CN214973031U - 一种二氧化碳捕集系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种二氧化碳捕集系统,涉及二氧化碳捕集技术领域。二氧化碳捕集系统包括解析塔、吸收塔和第一换热器;所述吸收塔用于使贫胺溶液吸收烟气中的二氧化碳并生成富胺溶液,所述解析塔用于将所述富胺溶液解析为贫胺溶液和二氧化碳,所述解析塔与所述吸收塔循环连通,用于胺溶液的循环流通;所述第一换热器包括第一通道和第二通道,所述第一通道的一端用于连通烟气源,所述第一通道的另一端连通所述吸收塔的烟气入口,所述第二通道与所述解析塔循环连通,所述第一通道内经过的烟气与所述第二通道内的媒介热交换,以给所述解析塔提供热量。本申请提供的二氧化碳捕集系统可节省能耗。
Description
技术领域
本申请涉及二氧化碳捕集技术领域,尤其涉及一种二氧化碳捕集系统。
背景技术
众所周知,二氧化碳的排放会对气候变化产生较大的影响,碳捕集、利用和封存(Carbon Capture、Utilization and Storage,CCUS)也已是必可不少的技术发展方向。目前,二氧化碳的捕集主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。
然而,现有燃烧后捕集技术中,通常需要高品质蒸汽来为解析塔提供热量,需要设置额外的高品质蒸汽供给装置,同时,高品质蒸汽的生产也需要消耗较多的能源。因此,现有燃烧后捕集技术中的二氧化碳捕集系统存在体积大、耗能较高的问题。
实用新型内容
本申请提供了一种二氧化碳捕集系统,可减小二氧化碳捕集系统体积,降低能耗。
本申请提供了:
一种二氧化碳捕集系统,用于捕集烟气中的二氧化碳,包括解析塔、吸收塔和第一换热器;
其中,所述吸收塔用于使贫胺溶液吸收烟气中的二氧化碳并生成富胺溶液,所述解析塔用于将所述富胺溶液解析为贫胺溶液和二氧化碳,所述解析塔与所述吸收塔循环连通,用于胺溶液的循环流通;
所述第一换热器包括第一通道和第二通道,所述第一通道的一端用于连通烟气源,所述第一通道的另一端连通所述吸收塔的烟气入口,所述第二通道与所述解析塔循环连通,所述第一通道内经过的烟气与所述第二通道内的媒介热交换,以给所述解析塔提供热量。
在一些可能的实施方式中,所述第一通道与所述烟气入口之间连通有预处理装置,所述预处理装置用于对经过的烟气进行除尘、脱硫、脱硝和降温处理。
在一些可能的实施方式中,所述吸收塔还设置有贫胺溶液入口;
在重力方向上,所述烟气入口位于所述贫胺溶液入口下方。
在一些可能的实施方式中,所述吸收塔还循环连通有冷却组件,所述吸收塔远离所述贫胺溶液入口的一端还设置有富胺溶液出口;
所述冷却组件位于所述贫胺溶液入口和所述富胺溶液出口之间,所述冷却组件用于对所述吸收塔内的胺溶液降温。
在一些可能的实施方式中,所述解析塔与所述吸收塔之间连通有第一胺溶液通道,所述第一胺溶液通道用于所述解析塔和所述吸收塔间贫胺溶液的流通;
所述第一胺溶液通道循环连通有过滤组件,所述过滤组件用于对经过的贫胺溶液进行过滤。
在一些可能的实施方式中,所述过滤组件包括过滤器及离子净化器,所述过滤器的输入端连通至所述第一胺溶液通道;
所述过滤器的输出端连通至所述第一胺溶液通道和所述离子净化器的输入端,所述离子净化器的输出端连通至所述第一胺溶液通道。
在一些可能的实施方式中,所述第一胺溶液通道上设置有冷却器,所述冷却器用于对经过的贫胺溶液进行降温。
在一些可能的实施方式中,所述解析塔与所述吸收塔之间还连通有第二胺溶液通道,所述第二胺溶液通道用于所述解析塔和所述吸收塔间的富胺溶液流通;
所述第二胺溶液通道和所述第一胺溶液通道之间设置有第二换热器,所述第二换热器用于所述第一胺溶液通道与所述第二胺溶液通道间的热量交换。
在一些可能的实施方式中,所述吸收塔远离所述烟气入口的一端设置有烟气出口,所述吸收塔靠近所述烟气出口的一端设置有除雾器,所述除雾器用于对排出的烟气进行除雾。
