CN212701238U

CN212701238U - 一种二氧化碳的捕集系统

Info

Publication number: CN212701238U
Application number: CN202021397389.5U
Authority: CN
Inventors: 王争荣; 孙路长; 汪洋; 王桦; 耿宣; 苏军划; 胡小夫
Original assignee: China Huadian Engineering Group Co Ltd; Huadian Environmental Protection Engineering and Technology Co Ltd
Current assignee: China Huadian Engineering Group Co Ltd; Huadian Environmental Protection Engineering and Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2030-07-15

Abstract

本实用新型属于气体捕集技术领域，具体涉及一种二氧化碳的捕集系统。该系统包括洗涤塔、吸收塔、再生塔、第一换热装置和第二换热装置，第一换热装置用于富液和贫液的换热，第二换热装置用于富液和再生塔塔顶气体的换热。该系统通过设置第一换热装置和第二换热装置，可以回收利用贫液和再生塔塔顶气体的热量，提高进入再生塔的富液的温度，提高了能源的利用率，减少了能源损耗，充分回收了再生塔的余热，降低了二氧化碳的捕集系统的蒸汽耗量。

Description

一种二氧化碳的捕集系统

技术领域

本实用新型属于气体捕集技术领域，具体涉及一种二氧化碳的捕集系统。

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％。火力发电厂燃烧化石燃料后排放的二氧化碳占全球燃烧同种燃料排放量的30％。因此，捕集回收利用燃煤电厂排放的二氧化碳对减少二氧化碳的排放具有重要的意义。

二氧化碳捕集有多种技术路线，其中广泛用于火电机组的是以醇胺吸收法。由于碳捕集装置吸收塔压力越高、温度越低，越有利于二氧化碳的捕集，燃煤电厂的烟气系统进入系统的压力一定，可控的仅为吸收塔的吸收温度，但是通过进入吸收塔贫液的温度导致吸收塔温度降低有限，提高单位质量吸收液吸收能力也有限，二氧化碳捕集系统富液进入再生塔再生时需要加热升温，目前富液是通过系统贫富溶液换热，利用贫液所带热量加热富液，贫液提供热量不能满足升温需求，也可将贫液依次与塔顶再生器和塔底贫液换热，但由于两个换热器串联造成换热端差翻倍，富液所升温度有限，不能很好利用再生塔所有热量，这会造成大量塔顶热量需用冷却循环水冷却，形成能源浪费。

中国专利文献CN110591769A公开了一种高炉煤气催化脱硫装置及方法，该装置包括吸收塔3、第一液体循环泵7、过滤器8、冷却塔1、溶剂吸收剂槽 5和催化剂槽9，溶剂吸收槽5连通第一溶剂槽4，催化剂槽9和第一溶剂槽4 均连通第一液体循环泵7的进液口，第一液体循环泵的出液口连接过滤器的进液口，过滤器8的出液口连接第一喷淋装置；进气口与吸收塔顶部的出气口之间自下而上依次为第一气液接触装置2、第一喷淋装置、第一除雾装置6；还包括再生塔12、换热器10、第二液体循环泵11和第二喷淋装置等，该脱硫装置再生塔中的热量未充分回收利用，形成能源浪费，且吸收塔内脱硫反应效率有限。

发明内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中在二氧化碳捕集过程中造成能源浪费等缺陷，从而提供一种二氧化碳的捕集系统。

为此，本实用新型提供了以下技术方案。

本实用新型提供了一种二氧化碳的捕集系统，包括，

洗涤塔，对混合气体进行洗涤，去除混合气体中的SO₂；

吸收塔，与所述洗涤塔连通，用于吸收混合气体中的CO₂；所述吸收塔内设置有第一富液出口和第一喷淋装置；

再生塔，用于回收CO₂，与所述吸收塔连通；所述再生塔内设置有第二喷淋装置和第一贫液出口；所述再生塔的塔顶设置有再生塔塔顶气体出口；

第一换热装置，用于富液和贫液的换热，分别与吸收塔和再生塔连通；所述第一换热装置的冷液进口与第一富液出口连通，冷液出口与所述第二喷淋装置连通；所述第一换热装置的热液进口与所述第一贫液出口连通，出口与所述第一喷淋装置连通；

第二换热装置，用于富液和再生塔塔顶气体的换热，分别与吸收塔和再生塔连通；所述第二换热装置的冷液进口与第一富液出口连通，出口与所述第二喷淋装置连通；所述第二换热装置的热液进口与所述再生塔塔顶气体出口连通，热液出口与二氧化碳气体收集装置连通。

