煤电厂烟气的二氧化碳捕集，具体涉及到一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统。
背景技术
目前，我国以煤炭为主的能源结构短期内改变难度大，火电行业CO2排放量超过排放总量的三分之一。火电行业CO2减排是达成国家总体CO2减排目标的有效举措。目前，燃煤烟气CO2的分离回收技术众多，如吸收法、吸附法、膜分离法、低温分馏法等，基于目前已建或在建的燃煤电站众多的现状，同时考虑到燃煤电厂烟气中CO2的分压低、压降低、成分复杂以及技术工艺的成熟性和适应性，化学吸收法将是一种较优的选择，也是未来最有可能实现大规模商业运行的技术之一。
其中的氨法更是显示出相对于传统有机胺法的显著优势。与MEA(传统有机胺)法相比，采用氨水作为吸收剂具有一系列有益之处，如脱碳效率高、吸收能力强、不存在设备腐蚀、氧化降解的问题。
现有技术对氨法的研究与应用中，一般采用传统的捕碳工艺。传统捕碳工艺的缺点是：氨水中气态氨逃逸难以控制，氨气泄漏容易对大气环境造成污染；且溶液中CO2气体再生需要消耗大量的蒸汽，致使捕集能耗和成本过高，大大提高电厂的厂用电率。因此，氨法捕碳的具体实施仍待进一步优化改进。
中国实用专利(201410822239.7)公开了一种稠浆型二氧化碳捕集系统，通过将CO2富液进行结晶、浓缩，实现负载CO2的组分在富液中进一步浓缩或相分离，并输送至再生装置进行热解析，降低CO2再生过程中水的参与度，达到降耗的目的。该方案虽然降低再生过程水的参与度，但是稠浆中依然有大量的水分，再生过程中水的潜热和显热依然很大，降耗程度有限。且该专利采用传统的有机胺作为吸收剂，存在固有缺陷。
中国实用专利(201510188932.8)公开了一种二氧化碳捕集的再生系统，通过设置汽提塔、富液中间加热器、富液再热器，充分利用CO2再生气余热和蒸汽热量，来实现富液再生所需蒸汽热量的降低，从而达到降低系统运行成本的目的。该方案需要增加汽提塔、富液中间再热器、富液再热器等设备以及一系列的压缩泵，增加了成本，而且由于富液再生时大量的液体的存在，使得蒸汽能耗降低潜力有限。
实用新型内容
为了克服上述背景技术中的缺点，本实用目的在于提供一种新型的强化结晶氨法捕碳工艺，适用于电力、石油化工行业烟气中低分压、低压降二氧化碳的捕集，突破传统有机胺法和氨法捕碳工艺，强化低碳化度氨水结晶，具有吸收反应速率快、吸收剂利用率高、减少氨逃逸和最大限度的降低再生能耗等优点。
本实用提供了一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统，所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统包括冷却装置、吸收塔、水洗塔、水洗液分离装置、结晶器、乙醇罐、固液分离器、再生塔、再沸器、氨氮分离器与氨气吸收剂再生利用装置；
所述的冷却装置与吸收塔的下部、结晶器、固液分离器、再生塔、氨氮分离器、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；吸收剂再生利用装置与吸收塔的上部相连形成循环，所述的再沸器安装在再生塔内；
所述的吸收塔与水洗塔、水洗液分离装置、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；
所述的连接方式为管道连接。
优选地，所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统中的固液分离器与乙醇罐之间连接有残液处理装置。
优选地，所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统中的水洗液分离装置与水洗塔的上端相连，所述的水洗塔的上端还设有补充水入口。
本实用提供了采用相应的系统进行二氧化碳捕集的方法，包括如下过程：烟气先通过冷却装置，经冷却后通入吸收塔的底部，与此同时氨水吸收剂从吸收塔的顶部向塔内喷淋，烟气中的CO2与吸收剂在塔内逆向流动，充分接触，被吸收剂吸收，被吸收了CO2的烟气从吸收塔的顶部流出并通入水洗塔的底部；
吸收了CO2的富液通入到结晶器，与从乙醇罐中输出的乙醇溶液混合，强化低碳化度的富液溶析结晶，生成以碳酸氢铵为主要成分的晶体；将结晶器内生成的固液混合物通入固液分离器进行固液分离，分离出来的残液通入残液处理装置进行提纯，提纯出来的乙醇再通入乙醇罐循环利用；分离出来的晶体则通入再生塔进行加热再生，再沸器与电厂蒸汽管道连接，提供加热晶体再生所需要的热量；
加热再生出来的CO2和NH3混合气通入氨氮分离器进行氨氮分离，分离出高浓度的CO2产品气，NH3则通入吸收剂再生利用装置；
前述从吸收塔顶部流出的氮气、氨气和水蒸汽的混合气通入水洗塔底部并与从水洗塔顶部喷淋下来的补充水逆向相遇，混合气中的氨气被水吸收，剩余的净化烟气从水洗塔顶部排出，氨气被水吸收后形成氨水从水洗塔的底部流出到水洗液分离装置，水洗液分离装置分离出来的氨通入吸收剂再生利用装置与从氨氮分离器中分离出来的氨气一起通入到吸收塔顶部作为吸收剂循环利用；水洗液分离装置分离出来的水则通入水洗塔顶部与补充水一起继续吸收水洗塔内的混合气，从而对水进行循环利用。
相比于传统的氨法脱碳再生系统来说，本系统是将吸收塔放出来的富液不直接进入再生塔，而在结晶器内采用以乙醇为溶析剂的溶析结晶法强化低碳化度的富液结晶，然后进入固液分离装置，晶体放入再生塔进行加热，液体再送回结晶器内并补充一定的乙醇以维持溶析结晶效果，再生塔放出的气体经过氮碳分离装置，将氨气与逃逸后被捕集的氨气送入吸收剂再生利用装置，再被送入吸收塔，作为吸收剂继续工作。
