CN220737039U - 一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于碳捕集领域，尤其涉及一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统。本实用新型提供的系统包括：胺液吸收设备，其上设置有含碳烟气进口、脱碳烟气出口、贫液进口和富液出口；胺液再生设备，其上设置有富液进口、晶型控制剂加料口、石灰浆加料口、贫液出口和纳米碳酸钙粗料出口；胺液吸收设备的贫液进口与胺液再生设备的贫液出口相连，胺液吸收设备的富液出口与胺液再生设备的富液进口相连。本实用新型提供的系统在富液再生的过程中无需加热，大大降低了能耗，且石灰浆与有机胺液反应不会引入其他杂质离子，不影响有机胺的循环利用；同时，通过在富液再生中引入晶形控制剂，大大提升副产物中纳米碳酸钙的生成效率，提升副产品的附加值。
Description
技术领域
本实用新型属于碳捕集领域，尤其涉及一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统。
背景技术
CO2捕集、利用与封存技术(CCUS技术)，是一项新兴的、具有较大潜力减排CO2的技术，而CO2捕集技术是CCUS技术的重要一环，包括吸收分离技术、吸附分离技术和膜分离技术等。其中吸收分离技术最为成熟，且实现了大规模商业化应用，有望被广泛应用于石油、天然气、电厂等CO2分离的化学工业中。
吸收分离技术多采用有机胺作为核心吸收材料，包括伯胺、仲胺、叔胺和空间位阻胺等。这些有机胺能与CO2反应生成碳酸盐、碳酸氢盐或氨基甲酸盐等不稳定盐类，吸收CO2后的富胺溶液经过再生后循环利用，再生的同时实现CO2解吸富集。有机胺的再生方式是影响工艺能耗的主要因素，目前的再生方法主要为汽提高温解吸法，该方法以解吸塔的方式对有机胺富液进行再生，具体过程包括：使用加热器对解吸塔中的富液进行加热，加热后产生水蒸气、部分胺蒸汽和再生的CO2等气体，加热再生后的贫液返回吸收塔进行循环吸收。汽提高温解吸法虽然可以实现富胺溶液的高效再生，但再生过程需要在加热下进行，运行能耗和成本较高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统，本实用新型提供的系统在富胺溶液再生的过程中无需加热，且可副产高附加值的纳米碳酸钙，经济性十分优异。
本实用新型提供了一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统，包括：
胺液吸收设备，所述胺液吸收设备设置有含碳烟气进口、脱碳烟气出口、贫液进口和富液出口；
胺液再生设备，所述胺液再生设备设置有富液进口、晶型控制剂加料口、石灰浆加料口、贫液出口和纳米碳酸钙粗料出口；
所述胺液吸收设备的贫液进口与所述胺液再生设备的贫液出口相连，所述胺液吸收设备的富液出口与所述胺液再生设备的富液进口相连。
优选的，所述胺液吸收设备为喷淋塔；所述含碳烟气进口位于塔体侧壁中间偏下的位置，所述脱碳烟气出口和贫液进口位于塔顶，所述富液出口位于塔底。
优选的，所述喷淋塔内设置有填料层，所述填料层位于所述含碳烟气进口与贫液进口之间。
优选的，所述胺液再生设备包括壳体和设置于壳体内腔用于对富液、晶型控制剂和石灰浆进行混合反应和产物过滤的混合过滤装置。
优选的，所述混合过滤装置的混合方式为搅拌和/或超声震荡。
优选的，所述混合过滤装置的过滤方式为抽滤或筛滤。
优选的，所述系统还包括：烟气降温设备，所述烟气降温设备设置有高温含碳烟气进口和低温含碳烟气出口；所述烟气降温设备的低温含碳烟气出口与所述胺液吸收设备的含碳烟气进口相连。
优选的，所述系统还包括：气固接触设备，所述气固接触设备设置有高温含碳烟气进口、低温含碳烟气出口、粗料进口和精料出口；所述气固接触设备的粗料进口与所述胺液再生设备的纳米碳酸钙粗料出口相连，所述气固接触设备的低温含碳烟气出口与所述胺液吸收设备的含碳烟气进口相连。
