CN217410284U - 一种新型化学吸收法烟气co2捕集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，包括以吸收塔为中心的吸收段、以解吸塔和再沸器为中心并辅以贫富液换热器以及胺加热回收系统的解吸段和布设在两者之间的回流系统；所述吸收塔底部与所述解吸段的解吸塔顶部之间安装有富液管路；该系统降低烟气中的溶剂蒸汽含量，减少吸收液损失；利用回流系统不同温度的反应物进入下一反应的不同部位进行热量交换，充分利用能源；烟气中CO2捕集和解吸效率高，降低CO2捕集成本。

Description

一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统

技术领域

本实用新型涉及烟气捕集领域，具体涉及一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统。

背景技术

近年来，燃料燃烧使大气环境不断恶化，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。

二氧化碳的捕集与压缩精制成为热点研究课题，对于常规工艺流程，在贫液冷却至适当的反应温度过程中很大一部分热量被冷却水带走，没有实现热能的综合利用，系统能耗大。化学吸收法捕集CO2因其吸收速率快、吸收效率高且工艺简单、技术较为成熟而被广泛使用，并在国内外建设了多个示范评价工程。

但是化学吸收法捕集CO2技术的主要不足之处是再生系统能耗过高，为了减少CO2再生能耗，降低CO2捕集成本，国内外学者正不断对现有流程进行优化与开发，开发新的CO2捕集再生工艺。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，该系统降低烟气中的溶剂蒸汽含量，减少吸收液损失；利用回流系统不同温度的反应物进入下一反应的不同部位进行热量交换，充分利用能源；烟气中CO2捕集和解吸效率高，降低CO2捕集成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：包括以吸收塔为中心的吸收段、以解吸塔和再沸器为中心并辅以贫富液换热器以及胺加热回收系统的解吸段和布设在两者之间的回流系统；所述吸收塔底部与所述解吸段的解吸塔顶部之间安装有富液管路；

烟气从吸收塔底部进入，自下向上流动，与从上部入塔的吸收液形成逆流接触，最终脱碳烟气从吸收塔顶部排出，富CO2吸收液从吸收塔底部经富液管路进入解吸塔，解吸后形成贫液和解吸气，经回流系统处理后，贫液回到贫液吸收塔或解吸塔，解吸气去CO2压缩机。

优选地，所述再沸器安装在所述解吸塔底部一侧，所述再沸器另一端与所述解吸塔中部连接，蒸汽进入再沸器后去凝结水换热器，所述凝结水换热器连接有去除氧器。

优选地，所述富液管路上依次安装有富液泵和贫富液换热器一；所述回流系统包括贫液管路、贫液泵、冷却器一、换热器二和胺回收加热器，所述解吸塔底部另一侧连接有所述贫液管路，所述贫液管路经过所述贫液泵和所述贫富液换热器一后被分成两段管路，一段贫液管路经冷却器一与所述吸收塔顶部相连，另一段贫液管路上依次安装有换热器二、所述凝结水换热器和胺回收加热器，再与所述解吸塔顶部连接。

优选地，所述富液管路上还安装有换热器三，所述换热器三安装在所述富液泵和所述贫富液换热器一之间；所述解吸塔顶部连接有解吸气管路，所述解吸气管路上依次安装有换热器四、所述换热器三、塔顶气冷却器、空冷器、气液分离器、压缩机、所述换热器二和冷却器二，所述冷却器二与下游CO2压缩机管路连接。

优选地，胺补液管路一端与配液罐连接，依次经过胺补液泵、储液罐、上述换热器四，另一端与解吸塔连接；所述气液分离器还与储液罐通过管路相连，解吸气中的冷凝胺液进入储液罐。

优选地，所述吸收塔上部连接有洗涤液泵，将洗涤液泵入塔内；所述吸收塔中部还连接有洗涤液冷却器2，洗涤液冷却器2另一端与洗涤液泵相连，将温度高的洗涤液经冷却后再进入吸收塔顶部。

本实用新型的有益效果在于：

1、为减少溶剂蒸汽随烟气带出而造成吸收液损失，设置洗涤液泵将温度较高的洗涤液经洗涤液冷却器后再次进入吸收塔顶部，降低烟气中的溶剂蒸汽含量；

2、本工艺通过回流系统既利用反应后产物的温度，也可使各反应物的温度得到部分提升，不同温度的反应物进入下一反应的不同部位，再利用放热反应产生的温度，对回流系统中不同途径、不同方式的热交换效率对下一步反应的效果进行提升。

