CN113101786A - 一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***及方法 - Google Patents

一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于有机溶剂吸收‑萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，包括烟气预处理塔、吸收塔、萃取再生塔、解吸塔、水平衡塔及溶剂回收塔；烟气预处理塔顶部的烟气出口连接至吸收塔下部的烟气进口；吸收塔顶部的烟气出口连接至水平衡塔底部的烟气进口；水平衡塔顶部的烟气出口通过烟气管道连接至溶剂回收塔底部的烟气进口；吸收塔的富液出口连接至萃取再生塔底部的富液进口，萃取再生塔顶部的有机相出口通过冷却器连接至吸收塔上部的有机溶剂入口。本发明的有益效果是：本***充分发挥了有机溶剂在吸收塔内CO2吸收速率较快、富液在再生塔内CO2循环容量大的优点，从而减小了吸收塔尺寸，降低了解吸塔的热耗，降低了碳捕集成本。

Description

一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集 ***及方法
技术领域
本发明属于烟气二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***及方法。
背景技术
人为温室气体排放导致的全球气候变暖，是当今世界面临的重大挑战。作为我国最大固定排放源，燃煤电厂及工业烟气CO2捕集是实现我国碳中和目标的重要选择。化学吸收法是现阶段唯一可大规模捕集烟气CO2的技术路线。
稀释的弱碱水溶液最常用作烟气CO2化学吸收技术的吸收剂，如质量浓度为20％-30％的乙醇胺(MEA)水溶液，已应用于百万吨级/年燃煤电厂烟气CO2捕集工程装置。MEA吸收剂吸收CO2后，送入解吸塔加热解吸CO2，解吸CO2后的MEA吸收剂经贫富液换热器回收热量后，送回CO2吸收塔。但常规MEA水溶液(20％-30％)的CO2吸收速率慢，为了实现90％的捕集率，CO2吸收塔的设备尺寸较大，造成***投资成本较高，极大限制了该技术的大规模应用。MEA水溶液(20％-30％)由于含水量高(70％-80％)，液相CO2浓度较低，导致CO2解吸过程中消耗大量热用于水的蒸发和升温，造成***的运行能耗高。
近年来，国内外研究学者提出基于少水或非水的有机溶剂体系用作CO2吸收剂有助于提高CO2吸收速率。Yuan等(DOI:10.1016/j.ces.2018.02.026)的实验测量结果表明，30％MEA/66％NMP有机溶剂体系由于CO2物理溶解度比常规30％MEA/水体系相比较高，CO2吸收速率可提高4倍。
有机溶剂体系由于极性减弱，在吸收CO2后自萃取而易发生分相现象，导致吸收剂对CO2的吸收速率和吸收容量发生较大的变化。中国发明专利(CN108079746B)公开了基于高浓度混合胺的有机溶剂前提下，用作CO2吸收剂，如总质量浓度为70％-80％的乙醇胺/二乙氨基乙醇体系，其在吸收CO2后发生液液分相，形成有机相和水溶液相，水溶液相的CO2吸收容量提高30％-60％。进一步地，Liu等(DOI:10.1016/j.cej.2020.126503)通过实验研究发现，CO2气体在有机相中的物理溶解度比水溶液相高2-7倍，导致有机相的CO2吸收速率比水溶液相快3-5倍，而吸收后的CO2自发转移并富集在水溶液相，导致水溶液相的CO2循环容量要高出2-5倍，极大减少了所需再生溶液量，能有效降低再生能耗。
类似地，近年来研究学者提出多种吸收CO2后发生自萃取的有机溶剂体系。中国发明专利(CN106039936B)公开了二乙烯三胺/五甲基二乙烯三胺的有机溶剂体系，总质量浓度约为70％-86％。中国发明专利(CN106984152B)公开了N-乙基乙醇胺/N,N-二乙基乙醇胺的有机溶剂体系，总质量浓度为99.0％-99.5％。中国发明专利(CN110052117A)公开了以二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮等为协萃剂、一乙醇胺等有机胺与水的有机溶剂体系(总质量浓度60％-80％)，用作CO2捕集的液-液相变吸收剂。
