CN216630266U - 一种二氧化碳捕集设备及液化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种二氧化碳捕集设备，包括：吸收塔、再生设备、压缩机、风机、制冷机和至少一个汽轮机，吸收塔用于使用吸收剂吸收含有二氧化碳混合气体中的二氧化碳，成为富液，再生设备用于对富液加热并释放出二氧化碳气体，采用汽轮机驱动所述风机、压缩机和制冷机中的一种或多种，汽轮机产生的余热蒸汽能够通入再生设备中对所述富液进行加热；本实用新型还提供了一种二氧化碳液化设备，包括：压缩机、制冷机和至少一个汽轮机，压缩机由汽轮机驱动工作，或压缩机和制冷机均由汽轮机驱动工作，将汽轮机产生的余热蒸汽进行回收利用。本实用新型提供的二氧化碳捕集设备能够降低碳捕集的能耗和能源成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程装备技术领域，特别是涉及一种二氧化碳捕集设备及液化设备。
背景技术
气候变化是人类面临的全球性问题，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，在很长一段时间内，在世界范围内化石能源还是能源使用的主体，因此碳捕集碳封存碳利用(CCUS)是最直接和有效的碳减排。碳捕集的基本工艺如下，烟道气或其它含二氧化碳排放气体从下部进入吸收塔，吸收剂从上部进入吸收塔，吸收剂将烟气体中的二氧化碳吸收，含有二氧化碳的吸收剂成为富液，富液进入再生塔或其它再生设备加热，二氧化碳从富液中释放出来，再生的富液称为贫液，贫液再进入吸收塔。二氧化碳从再生塔或其它再生设备排出，进入压缩机进行压缩，再经过低温液化，进入低温储罐进行储存。上述工艺过程中，富液变为贫液的再生和二氧化碳的压缩是高能耗的工艺，再生工艺要消耗大量的蒸汽；吸收塔进气的风机、压缩工艺的压缩机、低温液化工艺的制冷机，三个大电机的电消耗量约占整个工艺环节的百分之八十以上，致使碳捕集成本居高不下。因此，降低碳捕集的能耗是CCUS的关键。
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设备及液化设备，以解决上述现有技术存在的问题，降低碳捕集的能耗和成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供了一种二氧化碳捕集设备，包括：吸收塔、再生设备、风机、压缩机、制冷机和至少一个汽轮机，所述吸收塔内用于通入存在有二氧化碳的混合气体，所述吸收塔内设有能够吸收二氧化碳的吸收剂，所述再生设备用于对含有二氧化碳的所述吸收剂即富液加热并释放出二氧化碳气体，所述风机用于将含有二氧化碳的混合气体导流至所述吸收塔内，所述压缩机用于压缩二氧化碳气体，所述压缩机的出口和所述制冷机的进口连通，所述制冷机用于将压缩后的二氧化碳气体冷凝成液态，所述压缩机为离心压缩机或螺杆压缩机，所述压缩机由所述汽轮机驱动工作，或所述压缩机和所述制冷机由所述汽轮机驱动工作，或所述压缩机、所述制冷机和所述风机均由所述汽轮机驱动工作，所述汽轮机产生的余热蒸汽用于被回收利用。
优选的，所述汽轮机产生的余热蒸汽能够通入所述再生设备中对富液进行加热。
优选的，所述吸收剂为相转移吸收剂。
优选的，所述吸收塔与所述再生设备通过第一管路连通，吸收完二氧化碳的吸收剂为富液，所述富液能够通过所述第一管路流至所述再生设备中，所述再生设备用于对所述富液加热并释放出二氧化碳气体，所述再生设备通过第二管路和所述压缩机连通，所述二氧化碳通过所述第二管路流向所述压缩机；多个所述汽轮机产生的余热蒸汽用于排至所述再生设备中对所述富液进行加热。
优选的，还包括换热器，所述再生设备通过第三管路和所述吸收塔连通，所述换热器的冷介质通道和热介质通道分别串联于所述第一管路和所述第三管路上，所述换热器用于将所述第三管路中液体的热量交换至所述第一管路中的富液中。
