CN218421925U

CN218421925U - 一种用于燃烧后co2捕集系统的含内置冷却器的解吸装置

Info

Publication number: CN218421925U
Application number: CN202222674050.0U
Authority: CN
Inventors: 徐燕洁; 陈伟; 孙锴; 占顺; 吴可欣
Original assignee: Xizi Clean Energy Equipment Manufacturing Co ltd
Current assignee: Xizi Clean Energy Equipment Manufacturing Co ltd
Priority date: 2022-10-11
Filing date: 2022-10-11
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2032-10-11

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，包括解吸装置塔釜，解吸装置塔釜内包括上部的再生气冷却回收段、中部的CO₂解吸段以及下部的再沸段，解吸装置塔釜外设置有贫富液换热器、气液分离装置和再沸器，吸收剂富液进口管道经贫富液换热器与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂半富液出口经再沸器泵与再沸器的吸收剂半富液进口相连，再沸器底部的吸收剂贫液与二次蒸汽出口与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂贫液出口经热贫液泵与贫富液换热器相连，再生气冷却回收段内设置有冷却器。本实用新型可以高效回收再生气中的吸收剂，并降低常规再生气冷凝回收设备及管路成本，具有良好的应用前景。

Description

一种用于燃烧后CO2捕集系统的含内置冷却器的解吸装置

技术领域

本实用新型涉及CO₂捕集领域，尤其涉及一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置。

背景技术

CO₂捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现双碳目标的重要途径，其中基于化学吸收法的CO₂捕集技术是迄今为止工业化应用最为成熟的CCUS技术。CO₂捕集系统中的两大核心装置分别为吸收以及解吸装置，其中解吸装置基于高温/变压等手段释放CO₂，以达到循环吸收CO₂的目的。专利CN111203073A公开了一种烟气CO₂捕集系统的解吸装置，包括：变径解吸装置，变径解吸装置包括上部再生气热回收段、中部解吸段和下部闪蒸段，冷富液分级流送入变径解吸装置的再生气热回收段，热富液主流送入变径解吸装置的解吸段上部，热富液分级流经蒸汽冷凝水热回收器加热后送入闪蒸段；吸收剂富液经变径解吸装置解吸后产生循环再生热贫液；汽提式再沸器，循环再生热贫液送入汽提式再沸器，被蒸汽加热并产生二次蒸汽和解吸部分CO₂产生废贫液，并分别送入变径解吸装置；蒸汽冷凝水热回收器，通过汽提式再沸器产生的蒸汽冷凝水对热富液分级流进行换热。该解吸装置可以强化气液传热效果、提高汽提式再沸器换热效果和降低碳捕集蒸汽消耗量。专利CN204973536U公开了一种燃煤电厂烟气CO₂捕获再解吸装置，主要由CO₂吸收系统，热交换系统，CO₂再解吸系统和控温系统组成。

但现有的CO₂系统解吸装置出口的CO₂再生气通常需经过冷却器及气液分离装置将再生气中夹带的吸收剂冷凝回收，存在设备布置分散、系统复杂性较高、占地大、CO₂夹带胺液回收率低且回收过程复杂等问题，不利于大规模工业化应用。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型设计了一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，可以降低系统复杂性，提高再生CO₂纯度，减少吸收剂损失。

本实用新型采用如下技术方案：

一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，包括解吸装置塔釜，解吸装置塔釜内包括上部的再生气冷却回收段、中部的CO₂解吸段以及下部的再沸段，解吸装置塔釜外设置有贫富液换热器、气液分离装置和再沸器，吸收剂富液进口管道经贫富液换热器与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂半富液出口经再沸器泵与再沸器的吸收剂半富液进口相连，再沸器底部的吸收剂贫液与二次蒸汽出口与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂贫液出口经热贫液泵与贫富液换热器相连，再生气冷却回收段内设置有冷却器，冷却器的入口连通解吸装置塔釜内，冷却器的出口为CO₂气体的再生气出口，通过管道与气液分离装置的进口相连，气液分离装置的冷凝水出口与解吸装置塔釜侧壁的冷凝水进口相连。

作为优选，所述冷却器包括前端管箱、换热管、壳体和螺旋折流板，前端管箱内两端分隔，前端管箱两端上设置冷却水入口和冷却水出口，换热管两端分别连通冷却水入口和冷却水出口，螺旋折流板包覆在换热管外，壳体底部连通解吸装置塔釜内，壳体上设置壳体出口接管，壳体出口接管连通CO₂气体的再生气出口，前端管箱固定连接壳体。壳体出口接管的直径为0.4-0.6D。