优选的，所述气固接触设备为固定床、流化床或移动床；所述气固接触设备的气固接触方式为错流式、逆流式或顺流式。
优选的，所述气固接触设备的粗料进口与所述胺液再生设备的纳米碳酸钙粗料出口通过送料机构连接，所述送料机构的送料方式为螺旋输送、带式输送或机械臂运送。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统。本实用新型提供的系统包括：胺液吸收设备，所述胺液吸收设备设置有含碳烟气进口、脱碳烟气出口、贫液进口和富液出口；胺液再生设备，所述胺液再生设备设置有富液进口、晶型控制剂加料口、石灰浆加料口、贫液出口和纳米碳酸钙粗料出口；所述胺液吸收设备的贫液进口与所述胺液再生设备的贫液出口相连，所述胺液吸收设备的富液出口与所述胺液再生设备的富液进口相连。本实用新型提供了一种操作简单、维护便利、能耗低、产品附加值高、成本低廉的烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的工艺系统，该系统的工作过程如下：含碳烟气进入胺液吸收设备与待吸收CO2的贫胺溶液(简称：贫液)混合反应，烟气中的CO2被贫液吸收后，净烟气从脱碳烟气出口排出，吸收了CO2的贫胺溶液变为富胺溶液(简称：富液)进入胺液再生设备；进入到胺液再生设备的富液与石灰浆和晶型控制剂(柠檬酸、磷酸、六偏磷酸钠等)混合反应，富液在反应过程中脱碳再次变为贫液，随后送回胺液吸收设备中循环使用，而石灰浆与脱出的二氧化碳在晶形控制剂作用下生成纳米碳酸钙副产物。本实用新型提供的系统在富液再生的过程中无需加热，大大降低了能耗，且石灰浆与有机胺液反应不会引入其他杂质离子，不影响有机胺的循环利用；同时，通过在富液再生中引入晶形控制剂，大大提升副产物中纳米碳酸钙的生成效率，提升副产品的附加值。本实用新型提供的系统具有运行能耗低、流程简单、对有机胺无毒害、产品附加值高等优势，经济效益突出，市场前景广阔。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的系统示意图。
附图中标记如下：1为烟气降温设备，2为胺液吸收设备，21为填料层，3为胺液再生设备，31为混合过滤装置，4为气固接触设备。
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。
本实用新型提供了一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统，包括：胺液吸收设备2和胺液再生设备3；优选还包括：烟气降温设备1和/或气固接触设备4。
在本实用新型中，烟气降温设备1主要用于原烟气(高温含碳烟气)的降温，使温度达到适合胺液吸收的区间；烟气降温设备1设置有高温含碳烟气进口和低温含碳烟气出口；烟气降温设备1的低温含碳烟气出口与胺液吸收设备2的含碳烟气进口相连；烟气降温设备1的低温含碳烟气出口处的烟气温度优选达到40～50℃。
在本实用新型中，胺液吸收设备2用于进行含碳烟气与贫液的混合反应，得到脱碳烟气和富液；胺液吸收设备2设置有含碳烟气进口、脱碳烟气出口、贫液进口和富液出口。在本实用新型中，胺液吸收设备2优选为喷淋塔；所述含碳烟气进口位于塔体侧壁中间偏下的位置，所述脱碳烟气出口和贫液进口位于塔顶，所述富液出口位于塔底，塔底还具有用于缓存富液的储液池。在本实用新型中，所述喷淋塔内优选设置有填料层21，填料层21位于所述含碳烟气进口与贫液进口之间，用于使含碳烟气与贫液进行充分的气液接触。
在本实用新型中，胺液再生设备3用于进行富液的脱碳再生并副产纳米碳酸钙；胺液再生设备3设置有富液进口、晶型控制剂加料口、石灰浆加料口、贫液出口和纳米碳酸钙粗料出口；胺液再生设备3的富液进口与胺液吸收设备2的富液出口相连，胺液再生设备3的贫液出口与胺液吸收设备2的贫液进口相连。在本实用新型中，胺液再生设备3优选包括壳体和设置于壳体内腔的混合过滤装置31，混合过滤装置31用于让富液、石灰浆液和晶形控制剂进行充分的混合反应，并在混合反应后实现滤料(纳米碳酸钙粗料)和滤液(贫液)的分离；混合过滤装置31的混合方式优选为搅拌和/或超声震荡；混合过滤装置31的过滤方式优选为抽滤或筛滤。