优选的，还包括蒸汽再生器，多个所述汽轮机的蒸汽出口分别通过多个第四管路和所述蒸汽再生器的进口连通，一个所述汽轮机对应于一个所述第四管路，所述蒸汽再生器的出口通过第五管路和所述再生设备连通。
优选的，所述蒸汽再生器包括文丘里管和蒸汽发生器，所述汽轮机的蒸汽出口分别通过多个所述第四管路和所述蒸汽发生器的进口连通，所述蒸汽发生器的两个蒸汽出口分别通过两个第六管路和所述文丘里管连通，所述文丘里管的出口通过第五管路和所述再生设备连通。
优选的，还包括二氧化碳储罐，冷凝成液态的二氧化碳排至所述二氧化碳储罐中进行储存。
本实用新型还提供了一种二氧化碳液化设备，包括：压缩机、制冷机和至少一个汽轮机，所述压缩机用于压缩含有二氧化碳的气体混合物，所述压缩机的出口和所述制冷机的进口连通，所述制冷机用于将压缩后的气体混合物冷凝成液态，所述压缩机为离心压缩机或螺杆压缩机，所述压缩机由所述汽轮机驱动工作，或所述压缩机和所述制冷机均由所述汽轮机驱动工作。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型提供的二氧化碳捕集设备采用汽轮机驱动二氧化碳捕集设备中的风机、压缩机和制冷机中的一种或多种；将汽轮机产生的余热蒸汽进行回收利用，利用低位能代替高位能，且产生的余热蒸汽可回收利用，进而降低了整个设备的能耗，优选的，汽轮机排出的余热蒸汽可作为再生工艺的最佳热源，可以大幅降低碳捕集的能耗和能源成本。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一提供的二氧化碳捕集设备的流程示意图；
图中：1-吸收塔、2-风机、3-换热器、4-汽轮机、5-制冷机、6-压缩机、7-再生设备、8-二氧化碳储罐、9-蒸汽发生器、10-文丘里管、11-第一管路、12-第二管路、13-第三管路、14-第四管路、15-第五管路。
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。
本实用新型的目的是提供一种二氧化碳捕集设备及液化设备，以解决现有技术存在的问题，降低碳捕集的能耗和能源成本。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供了一种二氧化碳捕集设备，适用于从气体混合物中捕集二氧化碳的过程或从气体混合物中捕集和液化二氧化碳的过程、采用相转移吸收剂(PhaseTransitional Absorbent)从气体混合物中捕集二氧化碳的过程或从气体混合物中捕集和液化二氧化碳的过程，包括：吸收塔1、再生设备7、风机2、压缩机6、制冷机5和至少一个汽轮机4，吸收塔1内用于通入存在有二氧化碳的混合气体，吸收塔1内设有能够吸收二氧化碳的吸收剂，再生设备7用于对含有二氧化碳的吸收剂加热并释放出二氧化碳气体，风机2用于将含有二氧化碳的混合气体导流至吸收塔1内，压缩机6用于压缩二氧化碳气体，压缩机6的出口和制冷机5的进口连通，制冷机5用于将压缩后的二氧化碳气体冷凝成液态，压缩机6为离心压缩机或螺杆压缩机，压缩机6由汽轮机4驱动工作，或压缩机6和制冷机5由汽轮机4驱动工作，或压缩机6、制冷机5和风机2均由汽轮机4驱动工作，汽轮机4产生的余热蒸汽用于回收利用，优选的，汽轮机4产生的余热蒸汽能够通入再生设备7中对富液进行加热。
本实施例提供的二氧化碳捕集设备采用汽轮机4驱动二氧化碳捕集设备中的风机2、压缩机6和制冷机5中的一种或多种；将汽轮机4产生的余热蒸汽进行回收利用，利用低位能代替高位能，且产生的余热蒸汽可回收利用，进而降低了整个设备的能耗，优选的，汽轮机4排出的余热蒸汽可作为再生工艺的最佳热源，可以大幅降低碳捕集的能耗和能源成本。
进一步的，吸收剂为相转移吸收剂；相转移吸收剂能够大幅降低再生设备7馏出二氧化碳的蒸汽消耗。
进一步的，吸收塔1中设置有喷淋头，喷淋头用于向吸收塔1内喷淋能够吸收混合气体中的二氧化碳的吸收剂，吸收塔1与再生设备7通过第一管路11连通，吸收完二氧化碳的吸收剂为富液，富液能够通过第一管路11流至再生设备7中，再生设备7用于对富液加热并释放出二氧化碳气体，释放完二氧化碳气体的富液又变成贫液。再生设备7通过第二管路12和压缩机6连通，二氧化碳通过第二管路12流向压缩机6；区别于现有的用电力或煤炭进行发热的工艺加热富液，采用汽轮机4排出的余热蒸汽作为再生工艺的最佳热源，可以大幅降低碳捕集的能耗和能源成本。
进一步的，二氧化碳捕集设备还包括换热器3，再生设备7通过第三管路13和吸收塔1连通，换热器3的冷介质通道和热介质通道分别串联于第一管路11和第三管路13上，换热器3用于将第三管路13中液体的热量交换至第一管路11中的富液中；充分利用贫液内的热能，进一步的降低能耗。
进一步的，二氧化碳捕集设备还包括蒸汽再生器，多个汽轮机4的蒸汽出口分别通过多个第四管路14和蒸汽再生器的进口连通，一个汽轮机4对应于一个第四管路14，蒸汽再生器的出口通过第五管路15和再生设备7连通，从汽轮机4内出来的余热蒸汽属于过饱和蒸汽，因此，需要排至蒸汽再生器中进行蒸汽重生，使其成为饱和蒸汽。
进一步的，蒸汽再生器包括文丘里管10和蒸汽发生器9，汽轮机4的蒸汽出口分别通过多个第四管路14和蒸汽发生器9的进口连通，蒸汽发生器9的两个蒸汽出口分别通过两个第六管路和文丘里管10连通，文丘里管10的出口通过第五管路15和再生设备7连通，余热蒸汽为抽汽凝汽式汽轮机抽汽口抽出的过热蒸汽或背压式汽轮机排汽口排出的过热蒸汽，采用蒸汽发生器9将过热蒸汽调节成为压力为0.3～0.5MPa的饱和蒸汽，和蒸汽发生器9产生的蒸汽汇集后，进入再生设备7的进气口。
进一步的，二氧化碳捕集设备还包括二氧化碳储罐8，冷凝成液态的二氧化碳排至二氧化碳储罐8中进行储存。
进一步的，过热蒸汽进入蒸汽发生器9的内盘管的管程，使蒸汽发生器9能够产生0.1～0.3MPa的饱和蒸汽，通过文丘里管10，将0.1～0.3MPa的饱和蒸汽和0.3～0.5MPa的饱和蒸汽汇集，一吨余热蒸汽能够产生0.1～0.3吨饱和蒸汽。
进一步的，离心压缩机为单轴离心压缩机或多轴离心压缩机，多轴离心压缩机采用主轴通过齿轮组合将动力传递到各级压缩机的分轴上，多轴为二或三，主轴和汽轮机4相连接，离心压缩机的出口压力为1.6～2.5MPa，离心压缩机的进气量为4000～70000Nm3/h；螺杆压缩机为两级螺杆压缩机，采用主轴通过齿轮组合将动力传递到两级压缩机6的分轴上，螺杆压缩机的出口压力为1.6～2.5MPa，螺杆压缩机的进气量为4000～20000Nm3/h。
进一步的，用于驱动压缩机6的汽轮机4功率为1000～12000kw，用于驱动风机2的汽轮机4功率为500～6000kw，用于驱动制冷机5的汽轮机4的功率为500～6000kw；
汽轮机4为抽汽凝汽式汽轮机或背压式汽轮机；
进一步的，汽轮机4功率为1500kw以上时，采用抽汽凝汽式汽轮机，抽汽凝汽式汽轮机转速为3000～8000转/分，进汽温度为350～550℃，进汽压力为2.2～5.0MPa，抽汽压力0.4～1.3MPa，排汽压力为0.003～0.01MPa，进汽量为7.5～12kg/kw，抽汽量为4.1～8kg/kw，汽耗为7.5～10.8kg/kw.h；
汽轮机4功率为2000kw以下时，采用背压式汽轮机，背压式汽轮机转速为5000～8000转/分，进汽温度为330～450℃，进汽压力为2.0～4.0MPa，排汽压力为0.2～0.5MPa，进汽量为12～16kg/kw，汽耗为12～16kg/kw.h。
实施例二
本实施例提供了一种二氧化碳液化设备，尤其适用于对化工过程中的富含二氧化碳的气体混合物，包括：压缩机6、制冷机5和至少一个汽轮机4，压缩机6用于压缩含有二氧化碳的气体混合物，压缩机6的出口和制冷机5的进口连通，制冷机5用于将压缩后的气体混合物冷凝成液态，压缩机6为离心压缩机或螺杆压缩机，压缩机6由汽轮机4驱动工作，或压缩机6和制冷机5均由汽轮机4驱动工作，将汽轮机4产生的余热蒸汽进行回收利用，利用低位能代替高位能，且产生的余热蒸汽可回收利用，进而降低了整个设备的能耗。
实施例三
本实施例提供了一种二氧化碳捕集工艺，包括：
对于含有二氧化碳的气体混合物中二氧化碳的捕集和液化过程，采用汽轮机4驱动二氧化碳捕集设备中的风机2、压缩机6和制冷机5中的一种或多种；并将汽轮机4产生的余热蒸汽进行回收利用。
本实施例提供的二氧化碳捕集工艺采用汽轮机4驱动二氧化碳捕集设备中的风机2、压缩机6和制冷机5中的一种或多种；将汽轮机4产生的余热蒸汽进行回收利用，利用低位能代替高位能，且产生的余热蒸汽可回收利用，进而降低了整个设备的能耗，优选的，汽轮机4排出的余热蒸汽可作为再生工艺的最佳热源，可以大幅降低碳捕集的能耗和能源成本。
进一步的，采用相转移吸收剂从气体混合物中捕集二氧化碳，相转移吸收剂能够大幅降低再生设备7馏出二氧化碳的蒸汽消耗。
进一步的，当用于驱动压缩机6的汽轮机4、用于驱动风机2的汽轮机4、用于驱动制冷机5的汽轮机4所产生的余热蒸汽总量小于再生设备7所需蒸汽量的1.2倍时，采取三台汽轮机4分别驱动压缩机6、风机2以及制冷机5；
当三台汽轮机4所产生的余热蒸汽总量大于再生设备7所需蒸汽量的1.2倍，但用于驱动压缩机6的汽轮机4和用于驱动制冷机5的汽轮机4所产生的余热蒸汽总量小于再生设备7所需蒸汽量的1.2倍时，仅采取二台汽轮机4分别驱动压缩机6和制冷机5。
当用于驱动压缩机6的汽轮机4和用于驱动制冷机5的汽轮机4所产生的余热蒸汽总量大于再生设备7所需蒸汽量的1.2倍，仅采用驱动离心压缩机或螺杆压缩机的汽轮机4。
进一步的，用于驱动压缩机6的汽轮机4功率为1000～12000kw，用于驱动风机2的汽轮机4功率为500～6000kw，用于驱动制冷机5的汽轮机4的功率为500～6000kw；
汽轮机4为抽汽凝汽式汽轮机或背压式汽轮机；
进一步的，汽轮机4功率为1500kw以上时，采用抽汽凝汽式汽轮机，抽汽凝汽式汽轮机转速为3000～8000转/分，进汽温度为350～550℃，进汽压力为2.2～5.0MPa，抽汽压力0.4～1.3MPa，排汽压力为0.003～0.01MPa，进汽量为7.5～12kg/kw，抽汽量为4.1～8kg/kw，汽耗为7.5～10.8kg/kw.h；
汽轮机4功率为2000kw以下时，采用背压式汽轮机，背压式汽轮机转速为5000～8000转/分，进汽温度为330～450℃，进汽压力为2.0～4.0MPa，排汽压力为0.2～0.5MPa，进汽量为12～16kg/kw，汽耗为12～16kg/kw.h；
进一步的，余热蒸汽为抽汽凝汽式汽轮机抽汽口抽出的过热蒸汽或背压式汽轮机排汽口排出的过热蒸汽，采用蒸汽发生器9将过热蒸汽调节成为压力为0.3～0.5MPa的饱和蒸汽，和蒸汽发生器9产生的蒸汽汇集后，进入再生设备7的进气口。
进一步的，过热蒸汽进入蒸汽发生器9的内盘管的管程，使蒸汽发生器9能够产生0.1～0.3MPa的饱和蒸汽，通过文丘里管10，将0.1～0.3MPa的饱和蒸汽和0.3～0.5MPa的饱和蒸汽汇集，一吨余热蒸汽能够产生0.1～0.3吨饱和蒸汽；
进一步的，离心压缩机为单轴离心压缩机或多轴离心压缩机，多轴离心压缩机采用主轴通过齿轮组合将动力传递到各级压缩机的分轴上，多轴离心压缩机为二轴离心压缩机或三轴离心压缩机，主轴和汽轮机4相连接，离心压缩机的出口压力为1.6～2.5MPa，离心压缩机的进气量为4000～70000Nm3/h；螺杆压缩机为两级螺杆压缩机，采用主轴通过齿轮组合将动力传递到两级压缩机的分轴上，螺杆压缩机的出口压力为1.6～2.5MPa，螺杆压缩机的进气量为4000～20000Nm3/h。
实施例四
本实施例提供了一种二氧化碳液化工艺，包括：
对于含有二氧化碳的气体混合物液化的过程，采用汽轮机驱动二氧化碳液化设备中的压缩机和制冷机中的一种或两种；将汽轮机产生的余热蒸汽进行回收利用，此工艺优选适用于对化工过程中的富含二氧化碳的气体混合物进行液化。
具体应用时的实施例如下：
实施例五
年捕集13万吨二氧化碳项目采用MEA吸收剂的设计方案
再生塔二氧化碳产量：17T/h，即气体流量8500Nm3/h。每吨二氧化碳需蒸汽1.4吨，即每小时需要23.8吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.5MPa。
满足工艺要求的设备轴功率如下：
风机轴功率691kw，制冷机的轴功率541kw，采用单轴离心式压缩机，离心式压缩机轴功率1348kw。
离心式压缩机的工艺参数如下：进口压力：常压,出口压力(表压)：2.0MPa，二氧化碳进气量：8500Nm3/h。
采用抽汽凝汽式汽轮机C1.5-2.35/0.45匹配离心式压缩机，采用背压式汽轮机B0.75-2.35/0.29匹配风机，背压式汽轮机B0.6-2.35/0.29和制冷机，汽轮机运行参数见下表。
汽轮机运行参数
| 参数 | C1.5-2.35/0.45 | B0.75-2.35/0.29 | B0.6-2.35/0.29 |
| 匹配设备类型 | 离心式压缩机 | 风机 | 制冷机 |
| 功率kw | 1500 | 750 | 600 |
| 转速rpm | 6500 | 6500 | 6500 |
| 进汽压力MPa | 2.35 | 2.35 | 2.35 |
| 进汽温度℃ | 390 | 390 | 390 |
| 进汽量T/h | 18±1.5 | 10.6±0.85 | 9.0±0.68 |
| 抽汽压力MPa | 0.49 | ||
| 抽汽温度℃ | 240 | ||
| 抽汽量T/h | 12±0.7 | ||
| 排汽压力MPa | 0.008 | 0.294 | 0.294 |
| 排汽温度℃ | 240 | 240 | |
| 排汽量T/h | 10.6 | 9.0 | |
| 额定汽耗(kg/kw.h) | 10.8 | 14.1 |
三台汽轮机的余热蒸汽量12+10.6+9.0＝31.6T，超过1.2倍再生塔所需蒸汽量。故采用抽汽凝汽式汽轮机C1.5-2.35/0.45匹配离心式压缩机，再选用一台背压式汽轮机B0.6-2.35/0.29和制冷机匹配。
二台汽轮机的余热蒸汽量12+9＝21T，21吨过热蒸汽通过蒸汽蒸发器可产生3吨蒸汽，合计产生24吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.4MPa。可满足再生塔的蒸汽量需求。
每吨二氧化碳汽耗计算：二台汽轮机的进汽量18+9＝27吨，每吨二氧化碳消耗蒸汽量为27÷17＝1.59吨。
每吨二氧化碳热焓消耗计算：390℃、2.35MPa的热焓为2654kJ/kg，两台汽轮机的进汽量18+9＝27T，两台汽轮机每小时总热焓为7.17×107kJ，每吨二氧化碳热焓为4.22×106kJ。
每吨二氧化碳电耗计算：一台风机采用电机驱动，电机功率为800kw，其它设备用电，每吨二氧化碳电耗30kw。每吨二氧化碳电耗为800÷17+30＝77.1kw。
对比实施例五
未使用蒸汽轮机的年捕集13万吨二氧化碳项目采用MEA吸收剂的设计方案如下：