针对这种吸收CO2后发生分相的有机溶剂，中国发明专利(CN104958998A)公开了富液分相和撕裂再生的CO2捕集***，有机溶剂吸收CO2后分相，富集CO2的水溶液相送去再生，有机相与再生后的水溶液相重新混合后送回吸收塔吸收CO2。该工艺***利用了水溶液相CO2循环容量大的优势，进而降低再生能耗，但未能充分发挥有机相具有较快CO2吸收速率的优势，因此吸收塔的CO2吸收速率较慢。另一方面，由于有机溶剂的挥发性较高，在CO2捕集工艺中，有机溶剂易随烟气排出，导致吸收剂损失成本增加，还会形成气溶胶等污染物，导致严重的环境污染。同时由于有机溶剂挥发，随烟气带走的水分将破坏***水平衡。因此，亟待开发一种基于有机溶剂的烟气CO2捕集***。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***及方法，通过三塔循环设计，实现有机溶剂在吸收塔内循环、富集CO2的水溶液在解吸塔内循环，充分发挥有机溶剂的CO2吸收速率快、水溶液的CO2循环容量高的优势，有利于降低碳捕集成本；同时，针对有机溶剂挥发及***水平衡问题，提出水平衡塔和溶剂回收塔的工艺方案。
这种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，包括烟气预处理塔、吸收塔、萃取再生塔、解吸塔、水平衡塔及溶剂回收塔；烟气预处理塔顶部的烟气出口连接至吸收塔下部的烟气进口；吸收塔顶部的烟气出口连接至水平衡塔底部的烟气进口；水平衡塔顶部的烟气出口通过烟气管道连接至溶剂回收塔底部的烟气进口；吸收塔的富液出口连接至萃取再生塔底部的富液进口，萃取再生塔顶部的有机相出口通过冷却器连接至吸收塔上部的有机溶剂入口；萃取再生塔上部的萃取液进口通过贫富液换热器连接解吸塔底部的水溶液相热贫液出口，萃取再生塔底部的水溶液相冷富液出口通过贫富液换热器连接至解吸塔上部的水溶液相热富液进口；解吸塔顶部的再生气出口连接至冷凝器进口，冷凝器的CO2出口连接至压缩机进口。
作为优选：烟气预处理塔采用水洗塔或者碱洗塔，结构上采用空塔或者填料塔；烟气预处理塔下部设有烟气进口；烟气预处理塔的上部设有水溶液或者碱溶液进口，烟气预处理塔的底部设有水溶液或者碱溶液出口并通过冷却器连接至水溶液或者碱溶液进口形成循环管路；烟气预处理塔的底部还连接至排污水管。
作为优选：吸收塔为填料塔；萃取再生塔为液液萃取塔；萃取再生塔结构上采用板式塔或者填料塔；萃取再生塔的底部设有加热器。
作为优选：解吸塔下部设有再沸器，再沸器进口连接解吸塔底部的水溶液相出口，再沸器出口与解吸塔的下部连接；解吸塔与萃取再生塔之间通过贫富液换热器连接，贫富液换热器的冷侧进口与萃取再生塔的底部连接，对应出口与解吸塔的上部连接，热侧进口与解吸塔的底部连接，对应出口与萃取再生塔的上部连接；冷凝器和压缩机的冷凝水出口连接至解吸塔上部的冷凝水进口。
作为优选：水平衡塔为填料塔或板式塔；水平衡塔上部设有水洗液进口，水平衡塔下部设有水洗液出口，水洗液出口通过溶液管道上的冷却器连接至水洗液进口形成循环管路，水洗液出口还连接至萃取再生塔上部的萃取液进口；溶剂回收塔上部设有溶剂洗液进口，溶剂回收塔下部设有溶剂洗液出口，溶剂洗液出口通过冷却器连接至溶剂洗液进口形成循环管路，溶剂洗液出口还连接至排污水管；溶剂回收塔在结构上采用填料塔、板式塔或者膜接触器。
这种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，包括以下步骤：
S1、烟气从烟气预处理塔的下部进入，自下而上流动，烟气预处理塔内的水溶液或者碱溶液自上而下与烟气逆流接触；
S2、预处理塔出口的烟气从吸收塔的下部进入，自下而上流动，从吸收塔塔顶排出；吸收塔内的有机溶剂自上而下与烟气逆流接触，从吸收塔塔底排出吸收了CO2的有机溶剂富液；
