一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統與工藝的製作方法

2023-11-03 22:34:52

一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統與工藝的製作方法
【專利摘要】一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統，包括吸收塔，出吸收塔的富液分為兩路，第一管路與再生塔的上部富液入口連通，第二管路與貧富液換熱器的富液入口連通，出貧富液換熱器的富液也分為兩路，一路與再生塔的中部富液入口連通，另一路與富液再熱器的富液入口連通，富液再熱器的富液出口與富液閃蒸罐的富液入口連通，富液閃蒸罐底部的富液出口和再生塔的下部富液入口連通，本發明可在提高富液再生度的同時實現富液再生所需蒸汽熱耗的降低，並將蒸汽冷凝液回收至主體設備的疏水收集箱，以降低捕集系統的除鹽水消耗量。
【專利說明】一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統與工藝
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於煙氣淨化【技術領域】，尤其適用於燃煤鍋爐、燃氣輪機及工業窯爐等產生的煙氣中低濃度CO2的捕集，特別涉及一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統與工藝。
【背景技術】
[0002]電力、化工行業需要消耗大量的煤、天然氣等化石原料，而其使用又會帶來以CO2為主的溫室氣體排放，由此引發的氣候變化問題已成為全世界關注的焦點。
[0003]以鹼性醇胺類吸收溶劑為主的煙氣二氧化碳捕集回收工藝在化工行業已經成熟，類似的技術也已在電力行業展開示範，但由於電力行業產生的煙氣具有流量大、含量低等特點，溶液中二氧化碳的再生需要消耗大量蒸汽，致使系統能耗大，原因在於，對於現有的二氧化碳捕集技術，二氧化碳在再生的過程中，由於再生不徹底，解吸度較低，溶液中約有三分之一的二氧化碳未得到釋放而重新進入吸收段，造成溶液吸收能力不足，要保證相同的捕集產量，勢必要增加溶液循環流量，引起再生蒸汽消耗量增大的同時造成循環泵功增加；同時，現有技術中蒸汽經換熱器對溶液只有一次放熱，熱量利用不充分，也是系統能耗較高的原因之一。

【發明內容】

[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統與工藝，適用於化工、電力行業產生煙氣中低分壓二氧化碳的捕集，優化了目前使用的二氧化碳捕集的化學吸收法工藝，具有蒸汽熱量利用充分、溶液再生度高及能量消耗低等特點。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是:
[0006]一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統，包括吸收塔1，出吸收塔I的富液分為兩路，帶有第一調節閥3的第一管路2與再生塔8的上部富液入口 4連通，第二管路5與貧富液換熱器6的富液入口連通，出貧富液換熱器6的富液也分為兩路，一路設第二調節閥7且與再生塔8的中部富液入口 9連通，另一路設第三調節閥10且與富液再熱器11的富液入口連通，富液再熱器11的富液出口與富液閃蒸罐12的富液入口連通，所述富液閃蒸罐12底部的富液出口和再生塔8的下部富液入口 13連通，富液閃蒸罐12頂部的氣體出口和再生塔8的頂部氣體出口管路連通後和再生氣冷卻器14的氣體入口連通，再生氣冷卻器14的氣體出口和再生氣分離器15的氣體入口連通，再生氣分離器15的底部分離液出口和第二管路5連通，再生氣分離器15頂部的再生氣出口管路與後續壓縮液化工段連通。
[0007]所述的再生塔8底部設有再沸器16，來自管網的低壓蒸汽與再沸器16的蒸汽入口連通，再沸器16的出口和富液再熱器11的蒸汽冷卻汽/液入口連通，富液再熱器11的蒸汽冷卻液出口管路和主體設備的疏水收集箱17連通。
