CN216909762U - 一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于双碳治理领域，涉及尿素制备技术，用于解决现有技术只适合从低浓度二氧化碳废气中回收二氧化碳，且流程复杂，操作成本高的问题，具体是一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，包括脱附模块、合成模块以及分解模块，所述脱附模块包括转轮机，所述转轮机输入端连接有冷风机与加湿洗涤塔，所述加湿洗涤塔的输入端设置有吸风机，所述转轮机的废气管与排放烟囱相连接，所述转轮机包括脱附区域、冷却区域以及吸附区域，本实用新型采用碳酸钙作为吸附剂，安全性能好，采用热气流再生时不易发生着火现象；采用碳酸钙作为吸附剂，再生温度可以提高；设备阻力低，运行成本低，且吸附后尾气中二氧化碳的浓度稳定，便于控制。

Description

一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统

技术领域

本实用新型属于双碳治理领域，具体是一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统。

背景技术

建设、完善与运行能源管理体系和碳排放管理体系，是节能减碳的重要手段，是运用现代管理思想，借鉴成熟管理模式，将过程分析方法、系统工程原理和策划、实施、检查、改进循环管理理念引入企业能源和碳排放管理。

现有技术中使用溶剂对二氧化碳进行吸收和解吸，二氧化碳浓度可达98％以上。该法只适合于从低浓度二氧化碳废气中回收二氧化碳，且流程复杂，操作成本高。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统；

本实用新型需要解决的技术问题为：现有技术只适合从低浓度二氧化碳废气中回收二氧化碳，且流程复杂，操作成本高。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，包括脱附模块、合成模块以及分解模块，所述脱附模块包括转轮机，所述转轮机输入端连接有冷风机与加湿洗涤塔，所述加湿洗涤塔的输入端设置有吸风机，所述转轮机的废气管与排放烟囱相连接，所述转轮机包括脱附区域、冷却区域以及吸附区域；

所述合成模块包括第一冷凝器，所述第一冷凝器输入端与转轮机的输出端相连接，第一冷凝器的输出端设置有干燥器，干燥器的输出端与二氧化碳储存罐相连接，二氧化碳储存罐输出端设置有二氧化碳压缩机，二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，所述二氧化碳压缩机输出端设置有尿素合成塔；

所述分解模块包括一级分解塔与二级分解塔，一级分解塔与尿素合成塔相连接，所述二级分解塔连接有闪蒸机与第二冷凝器，所述闪蒸机与第二冷凝器的输出端之间设置有尾气吸收塔，所述尾气吸收塔输出端设置有解吸塔。

进一步地，第一冷凝器是一个管壳式换热器，物料走第一冷凝器的管内，管间走水用以副产蒸汽，通过副产蒸汽压力高低对氨和二氧化碳的冷凝程度进行调节。

进一步地，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。

进一步地，所述合成塔内设有若干个防止物料在塔内返混的塔板，若干个塔板形成多个串联的反应器，所述尿素合成塔输入端设置有液氨缓冲罐，液氨缓冲罐中的液氨由液氨储存罐提供，液氨储存罐与液氨缓冲罐之间还设置有液氨过滤器。

进一步地，所述闪蒸机输出端设置有蒸发浓缩机，蒸发浓缩机输出端设置有造粒机，尿素成品由造粒机生成；所述第二冷凝器还连接有一级吸收塔，一级吸收塔输出端设置有氨冷凝器，氨冷凝器连接有氨回收罐。

进一步地，一级吸收塔的循环泵打出的氨水分成三路，一路进入一级吸收塔作吸收剂，一路作蒸发浓缩机气相管线的冲洗用水，一路进入蒸发浓缩机作冲洗用水。由解吸塔的给料泵打出的氨水也分成三路：一路去精馏塔气相，一路与解吸塔气相混合回流冲洗第二冷凝器，一路经解吸塔换热器，加热后送到解吸塔上部。

本实用新型具备下述有益效果：

1、采用碳酸钙作为吸附剂，安全性能好，采用热气流再生时不易发生着火现象；采用碳酸钙作为吸附剂，再生温度可以提高；设备阻力低，运行成本低，且吸附后尾气中二氧化碳的浓度稳定，便于控制；