在本实用新型中，气固接触设备4利用高温含碳烟气对纳米碳酸钙粗料进行处理，高温含碳烟气在与纳米碳酸钙粗料进行接触的过程中，在烘干湿润滤料的同时将滤料中剩余的Ca(OH)2碳化为CaCO3，即同步实现纳米碳酸钙粗料的烘干和纯化；气固接触设备4设置有高温含碳烟气进口、低温含碳烟气出口、粗料进口和精料出口；气固接触设备4的粗料进口与胺液再生设备3的纳米碳酸钙粗料出口相连，气固接触设备4的低温含碳烟气出口与胺液吸收设备2的含碳烟气进口相连。在本实用新型中，气固接触设备4优选为固定床、流化床或移动床；气固接触设备4的气固接触方式优选为错流式、逆流式或顺流式。在本实用新型中，气固接触设备4的粗料进口与胺液再生设备3的纳米碳酸钙粗料出口优选通过送料机构连接，所述送料机构的送料方式优选为螺旋输送、带式输送或机械臂运送。
本实用新型提供的系统利用石灰浆矿化再生富CO2胺溶液，并在此过程中引入晶形控制剂促进纳米碳酸钙的生成，具有运行能耗低、流程简单、对有机胺无毒害、产品附加值高等优势，经济效益突出，市场前景广阔。更具体来说，本实用新型提供的系统具有如下优点：
1)石灰浆矿化再生富CO2胺溶液的过程无需加热，大大降低了能耗，且石灰浆与有机胺液的反应不会引入其他杂质离子，不影响有机胺的循环利用；
2)在利用石灰浆矿化再生富CO2胺溶液的过程中引入晶形控制剂，大大提升了副产物中纳米碳酸钙的生成效率，提升副产品的附加值；
3)胺液再生设备内优选设置有混合过滤装置，该装置不仅能使固液进行充分混合反应，还能实现固液分离并循环运行，从而使得有机胺矿化再生设备的结构和运行流程简化，大大降低了投资成本和能耗；
4)优选在胺液再生设备的下游设置气固接触设备，该设备可利用高温含碳烟气的烟温和其中的CO2，使纳米碳酸钙粗料在烘干的同时能有效去除其中剩余的Ca(OH)2，最终所得纳米碳酸钙产品纯度较高，利于进一步加工利用。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统，包括：烟气降温设备1、胺液吸收设备2、胺液再生设备3和气固接触设备4；
其中，烟气降温设备1设置有高温含碳烟气进口和低温含碳烟气出口，其高温含碳烟气进口与原始烟道相连；烟气降温设备1的作用是降低原始烟气的温度，使温度达到适合胺液吸收的区间，一般温度区间为40～50℃；在本实施例中，烟气降温设备1处理后的烟气温度为45℃，并存在一定的脱硫作用；
胺液吸收设备2为设置有填料层21的喷淋塔，塔顶设置有脱碳烟气出口和贫液进口，塔体侧壁低于填料层21的位置设置有含碳烟气进口，塔底形成有储液池且设置有富液出口，胺液吸收设备2的含碳烟气进口与烟气降温设备1的低温含碳烟气出口相连；系统运行时，经烟气降温设备1降温后的烟气通过含碳烟气进口进入胺液吸收设备2后，在填料层21的作用下与贫液进行充分气液接触，使烟气中CO2被贫液充分吸收，吸收后的富液经填料层21流入塔底的储液池；
胺液再生设备3包括壳体和设置于壳体内腔的混合过滤装置31，壳体顶部设置有富液进口、晶型控制剂加料口和石灰浆加料口，壳体侧壁设置有与混合过滤装置31的滤料出口相连通的纳米碳酸钙粗料出口，壳体底部形成有与混合过滤装置31的滤液出口相连通的滤液池且设置有贫液出口，胺液再生设备3的富液进口与胺液吸收设备2的富液出口相连，胺液再生设备3的贫液出口与胺液吸收设备2的贫液进口相连；系统运行时，富液从胺液吸收设备2的储液池泵入胺液再生系统3的富液进口，随后流入混合过滤装置31中，同时石灰浆和晶形控制剂也通过对应的加料口进行投加，随后进入混合过滤装置31中与富液充分混合反应，反应产物在混合过滤装置31内进行固液分离，滤液流入胺液再生设备3的滤液池并经由贫液出口重新泵入胺液吸收设备2中，过滤后的滤料经由胺液再生设备3的纳米碳酸钙粗料出口排出；