所述吸收塔内还设置有第二富液出口和第三喷淋装置，所述第二富液出口和所述第三喷淋装置连通设置。

所述洗涤塔自下至上依次设置有洗涤液储存装置、第一填料层、洗涤液喷淋装置和第一除雾装置；

所述洗涤塔还设置有洗涤液排出口，与所述洗涤液喷淋装置连通。

所述吸收塔自下至上依次设置有富液储存装置、第二填料层和第二除雾装置。

所述再生塔内自下至上依次设置有贫液储存装置、第三填料层和第三除雾装置。

所述再生塔还设置有连通的排液孔和返回孔；

所述排液孔和返回孔之间设置有加热器，所述加热器用于对溶剂加热，回收CO₂。

所述再生塔内设置有隔板，所述隔板位于所述排液孔和所述返回孔之间；

所述隔板上还设置有升气帽。

所述洗涤塔还设置有第一进气口，用于将混合气体传送至洗涤塔内。

所述富液是吸收塔中的吸收液吸收混合气体中的CO₂后形成的；所述贫液是富液中的CO₂析出后形成的。

本实用新型还提供了一种二氧化碳的捕集方法，采用上述的二氧化碳的捕集系统，包括以下步骤，

混合气体经洗涤后，除去混合气体中的SO₂后进入吸收塔；

二氧化碳吸收溶剂吸收混合气体中的CO₂后形成富液，残余气体排出；

富液与贫液和回收的CO₂气体换热后进入到再生塔中，使富液中的CO₂气体析出，得到贫液；

贫液与富液换热后进入到吸收塔中吸收混合气体中的CO₂气体。

所述二氧化碳的捕集方法，还包括吸收塔中的富液经冷却后重新进入吸收塔吸收CO₂气体的步骤。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的二氧化碳的捕集系统，该系统包括洗涤塔、吸收塔、再生塔、第一换热装置和第二换热装置，第一换热装置用于富液和贫液的换热，第二换热装置用于富液和再生塔塔顶气体的换热。该系统通过设置第一换热装置和第二换热装置，可以回收利用贫液和回收的再生塔塔顶气体的热量，提高进入再生塔的富液的温度，提高了能源的利用率，减少了能源损耗，充分利用了再生塔产生的热量，降低了二氧化碳的捕集系统的蒸汽耗量。

2.本实用新型提供的二氧化碳的捕集系统，该系统的吸收塔内设置有连通的第二富液出口和第三喷淋装置，该操作可以降低吸收塔内的温度，提高了单位质量溶剂吸收二氧化碳的吸收能力。

3.本实用新型提供的二氧化碳的捕集系统，该系统中的洗涤塔、吸收塔和再生塔内设置有除雾装置，可以捕集气体中的水滴，防止出现雾沫夹带的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1中二氧化碳的捕集系统；

附图标记：

1-洗涤塔；2-吸收塔；3-再生塔；4-第一换热装置；5-第四循环泵；6-第二换热装置；7-第一循环泵；8-第一冷却器；

1-1-洗涤液储存装置；1-2-第一进气口；1-3-洗涤液排出口；1-4-第一填料层；1-5-洗涤液喷淋装置；1-6-第一除雾装置；1-7-第一排气口；1-8-第三冷却器；1-9-第三循环泵；1-10-pH监测器；

2-1-富液储存装置；2-2-第二进气口；2-3-第一富液出口；2-4-第二填料层； 2-5-第二除雾装置；2-6-第二排气口；2-7-第一喷淋装置；2-8-第三喷淋装置； 2-9-第二冷却器；2-10-第二循环泵；2-11-第二富液出口；

3-1-贫液储存装置；3-2-隔板；3-3-第三填料层；3-4-第二喷淋装置；3-5- 第三除雾装置；3-6-再生塔塔顶气体出口；3-7-加热器；3-8-第一贫液出口；3-9- 返回孔；3-10-排液孔；3-11-升气帽。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本实用新型，并不局限于所述最佳实施方式，不对本实用新型的内容和保护范围构成限制，任何人在本实用新型的启示下或是将本实用新型与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例提供了一种二氧化碳的捕集系统，如图1所示，包括，

洗涤塔1，对混合气体进行洗涤，去除混合气体中的SO₂；洗涤塔1内设置有第一进气口1-2，用于将混合气体传送至洗涤塔内。

吸收塔2，与洗涤塔1连通，用于吸收混合气体中的CO₂，吸收塔2内设置有第二进气口2-2，用于将洗涤后的混合气体传送至吸收塔2内；吸收塔2 内设置有第一富液出口2-3和第一喷淋装置2-7；吸收塔的温度越低，越有助于溶剂对二氧化碳的吸收。在本实施例中，第一喷淋装置为喷淋头，富液为吸收 CO₂后的溶剂，用于吸收CO₂的溶剂可以是但不限于乙醇胺(MEA)、N甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、2-氨基2-甲基-1-丙醇(AMP) 等醇胺的单一或混合溶液；本实施例用于吸收CO₂的溶剂是乙醇胺溶液(MEA)。

