CN215102012U - 一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，包括碳捕集装置和干冰制造装置，所述碳捕集装置包括吸收模块，连接所述吸收模块、用以加热吸收剂以蒸出CO2的再生模块，所述干冰制造装置用以接收所述再生模块的气态CO2制备干冰。本实用新型通过将二氧化碳捕集和干冰生产相结合，实现了CO2的减排，同时生产干冰用于创收，降低了烟气处理成本，改善了经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域，特别涉及一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统。
背景技术
近年来，化石燃料燃烧每年向地球排放数百亿吨二氧化碳气体，由此引发的温室效应正越来越严重地威胁着人类生存。
CO2不仅是温室气体的主要贡献者，其危害持续时间也较长。若要缓解温室效应的影响，应首先解决CO2的减排和回收利用问题。作为主要的温室气体，CO2减排已经成为世界各国关注的焦点。火力发电厂是CO2的主要排放源之一，通过碳捕集技术捕集电厂烟气中的CO2并加以利用已经成为电厂CO2减排的重要手段。但是，现有CO2的捕集会造成烟气处理成本的显著增加，降低了电厂的经济效益。
如何兼顾CO2减排和电厂经济效益成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，该系统兼顾CO2减排和电厂经济效益。
为实现上述目的，本实用新型提供一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，包括碳捕集装置和干冰制造装置，所述碳捕集装置包括吸收模块，连接所述吸收模块、用以加热吸收剂以蒸出CO2的再生模块，所述干冰制造装置用以接收所述再生模块的气态CO2制备干冰。
可选地，所述干冰制造装置包括依次连接的压缩机、干燥塔、液化撬块和节流制冰模块，所述压缩机连接所述再生模块。
可选地，所述液化撬块和所述节流制冰模块之间连接有精馏塔。
可选地，还包括回收压缩机，所述精馏塔和所述节流制冰模块的排气口均连接所述回收压缩机的入口，所述回收压缩机的出口连接所述液化撬块的入口。
可选地，所述压缩机与所述再生模块之间连接有缓冲罐，所述缓冲罐的罐底设有连接至所述再生模块顶部的回液管。
可选地，所述吸收模块为吸收塔，所述吸收塔之前连接有用以冷却烟气的冷却塔；
所述再生模块包括再生塔和用以加热所述再生塔的吸收剂的再沸器，所述吸收塔的塔底与所述再生塔的塔顶之间连接有富集液输送管。
可选地，所述吸收塔的相邻级间设有级间冷却设备。
可选地，所述再沸器的进液口连接所述再生塔，所述再沸器的出汽口用以向所述再生塔输送蒸汽。
可选地，所述再沸器还设有出液口，所述出液口连接有闪蒸罐，所述闪蒸罐的出气口连接至所述再生塔，所述闪蒸罐的排液口设有贫液循环管，所述贫液循环管连接至所述吸收塔的塔顶。
可选地，所述贫液循环管和所述富集液输送管连接贫富液换热器。
相对于上述背景技术，本实用新型提供一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，通过碳捕集装置吸收烟气中的CO2，将CO2吸收分离，然后借助再生模块对吸收剂进行加热将CO2蒸出，利用干冰制造装置将蒸出的CO2加工制备成干冰，在进行烟气处理的同时实现了创收，兼顾了生态效益和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例所提供的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统。
其中：
1-冷却塔、2-吸收塔、3-级间冷却设备、4-贫富液换热器、5-再生塔、6-再沸器、7-闪蒸罐、8-缓冲罐、9-压缩机、10-干燥塔、11-液化撬块、12-精馏塔、13-节流制冰模块、14-回收压缩机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
发电企业是二氧化碳的主要排放源之一，作为二氧化碳捕集、利用及封存的关键一环，二氧化碳的利用问题一直是发电企业CCUS(二氧化碳捕集、利用和封存)推进的重大难题。固态二氧化碳(干冰)目前具有很大的应用市场，而干冰生产企业的二氧化碳主要来源与化学反应，因此本申请将二氧化碳捕集与干冰生产结合在一起，生产的干冰可以出售应用于蔬菜、肉类及海鲜产品等的冷链运输。兼顾CO2减排和电厂的经济效益。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统。