固接触设备4的主体为移动床，设置有高温含碳烟气进口、低温含碳烟气出口、粗料进口和精料出口，固接触设备4的高温含碳烟气进口连接原始烟道，固接触设备4的低温含碳烟气出口与胺液吸收设备2的含碳烟气进口相连，固接触设备4的粗料进口与胺液再生设备3的纳米碳酸钙粗料出口相连；系统运行时，经混合过滤装置31过滤后的纳米碳酸钙粗料(湿润滤料)从胺液再生设备3的纳米碳酸钙粗料出口排出后，经由固接触设备4的粗料进口进入移动床中，与高温烟气发生气固接触，高温烟气在烘干湿润滤料的同时，将滤料中的剩余Ca(OH)2反应成CaCO3固体，从而去除了滤料中的杂质，剩余烟气从固接触设备4的低温含碳烟气出口回流至胺液吸收设备2的含碳烟气进口，烘干和纯化后的固体经固接触设备4的精料出口排出，用于后续纳米碳酸钙产品的制备。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种烟气碳捕集并副产纳米碳酸钙的系统，其特征在于，包括：
胺液吸收设备，所述胺液吸收设备设置有含碳烟气进口、脱碳烟气出口、贫液进口和富液出口；
胺液再生设备，所述胺液再生设备设置有富液进口、晶型控制剂加料口、石灰浆加料口、贫液出口和纳米碳酸钙粗料出口；
所述胺液吸收设备的贫液进口与所述胺液再生设备的贫液出口相连，所述胺液吸收设备的富液出口与所述胺液再生设备的富液进口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述胺液吸收设备为喷淋塔；所述含碳烟气进口位于塔体侧壁中间偏下的位置，所述脱碳烟气出口和贫液进口位于塔顶，所述富液出口位于塔底。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述喷淋塔内设置有填料层，所述填料层位于所述含碳烟气进口与贫液进口之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述胺液再生设备包括壳体和设置于壳体内腔用于对富液、晶型控制剂和石灰浆进行混合反应和产物过滤的混合过滤装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述混合过滤装置的混合方式为搅拌和/或超声震荡。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述混合过滤装置的过滤方式为抽滤或筛滤。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：烟气降温设备，所述烟气降温设备设置有高温含碳烟气进口和低温含碳烟气出口；所述烟气降温设备的低温含碳烟气出口与所述胺液吸收设备的含碳烟气进口相连。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：气固接触设备，所述气固接触设备设置有高温含碳烟气进口、低温含碳烟气出口、粗料进口和精料出口；所述气固接触设备的粗料进口与所述胺液再生设备的纳米碳酸钙粗料出口相连，所述气固接触设备的低温含碳烟气出口与所述胺液吸收设备的含碳烟气进口相连。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述气固接触设备为固定床、流化床或移动床；所述气固接触设备的气固接触方式为错流式、逆流式或顺流式。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述气固接触设备的粗料进口与所述胺液再生设备的纳米碳酸钙粗料出口通过送料机构连接，所述送料机构的送料方式为螺旋输送、带式输送或机械臂运送。
Priority Applications (1)
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