作为优选，所述前端管箱包括管板、管程进口接管、管程出口接管。前端管箱一端与壳体采用螺栓连接，另一端为固定椭圆形封头，管程进口接管连通冷却水入口，管程出口接管连通冷却水出口。管程进口接管直径0.1D-0.5D（D为壳体内径）。

作为优选，所述换热管为U型光滑管，排列方式为正三角形或转角正方形。其直径为19-32 mm。管间距为25-32 mm。

作为优选，所述再生气冷却回收段的壳体直径为中部的CO₂解吸段直径的40%-63%。

作为优选，所述螺旋折流板为双螺旋结构折流板，其螺旋角为10-45º，所述螺旋折流板末端布置在高于所述壳体出口接管80-150 mm。保证CO₂气体从所述壳体出口接管离开解吸装置塔釜。

作为优选，所述再生气冷却回收段内下方设置有液体收集再分布器。

作为优选，所述液体收集再分布器包括升气管、挡液板、导液管和底盘。材质选用不锈钢304L。

作为优选，所述液体收集再分布器类型可为槽式、斜板式、盘式及宝塔式中的一种。

作为优选，所述气液分离装置包括塔体，气液进出口及丝网除沫器。气液分离效率达到95%以上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的含内置冷却器解吸装置，可以高效回收再生气中的吸收剂，并降低常规再生气冷凝回收设备及管路成本，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图2为冷却器的一种结构示意图

其中，1、吸收剂富液，2、再生气，3、CO₂产品气，4、冷凝水，5、冷却水，6、吸收剂半富液，7、二次蒸汽和吸收剂贫液混合物，8、吸收剂贫液；1001、贫富液换热器，1002、解吸装置塔釜，A1、液体收集再分布器，A2、冷却器，1003、气液分离装置，1004、再沸器泵，1005、再沸器，1006、贫液泵。

A21、换热管，A22、壳体，A23、螺旋折流板，A24、CO₂气体的再生气出口，A25、冷却水进口，A26、冷却水出口。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：如图1和图2所示，一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，包括贫富液换热器1001、解吸装置塔釜1002、气液分离装置1003、再沸器泵1004、再沸器1005和贫液泵1006。解吸装置塔釜内包括上部的再生气冷却回收段、中部的CO₂解吸段以及下部的再沸段，吸收剂富液进口管道经贫富液换热器与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂半富液出口经再沸器泵与再沸器的吸收剂半富液进口相连，再沸器底部的吸收剂贫液与二次蒸汽出口与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂贫液出口经热贫液泵与贫富液换热器相连，再生气冷却回收段内顶部有冷却器A2，再生气冷却回收段内下方设置有液体收集再分布器A1。

冷却器包括前端管箱、换热管A21、壳体A22、螺旋折流板A23，前端管箱包括管板、管程进口接管、管程出口接管，管程进口接管连通冷却水入口，管程出口接管连通冷却水出口，换热管两端分别连通冷却水入口A25和冷却水出口A26，冷却水5由冷却水入口进入，通过换热器，从冷却水出口出，螺旋折流板包覆在换热管外，壳体底部连通解吸装置塔釜内，壳体上设置壳体出口接管，壳体出口接管连通CO₂气体的再生气出口A24。

再生气冷却回收段的壳体直径为中部的CO₂解吸段直径的40%-63%。

换热管为U型光滑管，排列方式为正三角形或转角正方形。其直径为19-32 mm。管间距为25-32 mm。

螺旋折流板为双螺旋结构折流板，其螺旋角为10-45º，所述螺旋折流板末端布置在高于所述壳体出口接管80-150 mm。

液体收集再分布器包括升气管、挡液板、导液管和底盘。材质选用不锈钢304L。液体收集再分布器类型可为槽式、斜板式、盘式及宝塔式中的一种。

气液分离装置包括塔体，气液进出口及丝网除沫器。

本实用新型的使用原理为：

烟气经过吸收单元后产生的冷的吸收剂富液1，冷的吸收剂富液1经过贫富液换热器1001加热后变为热的吸收剂富液进入含内置冷却器解吸装置塔釜1002，再生气经过再生气冷却回收装置A2冷却再生气2及回收冷凝水4，冷凝水4经液体收集再分布器A1回到塔内。冷却后的再生气2经气液分离装置1003再回收部分冷凝水4，得到CO₂产品气3。