在一些可能的实施方式中,所述吸收塔远离所述烟气入口的一端还循环连通有水洗组件,所述水洗组件用于对所述吸收塔内处理后的烟气进行水洗。
本申请的有益效果是:本申请提出一种二氧化碳捕集系统,用于捕集烟气中的二氧化碳。二氧化碳捕集系统包括解析塔、吸收塔和第一换热器,其中,解析塔与吸收塔循环连通,用于胺溶液的循环流通。第一换热器包括第一通道和第二通道。其中,第一通道的一端用于连通烟气源,第一通道的另一端连通吸收塔的烟气入口,第二通道与解析塔循环连通,第一通道内经过的烟气可与第二通道内的媒介进行热交换。
工作过程中,从烟气源输送过来的烟气中会含有较多的余热,通过设置第一换热器可将烟气中的余热换热给解析塔,即由烟气余热为解析塔的分解反应提供热量。从而,无需再给解析塔供给额外的高品质蒸汽,也无需设置高品质蒸汽供给装置。一方面可简化二氧化碳捕集系统的结构,减小体积及占用空间。另一方面,对烟气中的余热进行回收利用,可避免高品质蒸汽生产过程中的能耗,实现节能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1示出了一些实施例中二氧化碳捕集系统的结构示意图;
图2示出了一些实施例中吸收塔的结构示意图;
图3示出了一些实施例中解析塔的结构示意图;
图4示出了一些实施例中第一换热器的结构示意图;
图5示出了一些实施例中预处理装置的结构示意图;
图6示出了一些实施例中第一胺溶液通道和第二胺溶液通道的结构示意图;
图7示出了一些实施例中二氧化碳捕集方法的流程示意图。
主要元件符号说明:
10-吸收塔;11-烟气入口;12-烟气出口;13-贫胺溶液入口;14-富胺溶液出口;15-水洗组件;151-第一冷却器;152-第一泵体;16-冷却组件;161-第二冷却器;162-第二泵体;17-除雾器;181-第一吸收塔床层;182-第二吸收塔床层;183-第三吸收塔床层;184-第四吸收塔床层;20-解析塔;21-二氧化碳出口;22-贫胺溶液出口;23-富胺溶液入口;241-第一解析塔床层;242-第二解析塔床层;243-第三解析塔床层;30-第一换热器;31-第一通道;311-第一入口;312-第一出口;32-第二通道;321-第二入口;322-第二出口;40-预处理装置;41-深度净化塔;42-碱液罐;43-增压风机;44-第七泵体;50-烟气源;60-冷凝组件;61-冷凝器;62-第二收集罐;63-第三泵体;70-压缩提纯装置;80-第一胺溶液通道;81-第一收集罐;82-第四泵体;83-第三冷却器;84-过滤组件;841-过滤器;842-离子净化器;85-第五泵体;90-第二胺溶液通道;91-第六泵体;100-第二换热器。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗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,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗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,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。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
目前,二氧化碳的捕集方式主要包括燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。其中,燃烧后捕集是指从燃烧设备排出后的烟气中捕集或分离二氧化碳。燃烧后捕集主要包括化学吸收法、吸附法及膜分离法,其中,化学吸收法主要包括胺吸收法,具有较广泛的应用。