2、设备体积和占地面积小；二氧化碳汽提压力较低、效率高，因此只需低压分解而不需中压分解也能满足生产要求；汽提法工艺改进后，采用高压下原料气体的脱氢技术，杜绝了工艺过程的燃爆危险性，在高压洗涤器后设吸收塔吸收高压工序未凝气，减少了尿素装置的消耗；采用该工艺技术的尿素装置，工艺流程短，设备少，生产稳定，消耗低。

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为本实用新型整体结构示意图。

图中：1、转轮机；2、冷风机；3、加湿洗涤塔；4、吸风机；5、第一冷凝器；6、干燥器；7、二氧化碳储存罐；8、二氧化碳压缩机；9、尿素合成塔；10、液氨缓冲罐；11、液氨过滤器；12、一级分解塔；13、二级分解塔；14、闪蒸机；15、第二冷凝器；16、尾气吸收塔；17、解吸塔；18、蒸发浓缩机；19、造粒机；20、一级吸收塔；21、氨冷凝器；22、氨回收罐。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，包括脱附模块、合成模块以及分解模块，脱附模块包括转轮机1，转轮机1输入端连接有冷风机2与加湿洗涤塔3，加湿洗涤塔3的输入端设置有吸风机4，转轮机1的废气管与排放烟囱相连接，转轮机1包括脱附区域、冷却区域以及吸附区域。

合成模块包括第一冷凝器5，第一冷凝器5是一个管壳式换热器，物料走第一冷凝器5的管内，管间走水用以副产蒸汽，通过副产蒸汽压力高低对氨和二氧化碳的冷凝程度进行调节，第一冷凝器5输入端与转轮机1的输出端相连接，第一冷凝器5的输出端设置有干燥器6，干燥器6的输出端与二氧化碳储存罐7相连接，二氧化碳储存罐7输出端设置有二氧化碳压缩机8，二氧化碳压缩机8设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机8压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空，二氧化碳压缩机8输出端设置有尿素合成塔9，合成塔内设有若干个防止物料在塔内返混的塔板，若干个塔板形成多个串联的反应器，尿素合成塔9输入端设置有液氨缓冲罐10，液氨缓冲罐10中的液氨由液氨储存罐提供，液氨储存罐与液氨缓冲罐10之间还设置有液氨过滤器11，尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到180--185℃，经过溢流管从塔下出口排出，经过尿素合成塔9出液阀汽提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中，沿管壁成液膜下降，分配器液位高低，起着自动调节各管内流量的作用，混合液在气提管均匀分配并在内壁形成液膜下降，内壁液膜是非常重要的，否则气提管将遭到腐蚀，由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇，气提管外以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被气提气蒸出和分解，从塔顶排出，混合液及少量未分解的甲铵从塔底排出，气提塔出液温度控制在165--174℃之间。塔底液位控制在40--80％左右，以防止二氧化碳气体随着液体流至低压分解工段造成低压设备超压。

分解模块包括一级分解塔12与二级分解塔13，一级分解塔12与尿素合成塔9相连接，二级分解塔13连接有闪蒸机14与第二冷凝器15，闪蒸机14与第二冷凝器15的输出端之间设置有尾气吸收塔16，尾气吸收塔16输出端设置有解吸塔17；

闪蒸机14输出端设置有蒸发浓缩机18，蒸发浓缩机18输出端设置有造粒机19，尿素成品由造粒机19生成；第二冷凝器15还连接有一级吸收塔20，一级吸收塔20的循环泵打出的氨水分成三路，一路进入一级吸收塔20作吸收剂，一路作蒸发浓缩机18气相管线的冲洗用水，一路进入蒸发浓缩机18作冲洗用水。由解吸塔17的给料泵打出的氨水也分成三路：一路去精馏塔气相，一路与解吸塔17气相混合回流冲洗第二冷凝器15，一路经解吸塔17换热器，加热后送到解吸塔17上部，一级吸收塔20输出端设置有氨冷凝器21，氨冷凝器21连接有氨回收罐22。

实施例二

一种双碳治理碳捕捉回收再利用方法，包括以下步骤：

步骤一：利用外部设备将圆筒形瓦楞形态的二氧化碳吸收剂的两端面分为吸收、再生、冷却区域，使圆筒形的蜂窝吸收剂旋转，向吸收区域输送50～80℃范围的燃烧废气，同时将150～180℃范围的水蒸气向再生区域供给，通过瓦楞吸收剂的二氧化碳的分离反应得到高浓度浓缩的二氧化碳；