吸收剂半富液6经过再沸器泵1004进入再沸器1005与外来热源进行换热，产生二次蒸汽和吸收剂贫液混合物7回到解吸装置塔釜1002解吸CO₂。解吸CO₂后热的吸收剂贫液8经过贫液泵1006与冷的吸收剂富液1在贫富液换热器1001中换热后，回到吸收装置。热的吸收剂富液通过贫富液换热器1001中换热后送入解吸装置塔釜1002解吸CO₂。

解吸装置塔釜包括上部的再生气冷却回收段、中部的CO₂解吸段以及下部的再沸段。冷的吸收剂富液1经过CO₂解吸段后送入下部的再沸段，与冷凝水4再沸后产生的二次蒸汽自上而下接触，生成产品气CO₂；所述CO₂产品气自下而上经过上部再生气冷却回收段和气液分离装置冷却回收水蒸气并送出整个解吸装置。

下例为2万吨烟气CO₂捕集系统的解吸装置，富液流经过程为：

吸收剂富液流量为47.9 t/h，温度为46.3 ℃，吸收剂负荷为0.500 mol CO₂/mol胺。吸收剂富液经过贫富液换热器后加热至91.5 ℃，热的吸收剂富液送入至解吸装置中进行解吸，自上而下到达解吸装置塔釜，此时吸收剂贫液温度为110.6℃，吸收剂负荷为0.235mol CO₂/mol胺。热的吸收剂贫液经过贫富液换热器降温至54.0 ℃，后经过贫液冷却器后返回吸收装置。

解吸出的CO₂再生气流量为3.4 t/h，温度为92.7℃，此时再生气中CO₂组分质量分率为71.3%，含水量为28.5%。再生气经过再生气冷却回收段后回收97.2%冷凝水，此时经过冷却回收后的CO₂产品气流量为2.5 t/h，温度为28.2 ℃，CO₂纯度为98.6%。内置冷却器所需冷却水为76.0 t/h，冷却器热负荷为718.8 kW。

可见，与现有技术相比，本实用新型所提供的含内置冷却器的解吸装置，可以高效回收再生气中的吸收剂，并降低常规再生气冷凝回收设备及管路成本，具有良好的应用前景。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，包括解吸装置塔釜，其特征是，所述解吸装置塔釜内包括上部的再生气冷却回收段、中部的CO₂解吸段以及下部的再沸段，解吸装置塔釜外设置有贫富液换热器、气液分离装置和再沸器，吸收剂富液进口管道经贫富液换热器与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂半富液出口经再沸器泵与再沸器的吸收剂半富液进口相连，再沸器底部的吸收剂贫液与二次蒸汽出口与解吸装置塔釜相连，解吸装置塔釜的吸收剂贫液出口经热贫液泵与贫富液换热器相连，再生气冷却回收段内设置有冷却器，冷却器的入口连通解吸装置塔釜内，冷却器的出口为CO₂气体的再生气出口，通过管道与气液分离装置的进口相连，气液分离装置的冷凝水出口与解吸装置塔釜侧壁的冷凝水进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述冷却器包括前端管箱、换热管、壳体和螺旋折流板，前端管箱内两端分隔，前端管箱两端上设置冷却水入口和冷却水出口，换热管两端分别连通冷却水入口和冷却水出口，螺旋折流板包覆在换热管外，壳体底部连通解吸装置塔釜内，壳体上设置壳体出口接管，壳体出口接管连通CO₂气体的再生气出口，前端管箱固定连接壳体。

3.根据权利要求2所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述前端管箱包括管板、管程进口接管、管程出口接管，前端管箱一端与壳体采用螺栓连接，另一端为固定椭圆形封头，管程进口接管连通冷却水入口，管程出口接管连通冷却水出口。

4.根据权利要求2所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述换热管为U型光滑管，排列方式为正三角形或转角正方形。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述再生气冷却回收段的壳体直径为中部的CO₂解吸段直径的40%-63%。

6.根据权利要求3所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述螺旋折流板为双螺旋结构折流板，其螺旋角为10-45º，所述螺旋折流板末端布置在高于所述壳体出口接管80-150 mm。

7.根据权利要求1所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述再生气冷却回收段内下方设置有液体收集再分布器。

8.根据权利要求7所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述液体收集再分布器包括升气管、挡液板、导液管和底盘。

9.根据权利要求7所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述液体收集再分布器类型可为槽式、斜板式、盘式及宝塔式中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种用于燃烧后CO₂捕集系统的含内置冷却器的解吸装置，其特征是，所述气液分离装置包括塔体，气液进出口及丝网除沫器。