CN220573083U - 一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，包括预处理装置，其高炉煤气进气口与原始高炉煤气管路相连通，高炉煤气排气口与二氧化碳吸收塔的煤气进气口相连通，吸收塔的吸收剂出口与分相器入口相连通，分相器的二氧化碳富相输送口与贫富液换热器的冷流体入口相连通，热流体出口与解吸塔的二氧化碳富相入口相连通，解吸塔的二氧化碳出气口与冷凝器的热气体入口相连通，冷凝器的热气体出口与压缩机的气体入口相连通，压缩机气体出口与二氧化碳储存罐的二氧化碳气体入口相连通；再生贫液从解吸塔的第一二氧化碳贫液出口依次经过贫富液换热器、混合器与冷却器，流入二氧化碳吸收塔内；本实用新型减少吸收剂损耗，具有降低系统再生能耗的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统。
背景技术
在全球工业碳排放中，钢铁行业碳排放量最大，占工业总碳排放的28％，占全球碳排放总量的6.7％，平均生产1吨钢排放1.8吨CO2。从钢铁生产工艺流程分析，高炉煤气是最大的碳排放源，约占钢铁厂碳排放总量的69％。因此，针对高炉煤气开展碳捕集对钢铁行业的碳减排具有重要意义。而当前针对高炉煤气的碳捕集的工艺还在积极的探索研究阶段。
目前，已经工业示范应用的工业烟气二氧化碳捕集系统主要由二氧化碳吸收塔、贫富液换热器及二氧化碳解吸塔组成，通常采用传统有机胺溶液为吸收剂，在二氧化碳吸收塔中进行二氧化碳捕集，吸收二氧化碳后的吸收剂由富液泵抽送至贫富液换热器，经换热升温后的二氧化碳富液被送至二氧化碳解吸塔进行解吸，解吸后形成的二氧化碳进行压缩存储，解吸后形成的二氧化碳贫液经贫富液换热器降温返回至二氧化碳吸收塔进行循环吸收。由于现有二氧化碳捕集系统中的全部吸收剂参与吸收-再生循环，从而导致系统再生能耗大，运行成本高的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，通过在二氧化碳吸收塔后增设分相器，能够分离吸收二氧化碳后所形成的二氧化碳贫富相，仅需对二氧化碳富相进行解吸再生，显著降低吸收剂的再生能耗；通过增设混合器，能将经过分相器分离出来的二氧化碳贫相和经过二氧化碳解吸塔解吸后的二氧化碳贫液进行回收循环利用，同时能减少吸收剂的损耗，从而具有降低系统再生能耗的特点。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，包括预处理装置2，所述预处理装置2底部的高炉煤气进气口34与原始高炉煤气管路1相连通，预处理装置2顶部设置的高炉煤气排气口35与二氧化碳吸收塔4底部一侧设置的煤气进气口36相连通，二氧化碳吸收塔4底部的吸收剂出口37与分相器7的分相器入口38相连通，分相器7的二氧化碳富相输送口39与贫富液换热器18的冷流体入口40相连通，贫富液换热器18的热流体出口41与二氧化碳解吸塔20的二氧化碳富相入口42相连通，二氧化碳解吸塔20的二氧化碳出气口43与冷凝器22的第一热气体入口44相连通，冷凝器22的第一热气体出口45与压缩机24的气体入口46相连通，压缩机24的气体出口47与二氧化碳储存罐26的二氧化碳气体入口48相连通；
所述分相器7的二氧化碳贫相输送口49与混合器11的二氧化碳贫相入口50相连通，混合器11的混合液出口51与冷却器13的第二热气体入口52相连通，冷却器13的第二热气体出口53与二氧化碳吸收塔4的吸收剂入口54相连通，形成循环回路。
所述二氧化碳吸收塔4顶部设置的高炉煤气净化后气体排出口55与脱碳煤气管路5相连通。
所述二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳贫液出口56与贫富液换热器18的热流体入口57相连通，所述贫富液换热器18的冷流体出口58与混合器11的第一二氧化碳贫液入口59相连通。
所述二氧化碳解吸塔20的第二二氧化碳贫液出口60与再沸器32的第二二氧化碳贫液入口61相连通，再沸器32的气液两相出口62与二氧化碳解吸塔20上方一侧设置的气液两相入口63相连通。
所述分相器7的二氧化碳富相输送口39通过富液泵16与贫富液换热器18的冷流体入口40相连通。