[0008]所述再生塔8底部的貧液出口和貧富液換熱器6的貧液入口管路連通，貧富液換熱器6的貧液出口與吸收塔I的貧液入口連通。[0009]本發明一種多級分流再生的二氧化碳捕集工藝，將出吸收塔I的富液分三個支路，一路通過第一調節閥3從再生塔8的上部進入，該部分富液溫度相對較低，其流量控制為富液總流量的5%?10%，另外一路經貧富液換熱器6加熱後通過第二調節閥7從再生塔8的中部進入，該部分富液溫度相對較高，其流量控制為富液總流量的70%?80%，剩餘一路經貧富液換熱器6加熱後通過第三調節閥10來調節流量，然後再經富液再熱器11加熱後進入富液閃蒸罐12閃蒸解析部分二氧化碳氣，富液閃蒸罐12底部出來的富液從再生塔8下部進入，該部分富液溫度最高，其流量控制為富液總流量的15%?20%。
[0010]將富液閃蒸罐12頂部出來的氣體與再生塔8頂部出來的氣體匯合通過再生氣冷卻器14冷卻後送入再生氣分離器15進行氣液分離，再生氣分離器15底部出來的分離液送入貧富液換熱器6的富液入口，再生氣分離器15頂部出來的再生氣送入後續壓縮液化工段。
[0011]利用來自管網的低壓蒸汽進入再沸器16，釋放熱量後的冷卻汽/液通過富液再熱器11再次釋放餘熱後形成的冷凝液進入主體設備的疏水收集箱17回收，再生塔8底部出來的貧液經貧富液換熱器6進入吸收塔I。
[0012]與現有技術相比，本發明將吸收塔出口的富液分為三路，其中一路未經貧富液換熱器加熱直接從再生塔的頂部位置進入，該部分富液溫度較低在對再生塔頂部的再生氣冷卻的同時可利用其餘熱來解析部分二氧化碳，該路富液替代原傳統裝置較冷的再生氣分離液，而將後者送去換熱前的富液管路，以減少不必要的蒸發熱損失；另外一路經貧富液換熱器加熱後再經富液再熱器加熱，充分吸收、利用來自再沸器的蒸汽冷卻(汽)液的餘熱後進入富液閃蒸罐，利用兩次回收的熱量閃蒸解析部分二氧化碳氣後從再生塔下部進入；剩餘一路經貧富液換熱器加熱後從再生塔中部進入；然後，通過設置調節閥合理分配進入再生塔每一分支管路上的富液流量，從而優化再生塔內溫度梯度，實現富液中二氧化碳在不同位置利用餘熱的多次解析，並通過設置富液再熱器使蒸汽熱量利用的更為徹底，最終在提高富液再生度的同時實現富液再生所需蒸汽熱耗的降低。
[0013]本發明並將蒸汽冷凝液回收至主體設備的疏水收集箱，從而降低捕集系統的除鹽水消耗量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發明系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0016]如圖1所示，本發明一種多級分流再生的二氧化碳捕集處理系統，包括吸收塔1，吸收塔I出來的富液分為兩路，第一管路2設第一調節閥3，並與再生塔8的上部富液入口4連通，第二管路5和貧富液換熱器6的富液入口管路連通，貧富液換熱器6的出口富液又分為兩路，一路設第二調節閥7並與再生塔8的中部富液入口 9連通，另一路設第三調節閥10並與富液再熱器11的富液入口管路連通，富液再熱器11的富液出口和富液閃蒸罐12的富液入口管路連通。
[0017]富液閃蒸罐12底部的富液出口和再生塔8的下部富液入口 13連通，富液閃蒸罐12頂部的氣體出口和再生塔8的頂部氣體出口管路連通後和再生氣冷卻器14的氣體入口連通，再生氣冷卻器14的氣體出口和再生氣分離器15的氣體入口連通，再生氣分離器15的底部分離液出口和第二管路5連通，再生氣分離器15頂部的再生氣出口管路與後續壓縮液化工段連通。
[0018]再生塔8底部設有再沸器16，來自管網的低壓蒸汽與再沸器16的蒸汽入口連通，再沸器16的出口和富液再熱器11的蒸汽冷卻汽/液入口連通，富液再熱器11的蒸汽冷卻液出口管路和主體設備的疏水收集箱17連通。
[0019]再生塔8底部的貧液出口和貧富液換熱器6的貧液入口管路連通，貧富液換熱器6的貧液出口與吸收塔I的貧液入口連通。
[0020]本發明的工藝過程和原理為:
[0021]吸收塔I出來的富液最終分三個支路進入再生塔8，一路通過第一調節閥3從再生塔8的上部進入，該部分富液溫度較低，其流量由第一調節閥3調節為富液總流量的5%?10%;另外一路經貧富液換熱器6加熱後通過第二調節閥7從再生塔的中部進入，該部分富液溫度較高，其流量由第二調節閥7調節為富液總流量的70%?80% ;剩餘一路經貧富液換熱器6加熱後通過第三調節閥10來調節此部分富液流量為富液總流量的15%?20%，然後再經富液再熱器11加熱後進入富液閃蒸罐12閃蒸解析部分二氧化碳氣，富液閃蒸罐12底部出來的富液從再生塔8下部進入，此部分富液溫度最高。
[0022]富液閃蒸罐12頂部出來的氣體與再生塔8頂部出來的氣體匯合通過再生氣冷卻器14冷卻後進入再生氣分離器15進行氣液分離，再生氣分離器15底部出來的分離液進入第二管路5，再生氣分離器15頂部出來的再生氣送入後續壓縮液化工段。
[0023]來自管網的低壓蒸汽進入再沸器16，釋放熱量後的冷卻汽/液通過富液再熱器11再次釋放餘熱後形成的冷凝液進入主體設備的疏水收集箱17回收。再生塔8底部出來的貧液經貧富液換熱器6進入吸收塔I。
【權利要求】
1.一種多級分流再生的二氧化碳捕集系統，其特徵在於，包括吸收塔(I)，出吸收塔(I)的富液分為兩路，帶有第一調節閥(3)的第一管路(2)與再生塔(8)的上部富液入口(4)連通，第二管路(5)與貧富液換熱器(6)的富液入口連通，出貧富液換熱器(6)的富液也分為兩路，一路設第二調節閥(7)且與再生塔(8)的中部富液入口(9)連通，另一路設第三調節閥(10)且與富液再熱器(11)的富液入口連通，富液再熱器(11)的富液出口與富液閃蒸罐(12)的富液入口連通，所述富液閃蒸罐(12)底部的富液出口和再生塔(8)的下部富液入口(13)連通，富液閃蒸罐(12)頂部的氣體出口和再生塔(8)的頂部氣體出口管路連通後和再生氣冷卻器(14)的氣體入口連通，再生氣冷卻器(14)的氣體出口和再生氣分離器(15)的氣體入口連通，再生氣分離器(15)的底部分離液出口和第二管路(5)連通，再生氣分離器(15)頂部的再生氣出口管路與後續壓縮液化工段連通。
2.根據權利要求1所述的多級分流再生的二氧化碳捕集系統，其特徵在於，所述的再生塔(8)底部設有再沸器(16)，來自管網的低壓蒸汽與再沸器(16)的蒸汽入口連通，再沸器(16)的出口和富液再熱器(11)的蒸汽冷卻汽/液入口連通，富液再熱器(11)的蒸汽冷卻液出口管路和主體設備的疏水收集箱(17)連通。
3.根據權利要求1所述的多級分流再生的二氧化碳捕集系統，其特徵在於，所述再生塔(8)底部的貧液出口和貧富液換熱器(6)的貧液入口管路連通，貧富液換熱器(6)的貧液出口與吸收塔(I)的貧液入口連通。
4.一種多級分流再生的二氧化碳捕集工藝，其特徵在於:將出吸收塔(I)的富液分三個支路，一路通過第一調節閥(3)從再生塔(8)的上部進入，該部分富液溫度相對較低，另外一路經貧富液換熱器(6)加熱後通過第二調節閥(7)從再生塔(8)的中部進入，該部分富液溫度相對較高，剩餘 一路經貧富液換熱器(6)加熱後通過第三調節閥(10)來調節流量，然後再經富液再熱器(11)加熱後進入富液閃蒸罐(12)閃蒸解析部分二氧化碳氣，富液閃蒸罐(12)底部出來的富液從再生塔(8)下部進入，該部分富液溫度最高。
5.根據權利要求4所述的多級分流再生的二氧化碳捕集工藝，其特徵在於，通過第一調節閥(3)的富液流量控制在富液總流量的5%~10%，通過第二調節閥(7)的富液流量控制在富液總流量的70%~80%，通過第三調節閥(10)的富液流量控制在富液總流量的15%~20%。
6.根據權利要求4所述的多級分流再生的二氧化碳捕集工藝，其特徵在於，將富液閃蒸罐(12)頂部出來的氣體與再生塔(8)頂部出來的氣體匯合通過再生氣冷卻器(14)冷卻後送入再生氣分離器(15)進行氣液分離，再生氣分離器(15)底部出來的分離液送入貧富液換熱器(6)的富液入口，再生氣分離器(15)頂部出來的再生氣送入後續壓縮液化工段。
7.根據權利要求4所述的多級分流再生的二氧化碳捕集工藝，其特徵在於，利用來自管網的低壓蒸汽進入再沸器(16)，釋放熱量後的冷卻汽/液通過富液再熱器(11)再次釋放餘熱後形成的冷凝液進入主體設備的疏水收集箱(17)回收，再生塔(8)底部出來的貧液經貧富液換熱器(6)進入吸收塔(I)。
【文檔編號】B01D53/18GK103961979SQ201410175747
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】牛紅偉, 郜時旺, 劉練波, 王金意, 郭東方 申請人:中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司