再生塔3，用于回收CO₂，与吸收塔2连通；再生塔内设置有第二喷淋装置3-4、第一贫液出口3-8和再生塔塔顶气体出口3-6，再生塔塔顶气体出口3-6 设置在再生塔的塔顶；再生塔内的温度越高，越有利于二氧化碳从富液中溢出。在本实施例中，第二喷淋装置为喷淋头，贫液为富液释放CO₂后的溶剂。

第一换热装置4，用于富液和贫液的换热，分别与吸收塔2和再生塔3连通，且将吸收塔2和再生塔3连通；第一换热装置4的冷液进口与第一富液出口2-3连通，冷液出口与第二喷淋装置3-4连通，第一换热装置的热液进口与第一贫液出口3-8连通，热液出口与第一喷淋装置2-7连通，吸收塔内形成的富液和再生塔内形成的贫液在第一换热装置4中进行换热，贫液的热量传送至富液，贫液通过第一喷淋装置2-7喷出，对吸收塔2内的二氧化碳进行吸收，形成富液；富液和贫液换热后，富液的温度可以达到105℃左右，贫液的温度可降低至60℃左右。

第二换热装置6，用于富液和再生塔塔顶气体的换热，分别与吸收塔2和再生塔3连通；第二换热装置6的冷液进口与第一富液出口2-3连通，冷液出口与第二喷淋装置3-4连通，第二换热装置的热液进口与再生塔塔顶气体出口 3-6连通，热液出口与二氧化碳收集装置(外接装置)连通，吸收塔内溶剂吸收二氧化碳后形成富液与再生塔中回收的二氧化碳气体进行换热，回收的二氧化碳的气体的热量传送至富液中，与回收的二氧化碳气体换热后的富液的温度可以达到105℃左右，换热后的二氧化碳的气体的温度可以降低至60℃左右。

第一换热装置和第二换热装置通过富液分别与贫液、回收的二氧化碳气体换热，在富液进入再生塔前，有助于提高富液的温度，从而减少了再生塔的能量供给，降低了二氧化碳捕集系统的蒸汽耗量。

作为一种优选的实施方式，第一换热装置4和第一喷淋装置2-7之间还设置有第一冷却器8，第一冷却器8可以将换热后的贫液的温度进一步降低，贫液经第一冷却器8后，温度至少可以降低30℃；第一换热装置和第一贫液出口 3-8之间还设置有第一循环泵7；第一富液出口2-3和第一换热装置4、第二换热装置6之间连通有第四循环泵5。

作为一种优选的实施方式，吸收塔2内还设置有富液储存装置2-1、第二富液出口2-11和第三喷淋装置2-8，第二富液出口2-11和第三喷淋装置2-8之间设置有第二循环泵2-10和第二冷却器2-9，用于将富液储存装置2-1内的富液循环至第三喷淋装置2-8，且对富液进行降温，还可以进一步降低吸收塔2 内的温度，提高吸收液对二氧化碳的吸收；经降温后的富液从第三喷淋装置2-8 喷出。在本实施方式中，第三喷淋装置为喷淋头。

作为一种优选的实施方式，吸收塔2内自下至上依次设置有第二填料层2-4 和第二除雾装置2-5；第二除雾装置2-5设置在第一喷淋装置2-7和第三喷淋装置2-8的上方，用于捕集气体中的水滴；第二填料层2-4设置在第一喷淋装置2-7和第三喷淋装置2-8的下方；吸收塔2还设置有第二进气口2-2，吸收塔2 通过第二进气口2-2和洗涤塔的第一排气口1-7连通。吸收塔的塔顶还设置有第二排气口2-6，用于排出吸收塔内残余的混合气体。第二填料层是具有高比表面积的材料，可以使气体和液体充分接触，有助于第一喷淋装置和第三喷淋装置喷出的溶剂与混合气体充分接触，吸收混合气体中的CO₂气体，第二填料层的材料可以是金属材料，也可以是非金属材料，第二填料层可以是一层，也可以是多层。在本实施方式中，第二填料层的材料是PP，层数为两层。

作为一种优选的实施方式，洗涤塔内自下至上依次设置有洗涤液储存装置 1-1、第一填料层1-4、洗涤液喷淋装置1-5和第一除雾装置1-6。洗涤塔1还设置有洗涤液排出口1-3，洗涤液排出口1-3和洗涤液喷淋装置1-5通过第三循环泵1-9和第三冷却器1-8连通，且在第三循环泵1-9和第三冷却器1-8之间还设置有pH监测器1-10，用于监测洗涤液的pH值。第一填料层是具有高比表面积的材料，可以使气体和液体充分接触，有助于洗涤液充分混合气体，除去SO₂气体，第一填料层的材料可以是金属材料，也可以是非金属材料，第一填料层可以是一层，也可以是多层。在本实施方式中，第一喷淋装置为喷淋头，第一填料层为PP，第一填料层为一层。洗涤剂为碱液，如NaOH溶液。