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为本实用新型实施例提供的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统的结构示意图；

附图标记说明：

1、吸收塔；2、洗涤液冷却器；3、洗涤液泵；4、冷却器一；5、富液泵；6、换热器二；7、冷却器二；8、压缩机；9、换热器三；10、胺回收加热器；11、贫液泵；12、贫富液换热器一；13、解吸塔；14、换热器四；15、塔顶气冷却器；16、空冷器；17、再沸器；18、凝结水换热器；19、气液分离器；20、储液罐；21、胺补液泵；22、配液罐。

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。

如图1所示一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，包括吸收段、回流系统和解吸段，吸收段包括吸收塔1，吸收塔1上部连接有洗涤液泵3，将洗涤液泵3入塔内；吸收塔1上还连接有洗涤液冷却器2，洗涤液冷却器2另一端与洗涤液泵3相连。

吸收塔1底部与解吸塔13顶部之间安装有富液管路，管路上依次安装有富液泵5、换热器三9和贫富液换热器一12。

解吸塔13底部一侧连接贫液泵11，经贫富液换热器一12后，贫液管路由被分成两段管路，一段经冷却器一4与吸收塔1顶部相连。另一段管路上依次安装有换热器二6、凝结水换热器18和胺回收加热器10，管路再与解吸塔13顶部连接。

解吸塔13底部另一侧安装有再沸器17，再沸器17另一端与解吸塔13中部连接。再沸器17还与上述的凝结水换热器18连接，凝结水换热器18连接有去除氧器。

解吸塔13顶部解吸气管路上依次安装有换热器四14、换热器三9、塔顶气冷却器15、空冷器16、气液分离器19、压缩机8、上述的换热器二6和冷却器二7。其中气液分离器19还与储液罐20通过管路相连，冷却器二7与下游CO2压缩机管路连接。

配液罐22中的胺补液依次经过胺补液泵21、储液罐20、上述换热器四14进入解吸塔13。

本实用新型工作原理为：

烟气CO2捕集的基本工艺流程主要由三部分组成：以吸收塔1为中心的吸收段；以解吸塔13和再沸器17为中心，辅以贫富液换热器以及胺加热回收系统的解吸段；介于以上两者之间的部分，主要有富CO2气吸收液与回流系统。回流系统主要是因为该放热反应使产物温度较高，回流后与上一反应阶段的产物从不同途径、不同方式分别进行热能交换后，不同温度的反应物进入下一反应的不同部位，再利用放热反应产生的温度。

一、吸收塔1

常压的烟气从吸收塔1底部进入，自下向上流动，与从吸收塔1上部入塔的吸收液形成逆流接触，使CO2得到脱除，脱碳烟气从吸收塔1上方排出，为减少溶剂蒸汽随烟气带出而造成吸收液损失，设置洗涤液泵3将温度较高的洗涤液经洗涤液冷却器2后再次进入吸收塔1顶部，降低烟气中的溶剂蒸汽含量。

吸收CO2后的富液(温度为50～60℃)由塔底经富液泵5后，先由换热器三9与解吸气(温度从100～110℃降至50～60℃)换热后(温度为50～60℃)，再由贫富液换热器一12与解吸塔13底流出部分贫液(温度从100～110℃降至50～60℃)换热后(富液温度为50～60℃)进入解吸塔13顶部。

二、解吸塔13

解吸塔13主要将产生贫液(温度为50～60℃)和解吸气(温度为50～60℃)。

本工艺通过回流系统既利用反应后产物的温度，也可使各反应物的温度得到部分提升，不同温度的反应物进入下一反应的不同部位，再利用放热反应产生的温度，对回流系统中不同途径、不同方式的热交换效率对下一步反应的效果进行提升。

贫液(温度为50～60℃)经塔底被分为两部分：

1、经贫液泵11后(温度为50～60℃)，由贫富液换热器1与富液(温度从50～60℃升至70～80℃)换热后，被分成两部分。一部分经冷却器1后(温度为50～60℃)再次回至吸收塔1顶部再次反应。另一部分由换热器2与经压缩机8后的气体(温度为50～60℃)进行换热(贫液温度从50～60℃升至70～80℃)，再由凝结水换热器18与再沸器17中凝结水(温度为50～60℃)换热后(贫液温度从50～60℃升至70～80℃)进入胺回收加热器10，气体部分(温度为50～60℃)再进入解吸塔13顶部再次进行反应。