本实用新型提供一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，包括碳捕集装置和干冰制造装置，碳捕集装置借助吸收模块的吸收剂吸收烟气中的CO2，将CO2分离，再生模块则用于对吸收剂进行加热将吸收剂中的CO2蒸出，利用干冰制造装置为原料将蒸出的CO2加工制备成干冰，在进行烟气处理的同时实现了创收，兼顾了生态效益和经济效益。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的二氧化碳捕集和干冰生产相结合的系统进行更加详细的介绍。
在本实用新型所提供的具体实施例中，吸收模块采用吸收塔2，再生模块包括再生塔5和加热再生塔5内吸收剂的再沸器6。通过将吸收剂从吸收塔2的顶部淋下，烟气从吸收塔2的底部进入，通过烟气和吸收剂逆流接触提高CO2吸收效率，将CO2相对其他气体分离。吸收了CO2的富集液汇集至吸收塔2的塔底，吸收塔2的塔底和再生塔5的塔顶则连接有富集液输送管，将富集CO2的吸收剂也即富集液输送至再生塔5进行加热，使得CO2溶解度下降，将CO2蒸出。
由于电厂排放的烟气温度较高，为了提高CO2的吸收率，在吸收塔2之前还设有用来冷却烟气的冷却塔1，将烟气(约110℃)通入冷却塔1降温(至约40℃)和补水后，由吸收塔2的塔底进入吸收塔2，与吸收剂逆向接触。作为可选地，吸收塔2自上至下设置多个吸收级，相邻级间还设有级间冷却设备3，通过级间冷却设备3抽取上一级的吸收剂对相邻级进行降温，降低反应热，提高吸收效率。
富集液通过富集液输送管输送至再生塔5的塔顶，再沸器6则包括进液口、出汽口和出液口，进液口和再生塔5的塔底连接，通过向再沸器6输送低压饱和蒸汽对进入再沸器6的塔底液(吸收剂)进行加热，加热产生的蒸汽通过出汽口进入再生塔5加热富集液，将CO2蒸出，再沸器6的出液口则将未蒸发的吸收剂输送至闪蒸罐7进行扩容降压，将CO2蒸出，闪蒸罐7的出气口连接再生塔5将CO2输送至再生塔5，闪蒸罐7的排液口则连接贫液循环管，将蒸出CO2后的贫液(吸收剂)再次输送到吸收塔2顶进行CO2吸收。
进一步地，富液输送管和贫液循环管通过贫富液换热器4连接，将贫液循环管中贫液的热量传递给富液输送管中的富液，提高能量的利用率。
干冰制造装置则包括压缩机9、干燥塔10、液化撬块11和节流制冰模块13，压缩机9将来自再生塔5的CO2压缩降温后输送至干燥塔10进行干燥除水，然后输送至液化撬块11液化成为液态的CO2，液化撬块11的设置可参考现有技术，本申请不再展开介绍。液态的CO2输送至节流制冰模块13通过节流降温生成固态的CO2也即干冰。
进一步地，压缩机9和再生塔5之间连接有缓冲罐8，缓冲罐8的罐底与再生塔5之间连接有回液管，再生塔5产生的气态CO2进入缓冲罐8的中部，气态CO2从缓冲罐8的顶部流出，在缓冲罐8内凝结的吸收剂则从缓冲罐8的底部沿回液管流回再生塔5。液化撬块11和节流制冰模块13之间还设有精馏塔12，通过精馏塔12将不凝性气体蒸出。
干冰制备装置还包括回收压缩机14，回收压缩机14的入口和精馏塔12以及节流制冰模块13的排气口连接，以便于节流制冰模块13挥发的CO2和精馏塔12逸散的CO2均能被回收压缩机14回收利用，回收压缩机14的出口则和液化撬块11的入口连接，通过回收压缩机14对回收的CO2进行压缩降温，以便于CO2再次进入液化撬块11实现液化。
整个系统的工作流程大致如下：
燃气电厂的烟气(约110℃，5vol％CO2)经冷却塔1降温(约40℃)和补水后，进入吸收塔2进行脱碳处理，烟气由塔底进入吸收塔2，与吸收剂逆向接触，复合胺吸收剂吸收烟气中的CO2，利用级间冷却工艺降低反应热、提高吸收效率，吸收CO2后的富液由吸收塔2的塔底经泵送入贫富液换热器4，与闪蒸罐77闪蒸后的贫液进行热交换，回收热量后送入再生塔5进行再生。
富液进入再生塔5顶部，与再生塔5底部的蒸汽进行逆向接触。来自电厂的低压蒸汽(1.0MPa、200℃)和脱盐水(0.6MPa、100℃)经减温减压器后生成低压饱和蒸汽(0.4MPa、144℃)进入再生塔5底部的再沸器6对塔底液体进行加热。再生后的气态CO2从再生塔5顶部出去，经冷却后进入CO2缓冲罐8。再生塔5塔底的贫液经泵打入塔底的闪蒸罐7进一步回收CO2后，经贫富液换热器4换热，进入吸收塔2，再次对烟气中CO2进行吸收。
碳捕集装置的吸收剂采用国内自主研发的2.5代高效复合胺吸收剂，其具有再生能耗低(12％烟气不高于2.8GJ/tCO2)，循环负荷高(12％烟气不低于0.35mol/mol)，不易降解等特点。根据实验室测试结果，新型复合胺吸收剂在3％CO2浓度下再生能耗不高于3.70GJ/tCO2(较MEA降低约15％)。
从再生塔5出来的产品CO2气(约40℃，97vol％CO2)经缓冲罐8缓冲后，进入压缩机9进行压缩。
