CN101716458A - 燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔和再生塔，还包括再生气冷凝器、贫富液换热器、二氧化碳分离器和二氧化碳压缩机；同时，本发明还公开了一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集及利用方法，本发明通过吸收塔和再生塔的配合布置，能够使燃煤电厂锅炉排出的大量二氧化碳气体得到捕集，减少了温室气体的排放，保护人类环境；同时公开的方法中通过将捕集的二氧化碳气体直接引入联合法制纯碱及氯化铵工艺流程，使二氧化碳气体能够及时得到利用，优化了整体生产工艺，降低了二氧化碳气体的损耗。

Description

燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***及处理方法

技术领域

本发明涉及烟气净化及处理领域，特别涉及一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，同时还涉及一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法。

背景技术

二氧化碳排放量的急剧增长，由于温室效应，会带来气候、生态***的剧烈变化以及饮用水的减少，同时还会造成海平面上升、陆地减少和平均气温上升等危害，而我国燃煤电厂的二氧化碳排放约占工业排放总量的一半左右，因此，控制燃煤电厂的二氧化碳排放，已迫在眉睫。

目前，分离和回收烟气中二氧化碳的方法主要有吸收分离、吸附分离、膜分离、低温分离、O₂/CO₂燃烧分离等，其中吸收分离法与吸附分离法较为成熟，应用比较广泛。但由于目前还没有商业化的燃煤电厂烟气二氧化碳资源化利用技术，限制了燃煤电厂二氧化碳减排技术的推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于捕集燃煤电厂烟气中二氧化碳气体捕集***，该***处理效率高，实施效果好；同时本发明还提供一种燃煤电厂二氧化碳捕集处理方法，能够实现二氧化碳气体的捕集和处理一体化。

本发明的目的之一是提供一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔和再生塔，所述二氧化碳捕集***还包括再生气冷凝器、贫富液换热器、二氧化碳分离器和二氧化碳压缩机；

燃煤电厂的烟气排出口通过引风机升压后与吸收塔的底部相连，烟气从下往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除了二氧化碳的烟气从吸收塔的烟气排出口排出，所述吸收塔的底部设置富液排出口，所述富液排出口通过富液泵依次与再生气冷凝器、贫富液换热器和再生塔相连接，吸收了二氧化塔的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器后，经再生气加热后进入贫富液换热器与贫液换热，再由再生塔顶部喷头喷淋后进入再生塔内部，所述再生塔的顶部出气口依次与再生气冷凝器和二氧化碳分离器相连接，所述二氧化塔分离器的气体排出口与二氧化碳压缩机相连接，所述二氧化碳压缩机的增压气体排出口与外部二氧化碳利用设备相连接。

进一步，所述吸收塔顶的顶部设置有洗涤段和除沫器，脱除了二氧化碳的净烟气在吸收塔上部洗涤并通过除沫器除掉溶液后排入大气；

进一步，所述***还包括洗涤液存贮槽和洗涤液泵，所述洗涤液存贮槽与吸收塔相连接，用于存储从吸收塔换出的洗涤水；所述洗涤液泵一端与洗涤液存贮槽相连接，另一端连接至吸收塔的洗涤段，用于将洗涤水存贮槽内的洗涤水输送至洗涤段。

本发明的目的之二是提供一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法，包括下列步骤：

1)将燃煤电厂排出的烟气经脱硝、除尘、脱硫处理后经引风机升压至10.0KPa进入吸收塔底部；

2)烟气从下往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除了二氧化碳的烟气从吸收塔的烟气排出口排出，吸收了二氧化碳的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器与再生塔顶部出来的气体交换热量；

3)交换热量后的富液进入贫富液换热器，与贫液换热后经再生塔顶部喷头喷淋进入再生塔，再生塔底部的煮沸器使溶液汽化上升，与富液接触释放出二氧化碳气体，二氧化碳气体随同大量的水蒸气及少量乙醇胺蒸气由塔顶流出，进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液换热，水蒸气和乙醇胺蒸气冷凝成液态水并送回再生塔，而由再生气冷凝器分离出来的二氧化碳气体进入二氧化碳分离器，在二氧化碳分离器内，气体夹带的凝液被分离，分离后的二氧化碳气体在二氧化碳分离器上部经洗涤、超滤、除沫、计量后送往二氧化碳压缩机，增压后送入联合法制纯碱及氯化铵工艺流程；解吸二氧化碳气体后的贫液由再生塔的底部流出，送入贫富液换热器与富液进行换热，换热后的贫液返回吸收塔循环利用；

进一步，在步骤3)中，所述的联合法制纯碱及氯化铵工艺流程包括纯碱生产过程和氯化铵生产过程，两个过程构成一个循环***，通过向循环***中连续加入原料氨、盐和二氧化碳，同时不断地生产出纯碱和氯化铵产品；

进一步，所述纯碱生产过程是将氯化铵生产过程送来的母液II，吸氨成为氨母液II，通过在碳化塔中向氨母液II通入二氧化碳并使之冷却，使氨母液II中的氯化钠与铵盐(氨、二氧化碳、水反应)转化成碳酸氢钠和氯化铵，然后将碳酸氢钠结晶滤出，此时滤出的母液称为母液I，滤出的碳酸氢钠结晶送煅烧即成轻质纯碱；