胺吸收法主要包括以下步骤:首先,在吸收塔10中,通过贫胺溶液与烟气中的二氧化碳反应生成盐类化合物,并形成富胺溶液,即实现对烟气中二氧化碳的吸收。然后,将富胺溶液输送至解析塔20,在解析塔20中对富胺溶液进行加热,促使盐类化合物分解,以分解出二氧化碳和贫胺溶液。随后,可对分理出的二氧化碳收集,并将贫胺溶液输送回吸收塔10循环利用。
现有技术中,通常采用高品质蒸汽对解析塔20中的富胺溶液进行加热。然而,化工、钢铁、水泥等行业生产中不会产生大量的高品质蒸汽,从而使得现有二氧化碳捕集系统需要设置额外的高品质蒸汽供给装置,造成二氧化碳捕集系统整体体积较大,需要占用更大的场地,成本增加。另外,高品质蒸汽的产生也需要消耗较多的能源,耗能较大。同时,高品质蒸汽换热后产生疏水,且无法再利用,从而浪费水源。
本申请提供了一种二氧化碳捕集系统,可对烟气中的二氧化碳进行捕集分离。
如图1至图3所示,二氧化碳捕集系统可包括吸收塔10、解析塔20和第一换热器30。
其中,吸收塔10与解析塔20循环连通,可实现吸收塔10与解析塔20之间胺溶液的循环流通。具体的,吸收塔10可包括有贫胺溶液入口13和富胺溶液出口14。解析塔20包括有贫胺溶液出口22和富胺溶液入口23。其中,吸收塔10的富胺溶液出口14可与解析塔20的富胺溶液入口23连通,从而可将吸收塔10中生成的富胺溶液(富有二氧化碳的胺溶液)输送至解析塔20中,以进行分解。吸收塔10的贫胺溶液入口13可与解析塔20的贫胺溶液出口22连通,从而可使解析塔20中分解出的贫胺溶液(无二氧化碳的胺溶液)输送至吸收塔10,用于再次吸收二氧化碳。由此,胺溶液可在吸收塔10与解析塔20之间循环利用。
如图4所示,第一换热器30内可包括第一通道31和第二通道32,第一通道31与第二通道32之间不连通。其中,第一通道31的媒介可与第二通道32内的媒介进行热交换。
第一通道31的一端可用于连接烟气源50,即第一通道31的第一入口311与烟气源50连通。第一通道31的另一端可连接至吸收塔10的烟气入口11,即第一通道31的第一出口312与烟气入口11连通。其中,烟气源50可以是火力发电厂、水泥厂、钢铁厂等工厂中的烧煤锅炉。第一通道31中的媒介可为烟气。
实施例中,第二通道32可与解析塔20循环连接,即第二通道32的第二入口321和第二出口322均连接至解析塔20。使用中,解析塔20可向第二通道32供给贫胺溶液,即第二通道32中的媒介可为贫胺溶液。
可知的是,烟气从烟气源50输出时,通常具有较高的温度,可达到120℃至180℃,即进入第一换热器30中第一通道31的烟气温度可达到120℃至18℃左右。另外,贫胺溶液中通常含有较高的水分,可达到50%至80%。
工作过程中,可先将烟气源50输出的烟气输送至第一换热器30,在第一换热器30中,第一通道31中的烟气可与第二通道32中的贫胺溶液进行热交换,即将烟气的热量传递给贫胺溶液。因烟气的温度高于100℃,在热交换过程中,贫胺溶液中的部分水可直接受热蒸发,生成水蒸气,使得第二通道32内并存贫胺溶液和水蒸气。随后,第二通道32中的气液两相物可再输送回解析塔20。较高温度的水蒸气,可用于加热解析塔20中的富胺溶液,促使富胺溶液分解,以分解出二氧化碳和贫胺溶液。同时,换热后的烟气可经过第一通道31的第一出口312输出,并输送至吸收塔10中,由吸收塔10中的贫胺溶液对烟气中的二氧化碳进行吸收。
综上,本申请提供的二氧化碳捕集系统可对烟气中的余热进行回收利用,可用于对解析塔20中的富胺溶液进行加热,以促使富胺溶液分解。从而,无需再对解析塔20供给高品质蒸汽,相应的,二氧化碳捕集系统也无需再设置额外的高品质蒸汽供给装置,一方面可简化二氧化碳捕集系统的结构,减小体积,减少空间占用。另一方面,可避免生产高品质蒸汽时的能耗,且可节省相应的水源,进而可达到节约能源的效果。
如图1和图2所示,在一些实施例中,吸收塔10内可设置有四层间隔设置的床层,即第一吸收塔床层181、第二吸收塔床层182、第三吸收塔床层183和第四吸收塔床层184。第一吸收塔床层181、第二吸收塔床层182、第三吸收塔床层183和第四吸收塔床层184可沿着重力方向由上至下依次间隔设置。相应的,吸收塔10靠近第四吸收塔床层184的一端可记为吸收塔10的底部,靠近第一吸收塔床层181的一端可记为吸收塔10的顶部。
当然,在另一些实施例中,吸收塔10内还可设置成两层、三层、五层等数量的床层。
在一些实施例中,烟气入口11可设置于吸收塔10的底部,具体的,烟气入口11可位于第四吸收塔床层184背离第三吸收塔床层183的一侧。可以理解的,烟气通常具有较低的密度,烟气进入吸收塔10后,烟气可由吸收塔10的底部逐渐向吸收塔10的顶部移动。
贫胺溶液入口13可设置于烟气入口11的上方,具体的,贫胺溶液入口13可与第二吸收塔床层182连接。在一些实施例中,第二吸收塔床层182上可设置有多个喷嘴,且喷嘴朝向第三吸收塔床层183方向,从而,进入吸收塔10的贫胺溶液可由第二吸收塔床层182喷淋而下。
工作过程中,由吸收塔10底部向顶部移动的烟气,可与喷淋而下的贫胺溶液接触。从而,可使贫胺溶液与烟气充分接触,由贫胺溶液对烟气中的二氧化碳进行吸收,并生成富胺溶液,富胺溶液可在重力的作用下向吸收塔10的底部移动。
相应的,吸收塔10的富胺溶液出口14可设置于吸收塔10的底部,具体的,富胺溶液出口14可位于第四吸收塔床层184背离第三吸收塔床层183的一侧。
可以理解的,吸收塔10的顶部可设置有烟气出口12,可将处理后的烟气排出。具体的,烟气出口12可连通至烟气排放总管。
进一步的,在一些实施例中,吸收塔10还循环连通有水洗组件15,用于对处理后的烟气进行水洗,以去除烟气中的胺溶液液滴,相应的,水洗组件15可靠近吸收塔10的顶部设置。
具体的,水洗组件15可包括有相连通的第一冷却器151和第一泵体152。其中,第一泵体152的输入端可连通至吸收塔10,具体的,第一泵体152可连通至第一吸收塔床层181和第二吸收塔床层182之间,用于将吸收塔10中的烟气泵入水洗组件15中。第一泵体152的输出端可连通至第一冷却器151的输入端,第一冷却器151的输出端可再连通至吸收塔10,具体的,第一冷却器151可连通至第一吸收塔床层181背离第二吸收塔床层182一侧。
在一些实施例中,第一泵体152可选用水洗泵,从而可对经过的烟气进行冲洗,从而使得烟气中携带的胺溶液液滴溶解于水流中,以形成相应的胺溶液。随后,可由第一泵体152将烟气和生成的胺溶液输送至第一冷却器151。
因贫胺溶液与烟气中的二氧化碳反应为放热反应,从而使得烟气的温度升高。第一冷却器151可对经过的烟气及胺溶液进行冷却降温,降温后的烟气及胺溶液可再被输送回吸收塔10中。其中,烟气可继续向烟气出口12方向移动。胺溶液可向吸收塔10的底部移动,同时也可进行二氧化碳的吸收。
在一些实施例中,吸收塔10内还设置有除雾器17,除雾器17可位于水洗组件15靠近烟气出口12的一侧。除雾器17可对将要排出的烟气进行除雾,以降低烟气中水、硫酸、硫酸盐、二氧化硫等的含量,避免对后续的烟气排放总管等装置造成污染、腐蚀。
进一步的,吸收塔10还循环连通有冷却组件16,用于对吸收塔10中的胺溶液进行降温,以确保胺溶液吸收二氧化碳的性能。具体的,冷却组件16可包括相连通的第二冷却器161和第二泵体162。其中,第二泵体162的输入端与吸收塔10内部连通,具体的,第二泵体162的输入端连通至第三吸收塔床层183与第四吸收塔床层184之间。第二泵体162的输出端连接至第二冷却器161的输入端。第二冷却器161的输出端再连接至吸收塔10,具体的,第二冷却器161的输出端可连通至第四吸收塔床层184靠近第三吸收塔床层183的一侧。实施例中,第二冷却器161与吸收塔10的连接位置,可位于第二泵体162与吸收塔10连接位置的下方。