CO2经压缩机9压缩后(约40℃，2500kpag)后进入干燥塔10，经干燥塔10后水分＜15ppm进入液化撬块11。
液化撬块11将气态的CO2转化为液态的CO2，液态的CO2进入精馏塔12提纯，将液态CO2纯度提纯至99.99％，从精馏塔12出来的食品级液态CO2进入节流制冰模块13节流膨胀生产食品级干冰，后由人工装箱外售。精馏塔12部分也可通过调节运行参数，降低CO2纯度至99.9％，实现工业级干冰的生产。因此，可根据市场对不同类型干冰的需求情况，完成食品级干冰和工业级干冰的产能切换。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本实用新型所提供的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，包括碳捕集装置和干冰制造装置，所述碳捕集装置包括吸收模块，连接所述吸收模块、用以加热吸收剂以蒸出CO2的再生模块，所述干冰制造装置用以接收所述再生模块的气态CO2制备干冰。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述干冰制造装置包括依次连接的压缩机(9)、干燥塔(10)、液化撬块(11)和节流制冰模块(13)，所述压缩机(9)连接所述再生模块。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述液化撬块(11)和所述节流制冰模块(13)之间连接有精馏塔(12)。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，还包括回收压缩机(14)，所述精馏塔(12)和所述节流制冰模块(13)的排气口均连接所述回收压缩机(14)的入口，所述回收压缩机(14)的出口连接所述液化撬块(11)的入口。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述压缩机(9)与所述再生模块之间连接有缓冲罐(8)，所述缓冲罐(8)的罐底设有连接至所述再生模块顶部的回液管。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述吸收模块为吸收塔(2)，所述吸收塔(2)之前连接有用以冷却烟气的冷却塔(1)；
所述再生模块包括再生塔(5)和用以加热所述再生塔(5)的吸收剂的再沸器(6)，所述吸收塔(2)的塔底与所述再生塔(5)的塔顶之间连接有富集液输送管。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述吸收塔(2)的相邻级间设有级间冷却设备(3)。
8.根据权利要求6所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述再沸器(6)的进液口连接所述再生塔(5)，所述再沸器(6)的出汽口用以向所述再生塔(5)输送蒸汽。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述再沸器(6)还设有出液口，所述出液口连接有闪蒸罐(7)，所述闪蒸罐(7)的出气口连接至所述再生塔(5)，所述闪蒸罐(7)的排液口设有贫液循环管，所述贫液循环管连接至所述吸收塔(2)的塔顶。
10.根据权利要求9所述的二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统，其特征在于，所述贫液循环管和所述富集液输送管连接贫富液换热器(4)。
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| CN202120661539.7U CN215102012U (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种二氧化碳捕集与干冰生产相结合的系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115487649A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-20 | 西安热工研究院有限公司 | 一种燃煤发电机组耦合蒸汽喷射器的碳捕集系统及方法 |
| CN116036838A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-05-02 | 江苏科技大学 | 一种二氧化碳捕集系统及捕集方法 |
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2021
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