所述分相器7的二氧化碳贫相输送口49通过第一贫液泵9与混合器11的二氧化碳贫相入口50相连通。
所述二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳贫液出口56通过第二贫液泵28与贫富液换热器18的热流体入口57相连通。
相较于现有技术，本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型在二氧化碳吸收塔4后增设分相器7，用于分离吸收剂在吸收二氧化碳后形成的二氧化碳贫富相，仅需对二氧化碳富相进行解吸，可减小再生吸收剂体积，能显著降低吸收剂的再生能耗；通过增设混合器11，能将经过分相器7分离出来的二氧化碳贫相和经过二氧化碳解吸塔20解吸后的二氧化碳贫液进行回收循环利用，同时能减少吸收剂的损耗。
2、本实用新型经过预处理装置2后高炉煤气的温度在40-60℃，且二氧化碳吸收塔4的进气温度设计在40-60℃，与钢厂现有高炉煤气预处理装置具有良好适配度。
综上所述，本实用新型采用了特色的结构形式，其与钢厂现有高炉煤气预处理装置具有良好适配度，而且能合理循环利用吸收剂，减少吸收剂的损耗，同时再生吸收剂体积减小，能显著降低吸收剂的再生能耗。
附图说明
图1为本实用新型的系统流程图。
其中：1、原始高炉煤气管路；2、预处理装置；3、净化后煤气管路；4、二氧化碳吸收塔；5、脱碳煤气管路；6、吸收剂管路；7、分相器；8、贫相第一管路；9、第一贫液泵；10、贫相第二管路；11、混合器；12、混合液第一管路；13、冷却器；14、混合液第二管路；15、富相第一管路；16、富液泵；17、富相第二管路；18、贫富液换热器；19、富相第三管路；20、二氧化碳解吸塔；21、二氧化碳第一管路；22、冷凝器；23、二氧化碳第二管路；24、压缩机；25、二氧化碳第三管路；26、二氧化碳储存罐；27、贫液第一管路；28、第二贫液泵；29、贫液第二管路；30、贫液第三管路；31、贫液第四管路；32、再沸器；33、贫液第五管路；34、高炉煤气进气口；35、高炉煤气排气口；36、煤气进气口；37、吸收剂出口；38、分相器入口；39、二氧化碳富相输送口；40、冷流体入口；41、热流体出口；42、二氧化碳富相入口；43、二氧化碳出气口；44、第一热气体入口；45、第一热气体出口；46、气体入口；47、气体出口；48、二氧化碳气体入口；49、二氧化碳贫相输送口；50、二氧化碳贫相入口；51、混合液出口；52、第二热气体入口；53、第二热气体出口；54、吸收剂入口；55、高炉煤气净化后气体排出口；56、第一二氧化碳贫液出口；57、热流体入口；58、冷流体出口；59、第一二氧化碳贫液入口；60、第二二氧化碳贫液出口；61、第二二氧化碳贫液入口；62、气液两相出口；63、气液两相入口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步介绍。
如图1所示，一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，包括预处理装置2，所述预处理装置2底部的高炉煤气进气口34与原始高炉煤气管路1相连通，所述预处理装置2顶部设置的高炉煤气排气口35通过净化后煤气管路3与二氧化碳吸收塔4底部一侧设置的煤气进气口36相连通，二氧化碳吸收塔4底部的吸收剂出口37通过吸收剂管路6与分相器7的分相器入口38相连通，分相器7的二氧化碳富相经二氧化碳富相输送口39依次通过富相第一管路15和富相第二管路17与贫富液换热器18的冷流体入口40相连通，所述富相第一管路15和富相第二管路17之间设置有富液泵16，贫富液换热器18的热流体出口41通过富相第三管路19与二氧化碳解吸塔20的二氧化碳富相入口42相连通，二氧化碳解吸塔20的二氧化碳出气口43通过二氧化碳第一管路21与冷凝器22的第一热气体入口44相连通，冷凝器22的第一热气体出口45通过二氧化碳第二管路23与压缩机24的气体入口46相连通，压缩机24的气体出口47通过二氧化碳第三管路25与二氧化碳储存罐26的二氧化碳气体入口48相连通。