所述氯化铵生产过程是将纯碱生产过程中得到的母液I，吸氨成为氨母液I、经过换热冷却后，进入冷析结晶器和盐析结晶器，使氯化铵结晶析出，再经过分离、干燥得到氯化铵产品，滤出的母液为氨母液II，送往纯碱生产过程。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过吸收塔和再生塔的配合布置，能够使燃煤电厂锅炉排出的大量二氧化碳气体得到捕集，减少了温室气体的排放，保护人类环境；同时通过将捕集的二氧化碳气体直接引入联合法制纯碱及氯化铵工艺流程，使二氧化碳气体能够及时得到利用，优化了整体生产工艺，降低了二氧化碳气体的损耗；

2.通过再生气冷凝器和贫富液换热器对富液在进入再生塔前进行两次加热，从而降低了***的能源损耗，也有利于富液中二氧化碳的快速解吸；

3.本发明的***结构紧凑、分离效果好、流程设置合理、见效快，适合推广使用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的捕集***结构示意图；

图2为联合法制纯碱及氯化铵工艺流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔1和再生塔4、再生气冷凝器2、贫富液换热器3、二氧化碳分离器6和二氧化碳压缩机；

燃煤电厂的烟气排出口通过引风机升压后与吸收塔1的底部相连，烟气从下往上运动，与从吸收塔1上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，在吸收塔顶的顶部设置有洗涤段和除沫器，脱除了二氧化碳的净烟气在吸收塔上部洗涤并通过除沫器除掉溶液后排入大气。本***还包括洗涤液存贮槽6和洗涤液泵7，洗涤液存贮槽6与吸收塔1相连接，用于存储从吸收塔1换出的洗涤水；洗涤液泵7一端与洗涤液存贮槽相连接，另一端连接至吸收塔1的洗涤段，用于将洗涤水存贮槽6内的洗涤水输送至洗涤段。

吸收塔1的底部设置富液排出口，富液排出口通过富液泵依次与再生气冷凝器2、贫富液换热器3和再生塔4相连接，吸收了二氧化塔的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器2后，经再生气加热后进入贫富液换热器3与贫液换热，再由再生塔1顶部喷头喷淋后进入再生塔1内部，再生塔1的顶部出气口依次与再生气冷凝器2和二氧化碳分离器3相连接，二氧化塔分离器3的气体排出口与二氧化碳压缩机相连接，二氧化碳压缩机的增压气体排出口与外部二氧化碳利用设备相连接。

吸收部分的原理是采用液相溶液选择性地自烟气中脱除容易溶于吸收液的气体部分(即二氧化碳气体)，烟气通过脱硫脱硝、除尘后，通过风机由吸收塔下方进入与从上而下的吸收液体在塔中做逆向接触，气体在处理完成后离开吸收塔，然后进入洗涤段，气体中携带的水分和吸收溶剂会从气体中移除并送回到吸收塔，离开吸收塔的气体排出到大气中，吸收了二氧化碳的吸收溶液进入再生塔，脱除溶液中的二氧化碳气体而获得再生。

再生过程是在再生塔中蒸汽与富液换热，富液的二氧化碳释放出来后变成了贫液，贫液与水蒸气进入闪蒸槽，大部分水蒸气返回再生塔，贫液返回吸收塔循环利用，再生出来的二氧化碳气体进入二氧化碳气体分离器，实现气液分离后，二氧化碳气体再通过二氧化碳压缩机进行压缩，以便于下一步的应用。

本发明脱除二氧化碳的原理是利用碱性吸收剂溶液与烟气中的二氧化碳气体接触并发生化学反应，形成不稳定的盐类，而盐类在一定的条件下会逆向分解释放二氧化碳而再生，从而达到将烟气中的二氧化碳气体分离的目的。

本发明的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法，包括下列步骤：

1)将燃煤电厂排出的烟气经脱硝、除尘、脱硫处理后经引风机升压至10.0KPa进入吸收塔底部；

2)烟气从下往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除了二氧化碳的烟气从吸收塔的烟气排出口排出，吸收了二氧化碳的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器与再生塔顶部出来的气体交换热量；

3)交换热量后的富液进入贫富液换热器，与贫液换热后经再生塔顶部喷头喷淋进入再生塔，再生塔底部的煮沸器使溶液汽化上升，与富液接触释放出二氧化碳气体，二氧化碳气体随同大量的水蒸气及少量乙醇胺蒸气由塔顶流出，进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液换热，水蒸气和乙醇胺蒸气冷凝成液态水并送回再生塔，而由再生气冷凝器分离出来的二氧化碳气体进入二氧化碳分离器，在二氧化碳分离器内，气体夹带的凝液被分离，分离后的二氧化碳气体在二氧化碳分离器上部经洗涤、超滤、除沫、计量后送往二氧化碳压缩机，增压后送入联合法制纯碱及氯化铵工艺流程；解吸二氧化碳气体后的贫液由再生塔的底部流出，送入贫富液换热器与富液进行换热，换热后的贫液返回吸收塔循环利用。