工作过程中,贫胺溶液吸收烟气中的二氧化碳时,会释放热量,从而使得胺溶液温度升高。吸收塔10中温度较高的富胺溶液可在第二泵体162的作用下泵入冷却组件16。然后,第二冷却器161可对进入冷却组件16的胺溶液进行冷却降温,随后可将降温后的胺溶液再输送回吸收塔10,使降温后的胺溶液继续向吸收塔10的底部方向移动,并进一步吸收烟气中的二氧化碳。
实施例中,将吸收塔10循环连通有冷却组件16,且将冷却组件16设置于吸收塔10的中部,可对升温后的胺溶液及时降温,以使胺溶液维持在较为恒定的温度范围内,具体的,可使胺溶液维持咋40℃左右,一方面可避免胺溶液中吸收的二氧化碳再析出,另一方面,也可确保胺溶液吸收二氧化碳的能力,提高吸收效率。
如图1和图3所示,解析塔20内可设置有三层间隔设置的床层,即第一解析塔床层241、第二解析塔床层242和第三解析塔床层243,第一解析塔床层241、第二解析塔床层242和第三解析塔床层243可沿着重力方向由上至下依次设置。相应的,靠近第一解析塔床层241的一端可记为解析塔20的顶部,靠近第三解析塔床层243的一端可记为解析塔20的底部。
在一些实施例中,富胺溶液入口23可靠近解析塔20的顶部设置,具体的,富胺溶液入口23可设置于第一解析塔床层241与第二解析塔床层242之间。解析塔20内可设置有与富胺溶液入口23连通的多个喷嘴,且朝向第二解析塔床层242设置,从而可使富胺溶液在解析塔20内喷淋而下。富胺溶液可在解析塔20内受热分解,以生成二氧化碳气体和贫胺溶液,贫胺溶液可在重力的作用下向解析塔20底部移动,二氧化碳可向解析塔20的顶部移动。相应的,贫胺溶液出口22可设置于解析塔20底部,二氧化碳出口21可设置于解析塔20的顶部。
实施例中,第一换热器30可与解析塔20的底部循环连通,具体的,第一换热器30与解析塔20的连接位置可位于第三解析塔床层243背离第二解析塔床层242的一侧。相应的,也可便于解析塔20为第一换热器30供给贫胺溶液。从第一换热器30输出的较高温度的水蒸气也可由解析塔20的底部向上移动。在解析塔20内,喷淋而下的富胺溶液可与上升的较高温度的水蒸气相遇,并充分接触。从而,在较高温度水蒸气的加热下,可使富胺溶液分解,以释放二氧化碳,并生成贫胺溶液。可以理解的,富胺溶液的分解为吸热反应。
在一些实施例中,第一换热器30可选用再沸器,第一换热器30可包括壳体及位于壳体内的螺旋式鳍片换热管。其中,第一通道31可由螺旋式鳍片换热管形成,壳体内的剩余空间可形成第二通道32。第一通道31选用螺旋式鳍片换热管,一方面可加快第一通道31内烟气与第二通道32内贫胺溶液的换热,另一方面也可减少第二通道32内的贫胺溶液对第一通道31的冲刷磨损,延长第一换热器30的使用寿命。实施例中,壳体内可设置有较大的空间,即第二通道32具有较大的空间,从而可为蒸发的水蒸气提供充足的空间。
再一并结合图5所示,在一些实施例中,第一换热器30与吸收塔10之间还连接有预处理装置40,可用于对经过的烟气进行除尘、脱硝、脱硫及降温处理。
示例性,预处理装置40可包括有脱硝机构、除尘机构、湿法脱硫机构和碱洗机构。烟气在进入预处理装置40后,可在脱销机构作用下进行脱硝处理,以去除烟气中的氮氧化物,使氮氧化物浓度低于30mg/Nm3。之后,可在除尘装置的作用下,去除烟气中粉尘,使粉尘浓度低于50mg/Nm3。再通过湿法脱硫机构除去烟气中的二氧化硫,同时也可使烟气的温度降低,以及进一步去除烟气中粉尘,使得粉尘浓度低于5mg/Nm3,使烟气的温度降到50℃左右。最后,再通过碱洗机构对烟气进行碱液喷淋,使烟气中的粉尘浓度降到3mg/Nm3、二氧化硫浓度降到10mg/Nm3,使烟气的温度降到40℃左右。