所述分相器7的二氧化碳贫相经二氧化碳贫相输送口49依次通过贫相第一管路8和贫相第二管路10与混合器11的二氧化碳贫相入口50相连通，贫相第一管路8和贫相第二管路10之间设置有第一贫液泵9，混合器11的混合液出口51通过混合液第一管路12与冷却器13的第二热气体入口52相连通，冷却器13的第二热气体出口53通过混合液第二管路14与二氧化碳吸收塔4的吸收剂入口54相连通，形成循环回路。
所述二氧化碳吸收塔4顶部设置的高炉煤气净化后气体排出口55与脱碳煤气管路5相连通，高炉煤气经过处理净化后可达标排放。
所述二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳贫液出口56依次通过贫液第一管路27和贫液第二管路29与贫富液换热器18的热流体入口57相连通，贫液第一管路27和贫液第二管路29之间设置有第二贫液泵28，所述贫富液换热器18的冷流体出口58通过贫液第三管路30与混合器11的第一二氧化碳贫液入口59相连通，混合器11的混合液出口51通过混合液第一管路12与冷却器13的第二热气体入口52相连通，冷却器13的第二热气体出口53通过混合液第二管路14与二氧化碳吸收塔4的吸收剂入口54相连通，形成循环回路。
所述二氧化碳解吸塔20的第二二氧化碳贫液出口60通过贫液第四管路31与再沸器32的第二二氧化碳贫液入口61相连通，再沸器32的气液两相出口62与通过贫液第五管路33与二氧化碳解吸塔20上方一侧设置的气液两相入口63相连通，气相由二氧化碳解吸塔20的二氧化碳出气口43通过二氧化碳第一管路21与冷凝器22的第一热气体入口44相连通，液相由二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳贫液出口56依次通过贫液第一管路27和贫液第二管路29与贫富液换热器18的热流体入口57相连通，形成回路。
所述两相吸收剂是由三级胺或醇类或醚类或离子液体这类具有相变潜力的试剂与一级胺或二级胺等具有高反应活性的有机胺类中的一种或多种胺混合而成；
所述三级胺通常为N,N-二乙氨基乙醇(DEEA)或N,N-二甲基环己胺(DMCA)；
所述一级胺为乙醇胺(MEA)或羟乙基乙二胺(AEEA)或二乙烯三胺(DETA)或三乙烯四胺(TETA)。
本实用新型的工作原理为：
(1)原始高炉煤气管路1的煤气经过预处理装置2达到脱硫除尘降温的效果，从预处理装置2排出的煤气经过净化后的煤气管路3进入二氧化碳吸收塔4的底部，进入二氧化碳吸收塔4的煤气由下而上与二氧化碳吸收剂接触，煤气中的二氧化碳与吸收剂在二氧化碳吸收塔4内部发生反应，其中部分二氧化碳被两相吸收剂吸收，其余煤气成分由二氧化碳吸收塔4顶部经过脱碳煤气管路5排出；
(2)吸收二氧化碳后的吸收剂会形成互不相溶的两相，由吸收剂管路6输送，进入分相器7后吸收剂会分成上下两层，上层为贫相，下层为富相，由两条管路分别输送；
(3)贫相通过贫相第一管路8输送至第一贫液泵9，由第一贫液泵9抽出的贫相经过贫相第二管路10进入混合器11，经过混合后的贫相通过混合液第一管路12进入冷却器13，冷却后的贫相由混合液第二管路14返回二氧化碳吸收塔4，在吸收塔内喷淋，通过填料缓慢流下，该工段引入二氧化碳吸收塔4内的两相吸收剂与煤气中二氧化碳充分接触反应，生成富液流至二氧化碳吸收塔4塔底，进行循环吸收二氧化碳；
(4)富相由富相第一管路15输送至富液泵16，由富液泵16抽出的富相经过富相第二管路17进入贫富液换热器18中进行热交换，将富相的温度升至解吸温度后，由富相第三管路19输送至二氧化碳解吸塔20，部分二氧化碳在二氧化碳解吸塔20上部经过在塔内填料表面传质，使富相中含有的中间产物分解，进行第一步解吸，生成大量二氧化碳和二氧化碳贫液，二氧化碳由二氧化碳解吸塔20顶部的二氧化碳出气口43通过二氧化碳第一管路21排出；
(5)由二氧化碳解吸塔20顶部排出的再生气体含有高浓度二氧化碳，经过冷凝器22降温后，含有饱和水蒸气的高浓度二氧化碳气流由二氧化碳第二管路23输送至压缩机24，经过压缩后得到高纯度二氧化碳，通过二氧化碳第三管路25输送至二氧化碳储存罐26中进行回收利用；
(6)完成上述解吸过程后的再生贫液由二氧化碳解吸塔20底部排出，由贫液第一管路27输送至第二贫液泵28，由第二贫液泵28抽出的贫液通过贫液第二管路29进入贫富液换热器18中进行热交换，将再生贫液的温度降至吸收温度，通过贫液第三管路30进入混合器11后经冷却器13进入二氧化碳吸收塔4，如此循环吸收捕集二氧化碳；