再生塔二氧化碳产量：17T/h，即气体流量8500Nm3/h。每吨二氧化碳需蒸汽1.4吨，即每小时需要23.8吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.5MPa。采用压力为0.4MPa的饱和蒸汽供汽，相应的热焓计算：0.4MPa的饱和蒸汽热焓为2739kJ/kg，每吨二氧化碳热焓为3.83×106kJ。
满足工艺要求的设备轴功率如下：
风机轴功率691kw，制冷机的轴功率541kw，活塞式压缩机轴功率1351kw。
活塞式压缩机的工艺参数如下：进口压力：常压,出口压力：2.0MPa，二氧化碳进气量：8500Nm3/h。
风机电机功率800kw，制冷机电机功率600kw，往复压缩机电机功率1600kw。这三部分用电使每吨二氧化碳电耗为(800+600+1600)÷17＝176.5kw。其它设备用电，每吨二氧化碳耗电为60kw，即每吨二氧化碳耗电为176.5+30＝206.5kw。
能耗对比
| 传统方案 | 本专利方案 | 对比结果 | |
| 每吨二氧化碳汽耗 | 1.40 | 1.59 | 汽耗增加13.6％ |
| 每吨二氧化碳热焓 | 3.83×10<sup>6</sup>kJ | 4.22×10<sup>6</sup>kJ | 蒸汽能耗增加10.2％ |
| 每吨二氧化碳电耗 | 206.5kw | 77.1kw | 电耗降低62.7％ |
按照市场价对每吨二氧化碳进行成本分析，假定蒸汽价格为110元/吨，电价为0.7元/kw.h
每吨二氧化碳能耗成本对比
实施例六
年捕集26万吨二氧化碳项目采用MEA吸收剂的设计方案
再生塔二氧化碳产量：34T/h，即气体流量17000Nm3/h。每吨二氧化碳需蒸汽1.4吨，即每小时需要47.6吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.5MPa。
满足工艺要求的设备轴功率如下：
风机轴功率1368kw，制冷机轴功率1078kw，采用单轴离心式压缩机，离心式压缩机轴功率2630kw。
离心式压缩机的工艺参数如下：进口压力：常压,出口压力：2.0MPa，二氧化碳进气量：17000Nm3/h。
采用抽汽凝汽式汽轮机C3-2.35/0.64匹配离心式压缩机，采用汽凝汽式汽轮机C1.5-2.35/0.45匹配风机，B1.2-2.35/0.29匹配制冷机，汽轮机运行参数见下表。
汽轮机运行参数
三台汽轮机的过热蒸汽量20+12+15.2＝47.2T，47.2吨过热蒸汽通过蒸汽蒸发器可产生6吨蒸汽，合计产生53.2吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.4MPa。53.2÷47.6＝1.12，小于1.2，可采用三台汽轮机。
每吨二氧化碳汽耗计算：三台汽轮机的进汽量29+18+15.2＝62.2吨，每吨二氧化碳消耗蒸汽量为62.2÷34＝1.83吨。
热焓计算：390℃、2.35MPa的热焓为2654kJ/kg，三台汽轮机每小时总热焓为16.51×107kJ，每吨二氧化碳热焓为4.86×106kJ。
每吨二氧化碳电耗计算：其它设备用电，每吨二氧化碳电耗30kw。
对比实施例六
未使用蒸汽轮机的年捕集26万吨二氧化碳项目采用MEA吸收剂的设计方案
采用对比实例五的二套，即每吨二氧化碳汽耗、每吨二氧化碳热焓和每吨二氧化碳电耗和对比实例五相同。
能耗对比
按照市场价对吨二氧化碳进行成本分析，假定蒸汽价格为110元/吨，电价为0.7元/kw.h
每吨二氧化碳成本对比
实施例七
年捕集13万吨二氧化碳项目采用相转移吸收剂的设计方案
再生设备二氧化碳产量：17T/h，即气体流量8500Nm3/h。吸收塔1采用新型相转移吸收剂，再生设备每吨二氧化碳需蒸汽0.8吨，即每小时需要13.6吨蒸汽，蒸汽参数：0.3～0.5MPa。