在一些实施例中,预处理装置40可包括深度净化塔41,深度净化塔41内可集成有脱硝机构、除尘机构、湿法脱硫机构和碱洗机构,其中,碱洗机构可与外界的碱液罐42连通,碱液罐42内可盛装有浓度为32%的碱液,从而可由碱液罐42向深度净化塔41供给碱液,以对烟气进行碱液喷淋。烟气可通过增压风机43由第一换热器30增压后输入深度净化塔41中。经过预处理的烟气可经过深度净化塔41的顶部输出。可以理解的,深度净化塔41的底部可设置有废液排出口,可通过第七泵体44将深度净化塔41内的废液排出。
实施例中,通过预处理装置40可对换热后的烟气进行再次处理,从而使得进入吸收塔10的烟气温度可维持在40℃作用,有利于贫胺溶液对烟气中二氧化碳的吸收。
如图1和图3所示,解析塔20的二氧化碳出口21还连接有冷凝组件60,可对二氧化碳气体中携带的水蒸气、胺溶液等进行冷凝回收。
具体的,冷凝组件60可包括冷凝器61、第二收集罐62和第三泵体63。其中,冷凝器61的输入端与二氧化碳出口21连通,冷凝器61输出端与第二收集罐62的输入端连通。第三泵体63的输入端可连接至第二收集罐62的一输出端,第三泵体63的输出端可连回解析塔20,具体的,第三泵体63可连至解析塔20的顶部。
冷凝器61可对进入的气体进行降温冷却处理,从而使得水蒸气等冷凝成液态的回流液。随后,气液两相物可由冷凝器61移至第二收集罐62中。
在一些实施例中,第二收集罐62可包括两输出端,在重力方向上,其中一输出端可位于第二收集罐62的顶部,另一输出端可位于第二收集罐62的底部。相应的,进入第二收集罐62的两相物,其中,气态的二氧化碳可经过第二收集罐62顶部的输出端输出,回流液可在重力的作用下向第二收集罐62的底部移动,并通过第二收集罐62底部的输出端输出。可以理解的,第三泵体63的输入端与第二收集罐62底部的输出端相连。第三泵体63可为回流液提供动力,从而在第三泵体63的作用下,将第二收集罐62中的回流液输送回解析塔20。
第二收集罐62顶部的输出端可连接至二氧化碳的压缩提纯装置70。解析塔20内的压力也可由压缩提纯装纸70中的控制阀进行调控。
如图1至图3以及图6所示,吸收塔10与解析塔20之间连通有第一胺溶液通道80,第一胺溶液通道80可用于吸收塔10与解析塔20之间贫胺溶液的流通。相应的,第一胺溶液通道80的一端可连通至吸收塔10的贫胺溶液入口13,第一胺溶液通道80的另一端可连通至解析塔20的贫胺溶液出口22。
在一些实施例中,第一胺溶液通道80可包括依次连通的第五泵体85、第一收集罐81、第四泵体82和第三冷却器83。其中,第五泵体85的输入端可连通至解析塔20的贫胺溶液出口22。相应的,第三冷却器83的输出端可连通至吸收塔10的贫胺溶液入口13。
工作过程中,第五泵体85可用于将解析塔20中的贫胺溶液抽出,以使贫胺溶液进入第一胺溶液通道80中。第一收集罐81可用于暂时存放贫胺溶液。第四泵体82可为贫胺溶液的流动提供动力,以使第一收集罐81中的贫胺溶液向吸收塔10流动。第三冷却器83可对经过的贫胺溶液进行降温。可以理解的,富胺溶液在解析塔20中与较高温度的水蒸气接触时,会使富胺溶液的温度升高,相应的,解析塔20中的贫胺溶液也会有较高温度,通过在第一胺溶液通道80中设置第三冷却器83,可使贫胺溶液的温度降低,使贫胺溶液维持在40℃左右,从而可提升贫胺溶液吸收二氧化碳的能力。在第四泵体82和第五泵体85的驱动下,可使贫胺溶液源源不断地由解析塔20输送至吸收塔10,同时,也可使贫胺溶液具有一定的压力,以便使贫胺溶液提升至吸收塔10顶部一端。
在一些实施例中,第一胺溶液通道80还循环连通有过滤组件84,过滤组件84可用于对贫胺溶液进行过滤,以过滤掉贫胺溶液中的胺盐等颗粒以及离子。可以理解,在二氧化碳捕集系统工作过程中,烟气中会混有一定的氧气,胺溶液与氧气反应会生成相应的胺盐或胺盐离子等。通过设置过滤组件84,可对胺溶液中的胺盐颗粒等进行过滤去除,避免造成第一胺溶液通道80的堵塞、部件的腐蚀等问题。