2、由再沸器17(蒸汽144℃)加热至110～120℃后回至解吸塔13进行反应。再沸器17中凝结水(温度为120～130℃)经凝结水换热器18与部分贫液(贫液温度从50～60℃升至70～80℃)换热后去除氧器。凝结水换热后温度为50～60℃。

解吸气(温度为80～100℃)由换热器3与胺补液(温度为50～60℃)换热后，解吸气温度从80～100℃降至70～80℃；再由换热器4与富液换热后，解吸气温度从80～100℃降至70～80℃，富液温度从70～80℃升至80～90℃；经塔顶气冷却器15(温度为50～60℃)、空冷器16(温度为50～60℃)后进入气液分离器19。液体部分(温度为50～60℃)进入储液罐20，气体部分则经压缩机8后(温度为50～60℃)由换热器2与部分贫液(贫液温度从50～60℃升至70～80℃)换热后，解吸气温度为50～60℃；再经冷却器2后解吸气温度为50～60℃，去下游CO2压缩机。

配液罐22中胺补液(温度为50～60℃)经胺补液泵21后进入储液罐20，再由换热器3与解吸气(解吸气温度从80～100℃降至70～80℃)换热后(胺补液温度为50～60℃)进入解吸塔13。而新鲜胺液从塔下部胺蒸汽入口进入解吸塔，正常运行过程中胺液有少量损耗(包括降解和随烟气逃逸)，需要间歇性的进行新鲜胺液，但是主要靠循环胺补液供给。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：包括以吸收塔(1)为中心的吸收段、以解吸塔(13)和再沸器(17)为中心的解吸段和布设在两者之间的回流系统；

所述吸收塔(1)底部与所述解吸段的解吸塔(13)顶部通过富液管路连接，两者之间布设有富液管路；所述再沸器(17)安装在所述解吸塔(13)底部一侧，用于将塔底液体循环入塔体中反应；所述回流系统连接于所述吸收塔(1)与所述解吸塔(13)之间及所述解吸塔(13)底部与顶部之间，其上安装有贫富液换热器以及胺加热回收系统。

2.根据权利要求1所述的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：所述再沸器(17)一端与所述解吸塔(13)底部连接，另一端与所述解吸塔(13)中部连接，蒸汽进入再沸器(17)后去凝结水换热器(18)，所述凝结水换热器(18)连接有去除氧器。

3.根据权利要求2所述的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：所述富液管路上依次安装有富液泵(5)和贫富液换热器一(12)；所述回流系统包括贫液回流系统，所述贫液回流系统包括所述解吸塔(13)底部另一侧连接的贫液管路，所述贫液管路上安装有贫液泵(11)、冷却器一(4)、换热器二(6)和胺回收加热器(10)，所述贫液管路经过所述贫液泵(11)和所述贫富液换热器一(12)后被分成两段管路，一段贫液管路经所述冷却器一(4)与所述吸收塔(1)顶部相连，另一段贫液管路上依次安装有换热器二(6)、所述凝结水换热器(18)和胺回收加热器(10)，再与所述解吸塔(13)顶部连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：所述富液管路上还安装有换热器三(9)，所述换热器三(9)安装在所述富液泵(5)和所述贫富液换热器一(12)之间；所述回流系统还包括解析气回流系统，所述解析气回流系统包括所述解吸塔(13)顶部连接的解吸气管路，所述解吸气管路上依次安装有换热器四(14)、所述换热器三(9)、塔顶气冷却器(15)、空冷器(16)、气液分离器(19)、压缩机(8)、所述换热器二(6)和冷却器二(7)，所述冷却器二(7)与下游CO2压缩机管路连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：胺补液管路一端与配液罐(22)连接，依次经过胺补液泵(21)、储液罐(20)、上述换热器四(14)，另一端与解吸塔(13)连接；所述气液分离器(19)还与储液罐(20)通过管路相连，解吸气中的冷凝胺液进入储液罐(20)。

6.如权利要求1所述的一种新型化学吸收法烟气CO2捕集系统，其特征在于：所述吸收塔(1)上部连接有洗涤液泵(3)，将洗涤液泵(3)入塔内；所述吸收塔(1)中部还连接有洗涤液冷却器(2)，洗涤液冷却器(2)另一端与洗涤液泵(3)相连，将温度高的洗涤液经冷却后再进入吸收塔(1)顶部。

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