(7)如工况波动，温度无法达到时，吸收剂通过贫液第四管路31进入再沸器32中再次加热，通过贫液第五管路33再次导入二氧化碳解吸塔20上部，由上而下喷淋，再次经过再生塔内部填料层，使中间产物再次解吸，释放出剩余二氧化碳，释放出的二氧化碳由二氧化碳解吸塔20顶部排出，进行上述步骤(5)，得到高纯度二氧化碳进行回收利用。
Claims (7)
1.一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，包括预处理装置(2)，其特征在于：所述预处理装置(2)底部的高炉煤气进气口(34)与原始高炉煤气管路(1)相连通，预处理装置(2)顶部设置的高炉煤气排气口(35)与二氧化碳吸收塔(4)底部一侧设置的煤气进气口(36)相连通，二氧化碳吸收塔(4)底部的吸收剂出口(37)与分相器(7)的分相器入口(38)相连通，分相器(7)的二氧化碳富相输送口(39)与贫富液换热器(18)的冷流体入口(40)相连通，贫富液换热器(18)的热流体出口(41)与二氧化碳解吸塔(20)的二氧化碳富相入口(42)相连通，二氧化碳解吸塔(20)的二氧化碳出气口(43)与冷凝器(22)的第一热气体入口(44)相连通，冷凝器(22)的第一热气体出口(45)与压缩机(24)的气体入口(46)相连通，压缩机(24)的气体出口(47)与二氧化碳储存罐(26)的二氧化碳气体入口(48)相连通；
所述分相器(7)的二氧化碳贫相输送口(49)与混合器(11)的二氧化碳贫相入口(50)相连通，混合器(11)的混合液出口(51)与冷却器(13)的第二热气体入口(52)相连通，冷却器(13)的第二热气体出口(53)与二氧化碳吸收塔(4)的吸收剂入口(54)相连通，形成循环回路。
2.根据权利要求1所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述二氧化碳吸收塔(4)顶部设置的高炉煤气净化后气体排出口(55)与脱碳煤气管路(5)相连通。
3.根据权利要求1所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第一二氧化碳贫液出口(56)与贫富液换热器(18)的热流体入口(57)相连通，所述贫富液换热器(18)的冷流体出口(58)与混合器(11)的第一二氧化碳贫液入口(59)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第二二氧化碳贫液出口(60)与再沸器(32)的第二二氧化碳贫液入口(61)相连通，再沸器(32)的气液两相出口(62)与二氧化碳解吸塔(20)上方一侧设置的气液两相入口(63)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述分相器(7)的二氧化碳富相输送口(39)通过富液泵(16)与贫富液换热器(18)的冷流体入口(40)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述分相器(7)的二氧化碳贫相输送口(49)通过第一贫液泵(9)与混合器(11)的二氧化碳贫相入口(50)相连通。
7.根据权利要求3所述的一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第一二氧化碳贫液出口(56)通过第二贫液泵(28)与贫富液换热器(18)的热流体入口(57)相连通。
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| CN202321839786.7U Active CN220573083U (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 一种基于两相吸收剂的高炉煤气中二氧化碳捕集系统 |
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-
2023
- 2023-07-13 CN CN202321839786.7U patent/CN220573083U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |