CN216703883U - 一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，属于温室气体减排领域。本实用新型通过回收脱除二氧化碳后的尾气的压力势能，驱动烟气压缩膨胀一体机的膨胀端产生动力，驱动其压缩端工作，使得烟气进料的压力获得提升，节省了烟气压缩的电耗；脱除二氧化碳后的尾气的压力势能经烟气压缩膨胀一体机的膨胀端减压后，温度急剧降低，获得大量高品位冷量，经由多股流换热器回收后，能够节约装置的冷量消耗。本实用新型的负荷调整弹性大、操作简单、设备投资小、节能，使燃煤锅炉排放的大量二氧化碳气体得到捕集，减少温室气体的排放。

Description

一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置

技术领域

本实用新型属于温室气体减排领域，涉及一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置。

背景技术

我国的火电装机容量占世界第一位，燃煤电厂二氧化碳气体排放的绝对数量，约占我国二氧化碳气体排放总量的一半，是温室气体的最主要排放源。因此，燃煤电厂烟气氧化碳气体的减排将是我国燃煤发电未来可持续发展的瓶颈之一。

目前的二氧化碳捕集技术主要适用于化工领域中二氧化碳含量比较高的气体，其特点是二氧化碳成分的分压较高，常超过0.5大气压，且待处理气体对二氧化碳的脱除率要求也很高，例如在合成氨工业中，要求脱碳后的净化气中二氧化碳的摩尔含量不能超过20ppm。与此相应的二氧化碳脱除的方法主要有：吸收法、吸附法、深冷分离、膜分离等方法。其中，低温甲醇吸收工艺利用了甲醇在低温高压下对酸性气体二氧化碳溶解度极大的优良特点，可选择性脱除原料气中的二氧化碳，是目前应用最为广泛的经济且净化度高的气体净化技术。

但是，对于燃煤发电厂锅炉所排放出来的大量烟气来说，由于其具有压力低、含量低，且主要是为了实现减少温室气体排放量，待处理烟气对二氧化碳的脱除率要求并不高的特点，导致以上的工业方法，在燃煤电厂烟气净化领域并不适用。燃煤电厂烟气净化所需要的操作费用较大，尤其是再生过程中的能量消耗很高。因此，降低二氧化碳捕集的能量消耗，提高过程的经济性，是燃煤电厂二氧化碳捕集最主要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，包括烟气压缩膨胀一体机，烟气压缩膨胀一体机的压缩端入口连接有烟气管道，烟气压缩膨胀一体机的压缩端出口连接有第一水冷器的壳程入口端，第一水冷器的壳程出口端连接有压缩机，压缩机的出口连接有第二水冷器的壳程入口端，第二水冷器的壳程出口端通过高压烟气管道连接有多股流换热器的壳程入口端，多股流换热器的壳程出口端连接有水分离器的入口，水分离器的顶部出口连接有二氧化碳吸收塔的底部气相进料口；

二氧化碳吸收塔的顶部气相出料口通过管道与烟气压缩膨胀一体机膨胀端入口相连，烟气压缩膨胀一体机膨胀出口端连接有多股流换热器的尾气管程入口端，多股流换热器的对应尾气管程出口端接有尾气管道。

进一步的，还包括第一压力闪蒸罐和第二压力闪蒸罐，所述第一压力闪蒸罐内的压力大于第二压力闪蒸罐内的压力；

所述二氧化碳吸收塔底部液相出料口经甲醇冷却器后连接第一液力透平膨胀一体机的膨胀端入口，第一液力透平膨胀一体机的膨胀端出口连接有第一压力闪蒸罐的进料口；

第一压力闪蒸罐的顶部气相出口连接有多股流换热器的闪蒸气管程入口，多股流换热器的闪蒸气管程出口连接有压缩机的入口；

第一压力闪蒸罐的底部液相出口连接有第二液力透平膨胀一体机的膨胀端入口，第二液力透平膨胀一体机的膨胀端出口连接有第二压力闪蒸罐的入口。

进一步的，第二压力闪蒸罐的顶部气体出口连接有多股流换热器的二氧化碳管程入口，多股流换热器的二氧化碳管程出口连接有二氧化碳管道；

第二压力闪蒸罐的底部液相出口连接有第二液力透平膨胀一体机的透平端入口。

进一步的，第二液力透平膨胀一体机透平端出口通过管道与第一液力透平膨胀一体机透平端入口连接。

进一步的，第一液力透平膨胀一体机透平端出口经过增压泵后连接有二氧化碳吸收塔塔顶液相进料口。

进一步的，所述的第一水冷器的管程出口、第二水冷器的管程出口和水分离器的下部液体出料口均连接有甲醇换热器的壳程入口，甲醇换热器的壳程出口连接有甲醇水分离塔的进料口。

进一步的，甲醇水分离塔顶部的出料口连接甲醇换热器的管程入口，甲醇换热器的管程出口连接有第二液力透平膨胀一体机透平端的入口。

进一步的，甲醇水分离塔的底部出料口连接出水管道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的负荷调整弹性大、操作简单、设备投资小、节能，通过上述一体机，可有效回收气体和液体携带的压力势能，实现对烟气和循环甲醇的增压，同时膨胀过程也会产生低温，进而可以利用甲醇在较高压力下对二氧化碳超强的吸收能力，使燃煤锅炉排放的大量二氧化碳气体得到捕集，减少温室气体的排放。

附图说明

图1为本实用新型的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置的结构示图。

图中，1-烟气压缩膨胀一体机；2-第一水冷器；3-压缩机；4-第二水冷器；5-多股流换热器；6-水分离器；7-二氧化碳吸收塔；8-甲醇冷却器；10-增压泵；11-第一压力闪蒸罐；12-第二液力透平膨胀一体机；13-第二压力闪蒸罐；14-甲醇换热器；15-甲醇水分离塔；16-第一液力透平膨胀一体机；17-二氧化碳管道；18-烟气管道；19-尾气管道；20-水管道；21-高压烟气管道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，图1为本实用新型的结构示意图，一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，包括二氧化碳吸收塔7、第一压力闪蒸罐11、第二压力闪蒸罐13、烟气压缩膨胀一体机1和第一液力透平膨胀一体机16和第二液力透平膨胀一体机12。来自烟气管道18的烟气，经管道连接依次通过烟气压缩膨胀一体机1压缩端、第一水冷器2壳程、压缩机3、第二水冷器4壳程后，烟气被压缩，达到甲醇吸收所需要的压力后，与来自于增压泵10的少量甲醇在高压烟气管道21中汇合，并进入多股流换热器5的壳程以回收冷量，将烟气温度降低到甲醇吸收所需要的温度，上述烟气汇入少量甲醇的作用是防止烟气中的水分在零度以下结冰，降温后的高压烟气经过管道连接进入水分离器6，分离出水分后的低温高压干烟气进入二氧化碳吸收塔7底部气相进口在塔内自下而上流动，与来自于二氧化碳吸收塔7顶部自上而下的低温甲醇逆向接触，进而在塔内完成烟气中二氧化碳的捕集；二氧化碳吸收塔7顶部气相出口通过管道依次与烟气压缩膨胀一体机1膨胀端、多股流换热器5的尾气管程和尾气管道19连接，尾气的压力势能经烟气压缩膨胀一体机1的膨胀而回收，同时膨胀产生的低温冷量经由多股流换热器5回收后，送至尾气管道19出界区；二氧化碳吸收塔7底部液相通过管道送至甲醇冷却器8降温，之后经第一液力透平膨胀一体机16的膨胀端实现第一级膨胀回收压力势能，同时温度进一步降低，且形成两相流，气相为由于压力降低而从甲醇中释放出来的其它少量非极性气体组分和小部分的二氧化碳气体，两相流再经由管道连接进入第一压力闪蒸罐11；第一压力闪蒸罐11的顶部获得的中压气体通过管道送至多股流换热器5的中压闪蒸气管程回收其高品位冷量后，与来自于第一水冷器2出口的烟气汇合后，送至压缩机3；第一压力闪蒸罐11的底部液相出口的富甲醇通过管道送至第二液力透平膨胀一体机12的膨胀端，进行第二级膨胀，回收其压力势能后，温度得到进一步降低，形成两相流，气相为由于压力降低而从甲醇中释放出来的低温二氧化碳产品气体，两相流再经由管道连接进入第二压力闪蒸罐13；第二压力闪蒸罐13顶部的低温二氧化碳产品气体经由管道连接至多股流换热器5的二氧化碳管程，回收其冷量后，送至二氧化碳管道17出界区；第二压力闪蒸罐13的底部液相出口的低温甲醇通过管道依次送入第二液力透平膨胀一体机12的透平端、第一液力透平膨胀一体机16透平端和增压泵10，经过上述三级增压后，经由管道连接，作为吸收剂，进入二氧化碳吸收塔7顶部。同时，第一水冷器2壳程、第二水冷器4壳程和水分离器6的下部液体出料口排出的水和甲醇的混合液，通过管道送至甲醇换热器14的壳程，经过与来自甲醇水分离塔15顶部的甲醇换热回收其热量后，送至甲醇水分离塔15中实现甲醇和水的分离，甲醇水分离塔15底部的水经由水管道20送至界区，甲醇水分离塔15顶部回收的甲醇通过管道送至甲醇换热器14的管程，经换热降温后汇入到第二压力闪蒸罐13底部的贫甲醇中后，一并经由管道连接送至第二液力透平膨胀一体机12的透平端的入口。

通过上述分析可以得出，一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置设计巧妙，具有总占地面积小、节约征地、减少工程投资、节能，且操作简单，负荷调整弹性大、安全可靠等特点，可在工程中应用；并为燃煤电厂烟气净化以及温室气体减排装置技术领域，提供了一个新的优化解决结构。

本实用新型的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，通过回收脱除二氧化碳后的尾气的压力势能，驱动烟气压缩膨胀一体机的膨胀端产生动力，驱动其压缩端工作，使得烟气进料的压力获得提升，节省了烟气压缩的电耗；脱除二氧化碳后的尾气的压力势能经烟气压缩膨胀一体机的膨胀端减压后，温度急剧降低，获得大量高品位冷量，经由多股流换热器回收后，能够节约装置的冷量消耗。

进一步的，通过回收富甲醇的压力势能，驱动第一、第二液力透平膨胀一体机膨胀端产生动力，驱动其压缩端工作，使得再生后的贫甲醇的压力获得提升，节省了甲醇循环泵的电耗；富甲醇的压力势能经第一、第二液力透平膨胀一体机膨胀端减压后，温度急剧降低，而温度的降低，会大大增加甲醇对二氧化碳的吸收能力，减少贫甲醇的循环量，进而降低了系统的冷量消耗，同时也缩小了设备的体积，可大量节约钢材。甲醇的选择性好，在高压、低温下，对二氧化碳的吸收能力大，且价廉易得，同时又远大于吸收N₂、CO、O₂、Ar等的量。由于烟气对二氧化碳的净化度要求不高，因此甲醇无需热再生，减压解吸就可以满足工艺需求即，吸收了溶质的甲醇在压力降低后，便可实现二氧化碳的解吸再生，且压力降低的越多则二氧化碳解吸的量也越多，进而可以节约装置的热量消耗。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，包括烟气压缩膨胀一体机(1)，烟气压缩膨胀一体机(1)的压缩端入口连接有烟气管道(18)，烟气压缩膨胀一体机(1)的压缩端出口连接有第一水冷器(2)的壳程入口端，第一水冷器(2)的壳程出口端连接有压缩机(3)，压缩机(3)的出口连接有第二水冷器(4)的壳程入口端，第二水冷器(4)的壳程出口端通过高压烟气管道(21)连接有多股流换热器(5)的壳程入口端，多股流换热器(5)的壳程出口端连接有水分离器(6)的入口，水分离器(6)的顶部出口连接有二氧化碳吸收塔(7)的底部气相进料口；

二氧化碳吸收塔(7)的顶部气相出料口通过管道与烟气压缩膨胀一体机(1)膨胀端入口相连，烟气压缩膨胀一体机(1)膨胀出口端连接有多股流换热器(5)的尾气管程入口端，多股流换热器(5)的对应尾气管程出口端接有尾气管道(19)。

2.根据权利要求1所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，还包括第一压力闪蒸罐(11)和第二压力闪蒸罐(13)，所述第一压力闪蒸罐(11)内的压力大于第二压力闪蒸罐(13)内的压力；

所述二氧化碳吸收塔(7)底部液相出料口经甲醇冷却器(8)后连接第一液力透平膨胀一体机(16)的膨胀端入口，第一液力透平膨胀一体机(16)的膨胀端出口连接有第一压力闪蒸罐(11)的进料口；

第一压力闪蒸罐(11)的顶部气相出口连接有多股流换热器(5)的闪蒸气管程入口，多股流换热器(5)的闪蒸气管程出口连接有压缩机(3)的入口；

第一压力闪蒸罐(11)的底部液相出口连接有第二液力透平膨胀一体机(12)的膨胀端入口，第二液力透平膨胀一体机(12)的膨胀端出口连接有第二压力闪蒸罐(13)的入口。

3.根据权利要求2所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，第二压力闪蒸罐(13)的顶部气体出口连接有多股流换热器(5)的二氧化碳管程入口，多股流换热器(5)的二氧化碳管程出口连接有二氧化碳管道(17)；

第二压力闪蒸罐(13)的底部液相出口连接有第二液力透平膨胀一体机(12)的透平端入口。

4.根据权利要求3所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，第二液力透平膨胀一体机(12)透平端出口通过管道与第一液力透平膨胀一体机(16)透平端入口连接。

5.根据权利要求4所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，第一液力透平膨胀一体机(16)透平端出口经过增压泵(10)后连接有二氧化碳吸收塔(7)塔顶液相进料口。

6.根据权利要求5所述的一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，所述的第一水冷器(2)的管程出口、第二水冷器(4)的管程出口和水分离器(6)的下部液体出料口均连接有甲醇换热器(14)的壳程入口，甲醇换热器(14)的壳程出口连接有甲醇水分离塔(15)的进料口。

7.根据权利要求6所述的一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，甲醇水分离塔(15)顶部的出料口连接甲醇换热器(14)的管程入口，甲醇换热器(14)的管程出口连接有第二液力透平膨胀一体机(12)透平端的入口。

8.根据权利要求6所述的一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的甲醇吸收装置，其特征在于，甲醇水分离塔(15)的底部出料口连接出水管道(20)。

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