在步骤3)中，联合法制纯碱及氯化铵工艺流程包括纯碱生产过程和氯化铵生产过程，两个过程构成一个循环***，通过向循环***中连续加入原料氨、盐和二氧化碳，同时不断地生产出纯碱和氯化铵产品；

其中，纯碱生产过程是将氯化铵生产过程送来的母液II，吸氨成为氨母液II，通过在碳化塔中向氨母液II通入二氧化碳并使之冷却，使氨母液II中的氯化钠与铵盐(氨、二氧化碳、水反应)转化成碳酸氢钠和氯化铵，然后将碳酸氢钠结晶滤出，此时滤出的母液称为母液I，滤出的碳酸氢钠结晶送煅烧即成轻质纯碱；

氯化铵生产过程是将纯碱生产过程中得到的母液I，吸氨成为氨母液I、经过换热冷却后，进入冷析结晶器和盐析结晶器，使氯化铵结晶析出，再经过分离、干燥得到氯化铵产品，滤出的母液为氨母液II，送往纯碱生产过程。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔和再生塔，其特征在于：所述二氧化碳捕集***还包括再生气冷凝器、贫富液换热器、二氧化碳分离器和二氧化碳压缩机；

燃煤电厂的烟气排出口通过引风机升压后与吸收塔的底部相连，烟气从下往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除了二氧化碳的烟气从吸收塔的烟气排出口排出，所述吸收塔的底部设置富液排出口，所述富液排出口通过富液泵依次与再生气冷凝器、贫富液换热器和再生塔相连接，吸收了二氧化塔的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器后，经再生气加热后进入贫富液换热器与贫液换热，再由再生塔顶部喷头喷淋后进入再生塔内部，所述再生塔的顶部出气口依次与再生气冷凝器和二氧化碳分离器相连接，所述二氧化塔分离器的气体排出口与二氧化碳压缩机相连接，所述二氧化碳压缩机的增压气体排出口与外部二氧化碳利用设备相连接。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于：所述吸收塔顶的顶部设置有洗涤段和除沫器，脱除了二氧化碳的净烟气在吸收塔上部洗涤并通过除沫器除掉溶液后排入大气。

3.根据权利要求2所述的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于：所述***还包括洗涤液存贮槽和洗涤液泵，所述洗涤液存贮槽与吸收塔相连接，用于存储从吸收塔换出的洗涤水；所述洗涤液泵一端与洗涤液存贮槽相连接，另一端连接至吸收塔的洗涤段，用于将洗涤水存贮槽内的洗涤水输送至洗涤段。

4.燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)将燃煤电厂排出的烟气经脱硝、除尘、脱硫处理后经引风机升压至10.0KPa进入吸收塔底部；

2)烟气从下往上运动，与从吸收塔上部入塔的用于吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除了二氧化碳的烟气从吸收塔的烟气排出口排出，吸收了二氧化碳的富液通过富液泵加压进入再生气冷凝器与再生塔顶部出来的气体交换热量；

3)交换热量后的富液进入贫富液换热器，与贫液换热后经再生塔顶部喷头喷淋进入再生塔，再生塔底部的煮沸器使溶液汽化上升，与富液接触释放出二氧化碳气体，二氧化碳气体随同大量的水蒸气及少量乙醇胺蒸气由塔顶流出，进入再生气冷凝器与富液泵送来的富液换热，水蒸气和乙醇胺蒸气冷凝成液态水并送回再生塔，而由再生气冷凝器分离出来的二氧化碳气体进入二氧化碳分离器，在二氧化碳分离器内，气体夹带的凝液被分离，分离后的二氧化碳气体在二氧化碳分离器上部经洗涤、超滤、除沫、计量后送往二氧化碳压缩机，增压后送入联合法制纯碱及氯化铵工艺流程；解吸二氧化碳气体后的贫液由再生塔的底部流出，送入贫富液换热器与富液进行换热，换热后的贫液返回吸收塔循环利用。

5.根据权利要求4所述的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的联合法制纯碱及氯化铵工艺流程包括纯碱生产过程和氯化铵生产过程，两个过程构成一个循环***，通过向循环***中连续加入原料氨、盐和二氧化碳，同时不断地生产出纯碱和氯化铵产品。

6.根据权利要求5所述的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集处理方法，其特征在于：所述纯碱生产过程是将氯化铵生产过程送来的母液II，吸氨成为氨母液II，通过在碳化塔中向氨母液II通入二氧化碳并使之冷却，使氨母液II中的氯化钠与铵盐转化成碳酸氢钠和氯化铵，然后将碳酸氢钠结晶滤出，此时滤出的母液称为母液I，滤出的碳酸氢钠结晶送煅烧即成轻质纯碱；

所述氯化铵生产过程是将纯碱生产过程中得到的母液I，吸氨成为氨母液I、经过换热冷却后，进入冷析结晶器和盐析结晶器，使氯化铵结晶析出，再经过分离、干燥得到氯化铵产品，滤出的母液为氨母液II，送往纯碱生产过程。

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