具体的,过滤组件84可包括有过滤器841和离子净化器842。其中,过滤器841可用于贫胺溶液中颗粒物的过滤,离子净化器842可用于去除贫胺溶液中的胺盐离子等。
在一些实施例中,过滤器841的输入端可连通至第三冷却器83与贫胺溶液入口13之间。过滤器841的输出端可同时连接至离子净化器842、第三冷却器83与贫胺溶液入口13之间。相对于过滤器841的输入端,过滤器841的输出端与第三冷却器83和贫胺溶液入口13之间的连接位置可位于下游。离子净化器842的输出端可连接至第一收集罐81。从而,经过第一胺溶液通道80的贫胺溶液可部分的经过过滤组件84进行过滤。
在一些实施例中,吸收塔10与解析塔20之间还连通有第二胺溶液通道90,第二胺溶液通道90用于吸收塔10与解析塔20之间富胺溶液的流通。可以理解的,第二胺溶液通道90的一端可连通至吸收塔10的富胺溶液出口14,第二胺溶液通道90的另一端可连通至解析塔20的富胺溶液入口23。
实施例中,第二胺溶液通道90可包括有第六泵体91,第六泵体91可为富胺溶液的流动提供动力,以使富胺溶液源源不断地由吸收塔10输送至解析塔20。同时,第六泵体91也可使富胺溶液具有一定压力,以便将富胺溶液提升至解析塔20靠近顶部的一端。
在一些实施例中,第一胺溶液通道80与第二胺溶液通道90之间还设置有第二换热器100。可以理解的,第一胺溶液通道80可与第二换热器100中的一通道连通,第二胺溶液通道90可与第二换热器100中的另一通道连通。从而,在第二换热器100中,第一胺溶液通道80中的贫胺溶液可与第二胺溶液通道90中的富胺溶液进行热交换,以使贫胺溶液中的热量传递至富胺溶液。进而,可对解析塔20排出的贫胺溶液中的余热进行回收利用,促使富胺溶液在进入解析塔20后分解。同时,也可使贫胺溶液的温度降低,以确保贫胺溶液吸收二氧化碳的能力。
可以理解的,二氧化碳捕集系统还可包括有控制器(图未示),控制器可与二氧化碳捕集系统中的其他电性器件电连接,从而可由控制器控制二氧化碳捕集系统中各部件的工作。
通过本申请提供的二氧化碳捕集系统处理烟气源50排出的烟气时,可先将烟气输送至第一换热器30中,使烟气中的热量传递给第一换热器30中的贫胺溶液,并使贫胺溶液中的部分水分蒸发为水蒸气。随后,可将换热后的烟气输送至预处理装置40进行除尘、脱硝、脱硫和降温处理,以使烟气中的粉尘含量小于3mg/Nm3、二氧化硫含量小于10mg/Nm3、温度降低至40℃左右。之后,可将预处理后的烟气输送至吸收塔10,与吸收塔10中的贫胺溶液反应,并生成富胺溶液。去除二氧化碳后的烟气可从吸收塔10的烟气出口12排出。同时,富胺溶液可输送至解析塔20。
富胺溶液在进入解析塔20后,可与第一换热器30供给的较高温度的水蒸气进行接触,从而在高温作用下可使富胺溶液分解,以分解出二氧化碳和贫胺溶液。其中,二氧化碳可从解析塔20的二氧化碳出口21排出,贫胺溶液可被输送回吸收塔10进行循环利用。
综上,本申请提供的二氧化碳捕集系统可对烟气中的余热进行回收利用,无需再额外供给高品质蒸汽。一方面可简化二氧化碳捕集系统的结构,也可减小其体积,同时也可实现废弃能源的利用,避免高品质蒸汽生产的能耗,节省能耗。
如图7所示,实施例中还提供了一种二氧化碳捕集方法,具体可包括如下步骤:
S101:将烟气中的热量进行回收,并将回收热量提供给解析塔20。
其中,烟气中的热量可指烟气从烟气源50排出后所携带的余热。
S102:将热量回收后的烟气输送至吸收塔10,由吸收塔10中的贫胺溶液捕集烟气中的二氧化碳,并生成富胺溶液。
具体的,经过余热回收后的烟气可送至吸收塔10中,烟气中的二氧化碳可与吸收塔10中的贫胺溶液进行反应,并生成富胺溶液,由此以实现对烟气中二氧化碳的吸收。经过处理后的烟气,可输送至烟气排放总管。
S103:将富胺溶液输送至解析塔20,在回收热量的作用下使富胺溶液解析出二氧化碳和贫胺溶液。