满足工艺要求的设备轴功率如下：
风机轴功率691kw，制冷机的轴功率541kw，采用两轴离心式压缩机，离心式压缩机轴功率1365kw。
采用两轴离心式压缩机，离心式压缩机的工艺参数如下：进口压力：常压,出口压力(表压)：2.0MPa，二氧化碳进气量：8500Nm3/h。
采用一台采用抽汽凝汽式汽轮机C1.5-2.35/0.45匹配离心式压缩机汽轮机，运行参数见下表。
汽轮机运行参数
一台汽轮机的过热蒸汽量12吨，12吨过热蒸汽通过蒸汽蒸发器可产生1.8吨蒸汽，可满足再生塔的蒸汽量需求。
每吨二氧化碳汽耗计算：吨二氧化碳消耗蒸汽量为18÷17＝1.06吨。
每吨二氧化碳热焓消耗计算：390℃、2.35MPa的热焓为2654kJ/kg，一台汽轮机的进汽量为18T，一台汽轮机每小时总热焓为4.78×107kJ，吨二氧化碳热焓为2.81×106kJ。
每吨二氧化碳电耗计算：一台风机采用电机驱动，电机功率为800kw，制冷机电机功率630kw，其它设备用电，每吨二氧化碳电耗50kw。吨二氧化碳电耗为(800+600)÷17+50＝132.4kw。
对比实施例七
未使用蒸汽轮机的年捕集13万吨二氧化碳项目采用相转移吸收剂的设计方案
再生设备二氧化碳产量：17T/h，即气体流量8500Nm3/h。每吨二氧化碳需蒸汽0.8吨，蒸汽参数：0.3～0.5MPa。采用压力为0.4MPa的饱和蒸汽供汽，汽量为13.6T/h，相应的热焓计算：0.4MPa的饱和蒸汽热焓为2739kJ/kg，吨二氧化碳热焓为2.19×106kJ。
满足工艺要求的设备轴功率如下：
风机轴功率691kw，制冷机的轴功率541kw，活塞式压缩机轴功率1351kw。
离心式压缩机的工艺参数如下：进口压力：常压,出口压力(表压)：2.0MPa，二氧化碳进气量：8500Nm3/h。
风机电机功率800kw，制冷机电机功率600kw，往复压缩机电机功率1600kw。这三部分用电使每吨二氧化碳电耗为(800+600+1600)÷17＝176.5kw。其它设备用电，每吨二氧化碳耗电为50kw，即吨二氧化碳耗电为176.5+50＝226.5kw。
能耗对比
| 未使用汽轮机方案 | 本专利方案 | 对比结果 | |
| 每吨二氧化碳汽耗 | 0.8 | 1.06 | 汽耗增加32.5％ |
| 每吨二氧化碳热焓 | 2.19×10<sup>6</sup>kJ | 2.81×10<sup>6</sup>kJ | 蒸汽能耗增加28.3％ |
| 每吨二氧化碳电耗 | 226.5kw.h | 132.4kw.h | 电耗降低41.5％ |
按照市场价对吨二氧化碳进行成本分析，假定蒸汽价格为110元/吨，电价为0.7元/kw.h
每吨二氧化碳能耗成本对比
对比实例表明，本专利方法的优点在于：在增加少量的蒸汽使用量的条件下，能够大幅度降低使用的电量。对于传统的使用MEA吸收剂，汽耗增加13.6～38.6％，电耗可以降低62.7～85.4％，二氧化碳制造吨成本可以降低23～25％，甚至风机、压缩机和制冷机的电机全部可以用汽轮机取代，特别是，对于单套设备二氧化碳产能到达年产100万吨以上，节能节电效果更好。对于采用新型的相转移吸收剂，节电节能也有很好的效果，二氧化碳制造吨成本可以降低15％。