步骤二：尿素合成反应液温度上升到180--185℃，混合液在气提管均匀分配并在内壁形成液膜下降，导入的二氧化碳气体在管内与合成反应液逆流相遇，气提管外以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被气提气蒸出和分解；

步骤三：合成塔顶排出的气体中的氨和二氧化碳用加压后的甲铵液冷凝吸收，然后经第一冷凝器5再返回合成塔，不冷凝的惰性气体和氨气通过加湿洗涤器排出高压系统，甲铵吸收冷凝的热量被管间的调温冷却水带走，调温水从110℃升到125℃，并由加湿洗涤器循环水冷却器调节到110--120℃，经高压洗涤器循环水泵循环使用。

一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，工作时，利用外部设备将圆筒形瓦楞形态的二氧化碳吸收剂的两端面分为吸收、再生、冷却区域，使圆筒形的蜂窝吸收剂旋转；尿素合成反应液温度上升到180--185℃，混合液在气提管均匀分配并在内壁形成液膜下降，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被气提气蒸出和分解；合成塔顶排出的气体中的氨和二氧化碳用加压后的甲铵液冷凝吸收，然后经第一冷凝器5再返回合成塔。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，包括脱附模块、合成模块以及分解模块，其特征在于，所述脱附模块包括转轮机(1)，所述转轮机(1)输入端连接有冷风机(2)与加湿洗涤塔(3)，所述加湿洗涤塔(3)的输入端设置有吸风机(4)，所述转轮机(1)的废气管与排放烟囱相连接，所述转轮机(1)包括脱附区域、冷却区域以及吸附区域；

所述合成模块包括第一冷凝器(5)，所述第一冷凝器(5)输入端与转轮机(1)的输出端相连接，第一冷凝器(5)的输出端设置有干燥器(6)，干燥器(6)的输出端与二氧化碳储存罐(7)相连接，二氧化碳储存罐(7)输出端设置有二氧化碳压缩机(8)，二氧化碳压缩机(8)设有中间冷凝器和分离器，所述二氧化碳压缩机(8)输出端设置有尿素合成塔(9)；

所述分解模块包括一级分解塔(12)与二级分解塔(13)，一级分解塔(12)与尿素合成塔(9)相连接，所述二级分解塔(13)连接有闪蒸机(14)与第二冷凝器(15)，所述闪蒸机(14)与第二冷凝器(15)的输出端之间设置有尾气吸收塔(16)，所述尾气吸收塔(16)输出端设置有解吸塔(17)。

2.根据权利要求1所述的一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，其特征在于，第一冷凝器(5)是一个管壳式换热器，物料走第一冷凝器(5)的管内，管间走水用以副产蒸汽，通过副产蒸汽压力高低对氨和二氧化碳的冷凝程度进行调节。

3.根据权利要求1所述的一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，其特征在于，二氧化碳压缩机(8)压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。

4.根据权利要求1所述的一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，其特征在于，所述合成塔内设有若干个防止物料在塔内返混的塔板，若干个塔板形成多个串联的反应器，所述尿素合成塔(9)输入端设置有液氨缓冲罐(10)，液氨缓冲罐(10)中的液氨由液氨储存罐提供，液氨储存罐与液氨缓冲罐(10)之间还设置有液氨过滤器(11)。

5.根据权利要求1所述的一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，其特征在于，所述闪蒸机(14)输出端设置有蒸发浓缩机(18)，蒸发浓缩机(18)输出端设置有造粒机(19)，尿素成品由造粒机(19)生成；所述第二冷凝器(15)还连接有一级吸收塔(20)，一级吸收塔(20)输出端设置有氨冷凝器(21)，氨冷凝器(21)连接有氨回收罐(22)。

6.根据权利要求5所述的一种双碳治理碳捕捉回收再利用系统，其特征在于，一级吸收塔(20)的循环泵打出的氨水分成三路，一路进入一级吸收塔(20)作吸收剂，一路作蒸发浓缩机(18)气相管线的冲洗用水，一路进入蒸发浓缩机(18)作冲洗用水；由解吸塔(17)的给料泵打出的氨水也分成三路：一路去精馏塔气相，一路与解吸塔(17)气相混合回流冲洗第二冷凝器(15)，一路经解吸塔(17)换热器，加热后送到解吸塔(17)上部。

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