具体的,可将吸收塔10生成的富胺溶液输送至解析塔20,在解析塔20中,富胺溶液可在回收的烟气余热作用下受热分解,以生成二氧化碳和贫胺溶液,即释放二氧化碳。其中,二氧化碳可被输出利用。贫胺溶液也可被输送回吸收塔10进行循环利用。
可以理解的,实施例中提供的二氧化碳捕集方法可通过实施例中提供的二氧化碳捕集系统实现。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种二氧化碳捕集系统,用于捕集烟气中的二氧化碳,其特征在于,包括解析塔、吸收塔和第一换热器;
其中,所述吸收塔用于使贫胺溶液吸收烟气中的二氧化碳并生成富胺溶液,所述解析塔用于将所述富胺溶液解析为贫胺溶液和二氧化碳,所述解析塔与所述吸收塔循环连通,用于胺溶液的循环流通;
所述第一换热器包括第一通道和第二通道,所述第一通道的一端用于连通烟气源,所述第一通道的另一端连通所述吸收塔的烟气入口,所述第二通道与所述解析塔循环连通,所述第一通道内经过的烟气与所述第二通道内的媒介热交换,以给所述解析塔提供热量。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述第一通道与所述烟气入口之间连通有预处理装置,所述预处理装置用于对经过的烟气进行除尘、脱硫、脱硝和降温处理。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述吸收塔还设置有贫胺溶液入口;
在重力方向上,所述烟气入口位于所述贫胺溶液入口下方。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述吸收塔还循环连通有冷却组件,所述吸收塔远离所述贫胺溶液入口的一端还设置有富胺溶液出口;
所述冷却组件位于所述贫胺溶液入口和所述富胺溶液出口之间,所述冷却组件用于对所述吸收塔内的胺溶液降温。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述解析塔与所述吸收塔之间连通有第一胺溶液通道,所述第一胺溶液通道用于所述解析塔和所述吸收塔间贫胺溶液的流通;
所述第一胺溶液通道循环连通有过滤组件,所述过滤组件用于对经过的贫胺溶液进行过滤。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述过滤组件包括过滤器及离子净化器,所述过滤器的输入端连通至所述第一胺溶液通道;
所述过滤器的输出端连通至所述第一胺溶液通道和所述离子净化器的输入端,所述离子净化器的输出端连通至所述第一胺溶液通道。
7.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述第一胺溶液通道上设置有冷却器,所述冷却器用于对经过的贫胺溶液进行降温。
8.根据权利要求5至7任一项所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述解析塔与所述吸收塔之间还连通有第二胺溶液通道,所述第二胺溶液通道用于所述解析塔和所述吸收塔间的富胺溶液流通;
所述第二胺溶液通道和所述第一胺溶液通道之间设置有第二换热器,所述第二换热器用于所述第一胺溶液通道与所述第二胺溶液通道间的热量交换。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述吸收塔远离所述烟气入口的一端设置有烟气出口,所述吸收塔靠近所述烟气出口的一端设置有除雾器,所述除雾器用于对排出的烟气进行除雾。
10.根据权利要求1或9所述的二氧化碳捕集系统,其特征在于,所述吸收塔远离所述烟气入口的一端还循环连通有水洗组件,所述水洗组件用于对所述吸收塔内处理后的烟气进行水洗。
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