本实用新型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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种二氧化碳捕集设备，其特征在于：包括：吸收塔、再生设备、风机、压缩机、制冷机和至少一个汽轮机，所述吸收塔内用于通入存在有二氧化碳的混合气体，所述吸收塔内设有能够吸收二氧化碳的吸收剂，所述再生设备用于对含有二氧化碳的所述吸收剂即富液加热并释放出二氧化碳气体，所述风机用于将含有二氧化碳的混合气体导流至所述吸收塔内，所述压缩机用于压缩二氧化碳气体，所述压缩机的出口和所述制冷机的进口连通，所述制冷机用于将压缩后的二氧化碳气体冷凝成液态，所述压缩机为离心压缩机或螺杆压缩机，所述压缩机由所述汽轮机驱动工作，或所述压缩机和所述制冷机由所述汽轮机驱动工作，或所述压缩机、所述制冷机和所述风机均由所述汽轮机驱动工作，所述汽轮机产生的余热蒸汽用于被回收利用。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：所述汽轮机产生的余热蒸汽能够通入所述再生设备中对富液进行加热。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：所述吸收剂为相转移吸收剂。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：所述吸收塔与所述再生设备通过第一管路连通，吸收完二氧化碳的吸收剂为富液，所述富液能够通过所述第一管路流至所述再生设备中，所述再生设备用于对所述富液加热并释放出二氧化碳气体，所述再生设备通过第二管路和所述压缩机连通，所述二氧化碳通过所述第二管路流向所述压缩机。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：还包括换热器，所述再生设备通过第三管路和所述吸收塔连通，所述换热器的冷介质通道和热介质通道分别串联于所述第一管路和所述第三管路上，所述换热器用于将所述第三管路中液体的热量交换至所述第一管路中的富液中。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：还包括蒸汽再生器，多个所述汽轮机的蒸汽出口分别通过多个第四管路和所述蒸汽再生器的进口连通，一个所述汽轮机对应于一个所述第四管路，所述蒸汽再生器的出口通过第五管路和所述再生设备连通。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：所述蒸汽再生器包括文丘里管和蒸汽发生器，所述汽轮机的蒸汽出口分别通过多个所述第四管路和所述蒸汽再生器的进口连通，所述蒸汽发生器的两个蒸汽出口分别通过两个第六管路和所述文丘里管连通，所述文丘里管的出口通过第五管路和所述再生设备连通。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集设备，其特征在于：还包括二氧化碳储罐，冷凝成液态的二氧化碳排至所述二氧化碳储罐中进行储存。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123107543.8U CN216630266U (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种二氧化碳捕集设备及液化设备 |
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| CN216630266U true CN216630266U (zh) | 2022-05-31 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114100324A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-01 | 南京中昙气体有限公司 | 一种二氧化碳捕集工艺和设备 |
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2021
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