作为一种优选的实施方式，再生塔3内自下至上依次设置有贫液储存装置 3-1、隔板3-2、第三填料层3-3和第三除雾装置3-5，第二喷淋装置3-4设置在第三填料层3-3和第三除雾装置3-5之间，隔板3-2上还设置有升气帽3-11，防止第二喷淋装置3-4喷淋出的富液流入到贫液储存装置3-1内，还可以使贫液储存装置中的二氧化碳气体通过升气帽上升至再生塔塔顶气体出口3-6排出；再生塔3还设置有连通的排液孔3-10和返回孔3-9，排液孔3-10位于隔板3-2 的上方，返回孔3-9位于隔板3-2的下方，返回孔和排液孔之间连接有加热器3-7，第二喷淋装置喷出的富液经第三填料层后，聚集在隔板上，通过排液孔 3-10排出，经加热器3-7加热后，二氧化碳从富液中析出，再经升气帽3-11、第三填料层3-3和第三除雾装置3-5后从再生塔塔顶气体出口3-6排出，析出二氧化碳后的富液形成贫液进入贫液储存装置3-1，经第一换热装置4后进入第一喷淋装置2-7。第三填料层是具有高比表面积的材料，可以使气体和液体充分接触，有助于洗涤液充分混合气体，除去SO₂气体，第三填料层的材料可以是金属材料，也可以是非金属材料，第三填料层可以是一层，也可以是多层。在本实施方式中，第三填料层为两层。

实施例2

本实施例提供了一种二氧化碳的捕集方法，采用实施例1提供的二氧化碳的捕集系统，包括以下步骤，

混合气体先进入洗涤塔中进行洗涤，除去混合气体中的SO₂，从第一排气口排出，然后进入吸收塔；其中，混合气体的成分包括水蒸汽、CO₂气体、N₂气体和SO₂气体。

混合气体在吸收塔内自下至上运行，二氧化碳吸收溶剂从第一喷淋装置和第二喷淋装置喷出，与混合气体接触，吸收CO₂气体后，形成富液，进入富液储存装置，残余气体从第二排气口排空；

富液经第四循环泵5后，分别进入第一换热装置4和第二换热装置6中，分别与回收的CO₂气体和贫液换热，换热后的富液进入再生塔3，从第二喷淋装置3-4中排出；喷出的富液在隔板3-2处聚集，升气帽可以防止富液流入至贫液储存装置，富液从排液孔3-10排出，经加热后从返回孔3-9流入贫液储存装置内，富液受热后，CO₂气体会从富液中析出，析出CO₂气体后的富液形成贫液，析出的CO₂气体经再生塔塔顶气体出口3-6排出，收集CO₂气体进行回收再利用。

同时，富液还可以从第二富液出口2-11排出，经第二循环泵和第二冷却器，对富液降温后再次进入第三喷淋装置，喷出，吸收CO₂气体。

该方法每生产1吨CO₂气体，可以减少5％蒸汽能耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims

1.一种二氧化碳的捕集系统，其特征在于，包括，

洗涤塔，对混合气体进行洗涤，去除混合气体中的SO₂；

第二换热装置，用于富液和再生塔塔顶气体的换热，分别与吸收塔和再生塔连通；所述第二换热装置的冷液进口与第一富液出口连通，出口与所述第二喷淋装置连通；所述第二换热装置的热液进口与所述再生塔塔顶气体出口再生塔塔顶气体出口连通，热液出口与二氧化碳气体收集装置连通。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述吸收塔内还设置有第二富液出口和第三喷淋装置，所述第二富液出口和所述第三喷淋装置连通设置。

3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述洗涤塔自下至上依次设置有洗涤液储存装置、第一填料层、洗涤液喷淋装置和第一除雾装置；

4.根据权利要求1所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述吸收塔自下至上依次设置有富液储存装置、第二填料层和第二除雾装置。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述再生塔内自下至上依次设置有贫液储存装置、第三填料层和第三除雾装置。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述再生塔还设置有连通的排液孔和返回孔；

7.根据权利要求6所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述再生塔内设置有隔板，所述隔板位于所述排液孔和所述返回孔之间；

所述隔板上还设置有升气帽。

8.根据权利要求1所述的二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述洗涤塔还设置有第一进气口，用于将混合气体传送至洗涤塔内。