此系统中乙醇作为溶析剂强化富液结晶后，对残液进行提纯处理，并将乙醇回收利用，节约了乙醇用量成本；由吸收塔出来的气体进入水洗塔，通过水洗涤的方式可以除去逃逸的氨，防止了氨对大气环境造成的污染；吸收了氨气的溶液从水洗塔出来进入水洗液分离装置，其中氨作为吸收剂继续利用，而水分则送回水洗塔继续洗涤烟气，达到节约吸收剂氨和水的目的。由于在再生塔中只需对固体产物进行加热，可以减少富液解吸时由于要使大量的水升温消耗的能量，因此可最大限度地降低解吸过程的能耗，大大降低电站二氧化碳捕集系统的运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用的结构装置连接示意图。
标号说明：1、吸收塔；2、冷却装置；3、水洗塔；4、水洗液分离装置；5、氨气吸收剂再生利用装置；6、乙醇罐；7、结晶器；8、残液处理装置；9、固液分离器；10、再生塔；11、氨氮分离器；12、再沸器；13、补水口。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用的解释而本实用并不局限于以下实施例。
实施例：
如图1所示，本实用提供了一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统，包括冷却装置2、吸收塔1、水洗塔3、水洗液分离装置4、结晶器7、乙醇罐6、固液分离器9、再生塔10、再沸器12、氨氮分离器11与氨气吸收剂再生利用装置5；
冷却装置2与吸收塔1的下部、结晶器7、固液分离器9、再生塔10、氨氮分离器11、氨气吸收剂再生利用装置5依次相连；吸收剂再生利用装置与吸收塔的上部相连形成循环，再沸器12安装在再生塔10内；吸收塔与水洗塔、水洗液分离装置、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；
该强化结晶氨法二氧化碳捕集系统中的固液分离器9与乙醇罐6之间连接有残液处理装置；水洗液分离装置4与水洗塔3的上端相连，水洗塔的上端还设有补充水入口13。上述所有的连接方式为管道连接，各个装置未作特别说明的均为采用现有技术中的现有设备装置。
烟气先通过冷却装置2，经冷却后通入吸收塔1的底部，与此同时氨水吸收剂从吸收塔1的顶部向塔内喷淋，烟气中的CO2与吸收剂在塔内逆向流动，充分接触，被吸收剂吸收。被吸收了CO2的烟气从吸收塔1的顶部流出并通入水洗塔 3的底部，而吸收了CO2的富液通入到结晶器7，与从乙醇罐6中输出的乙醇溶液混合，乙醇作为溶析剂，强化低碳化度的富液溶析结晶，生成以碳酸氢铵为主要成分的晶体。将结晶器7内生成的固液混合物通入固液分离器9进行固液分离，分离出来的残液通入残液处理装置8进行提纯，提纯出来的乙醇再通入乙醇罐6循环利用；分离出来的晶体则通入再生塔10进行加热再生，再沸器12 与电厂蒸汽管道连接，提供加热晶体再生所需要的热量。加热再生出来的CO2和NH3混合气通入氨氮分离器11进行氨氮分离，分离出高浓度的CO2产品气，NH3则通入吸收剂再生利用装置5。前述从吸收塔1顶部流出的氮气、氨气和水蒸汽的混合气通入水洗塔3底部并与从水洗塔3顶部喷淋下来的补充水逆向相遇，混合气中的氨气被水吸收，剩余的净化烟气从水洗塔3顶部排出，氨气被水吸收后形成氨水从水洗塔3的底部流出到水洗液分离装置4，水洗液分离装置4分离出来的氨通入吸收剂再生利用装置5与从氨氮分离器11中分离出来的氨气一起通入到吸收塔1顶部作为吸收剂循环利用；水洗液分离装置4分离出来的水则通入水洗塔3顶部与补充水一起继续吸收水洗塔3内的混合气，从而对水进行循环利用。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用专利的保护范围内。本实用所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用的保护范围。

Claims (3)

1.一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统包括冷却装置、吸收塔、水洗塔、水洗液分离装置、结晶器、乙醇罐、固液分离器、再生塔、再沸器、氨氮分离器与氨气吸收剂再生利用装置；
所述的冷却装置与吸收塔的下部、结晶器、固液分离器、再生塔、氨氮分离器、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；吸收剂再生利用装置与吸收塔的上部相连形成循环，所述的再沸器安装在再生塔内；
所述的吸收塔与水洗塔、水洗液分离装置、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；所述的相连的方式为管道连接。
2.根据权利要求1所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述的固液分离器与乙醇罐之间连接有残液处理装置。
3.根据权利要求1所述的强化结晶氨法二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述的水洗液分离装置与水洗塔的上端相连，所述的水洗塔的上端还设有补充水入口。
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