S3、从吸收塔塔顶排出的烟气进入水平衡塔，自下而上流动，水平衡塔内的水洗液自上而下与烟气逆流接触，再从水平衡塔下部排出，部分水洗液经溶液管道与进入萃取再生塔上部的水溶液相混合；从水平衡塔顶部排出的烟气进入溶剂回收塔，自下而上流动，溶剂回收塔内的溶剂洗液自上而下与烟气逆流接触，溶剂洗液从溶剂回收塔的下部排出，送去废液回收，溶剂回收塔顶部通过烟气管道排出烟气；
S4、从吸收塔塔底排出的有机溶剂富液经泵送入萃取再生塔的下部进口，自下而上流动，由萃取再生塔塔顶排出，后送入吸收塔的上部循环吸收CO2；萃取液由萃取再生塔的上部进入，自上而下与有机溶剂富液逆流接触，再从萃取再生塔底部排出；
S5、水溶液相热富液从解吸塔上部进入，自上而下流动，解吸CO2后，从解吸塔塔底排出；解吸塔下部的再沸器对解吸塔的塔体进行升温加热，解吸塔底部排出的水溶液相热贫液，经贫富液换热器后，送回萃取再生塔的上部；解吸塔顶部将解吸的CO2送入冷凝、压缩单元，冷凝器和压缩机的冷凝水回收后送回解吸塔的上部。
作为优选：步骤S1中，经烟气预处理塔后的烟气温度降低至40℃。
作为优选：步骤S3中，水洗液采用对应于吸收塔内的有机溶剂的稀释水溶液。
作为优选：步骤S4中，萃取再生温度范围为50-90℃。
作为优选：步骤S5中，解吸塔的操作温度范围为100-150℃；再沸器的热源来自于高温蒸汽，解吸塔底部排出的部分水溶液相进入再沸器，水溶液相经再沸器后产生蒸汽，吹扫CO2解吸塔；再沸器采用降膜再沸器或热虹吸式再沸器；贫富液换热器回收解吸塔塔底排出的水溶液相中的热量，并预加热进入解吸塔的水溶液相；贫富液换热器采用管壳式或板式换热器，换热温差范围为5-15℃。
本发明的有益效果是：
(1)本***充分发挥了有机溶剂在吸收塔内CO2吸收速率较快、富液在再生塔内CO2循环容量大的优点，从而减小了吸收塔尺寸，降低了解吸塔的热耗，降低了碳捕集成本。
(2)本***采用“CO2吸收塔-萃取再生塔-CO2解吸塔”三塔循环方案，通过萃取再生塔预先富集有机溶剂中的CO2、再生有机溶剂，再通过解吸塔内加热有机溶液相解吸CO2，有利于降低***运行能耗。
(3)本***考虑有机溶剂挥发导致***水平衡及溶剂排放问题，设置水平衡塔用于维持***水平衡，设置溶剂回收塔回收排放的有机溶剂，保证***稳定运行，同时降低污染物排放。
附图说明
图1为基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***示意图；
图2为“有机溶剂(DEEA)吸收-萃取再生-水溶液(AEEA)解吸”三塔工艺***示意图；
图3为水平衡塔控制二氧化碳捕集***水平衡示意图；
图4为溶剂回收塔进一步控制***胺排放示意图。
附图标记说明：1—烟气进口；2—烟气预处理塔；3—冷却器；4—排污水；5—吸收塔的烟气进口；6—吸收塔；7—吸收塔烟气出口；8—吸收塔的富液出口；9—萃取再生塔；10—萃取再生塔的有机相出口；11—萃取再生塔出口的水溶液相冷富液；12—水平衡塔；13—水平衡塔的烟气出口；14—水平衡塔的水洗液出口；15—溶剂回收塔；16—排出净烟气；17—溶剂洗液出口；18—贫富液换热器；19—水溶液相热富液；20—解吸塔；21—水溶液相热贫液；22—再沸器；23—水溶液相冷贫液；24—再生气；25—冷凝器；26—冷凝水；27—纯CO2；28—压缩机；29—加压纯CO2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
所述基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，包括烟气预处理塔2、吸收塔6、萃取再生塔9、解吸塔20、水平衡塔12及溶剂回收塔15；烟气预处理塔2顶部的烟气出口连接至吸收塔6下部的烟气进口；吸收塔6顶部的烟气出口连接至水平衡塔12底部的烟气进口；水平衡塔12顶部的烟气出口通过烟气管道连接至溶剂回收塔15底部的烟气进口；吸收塔6的富液出口连接至萃取再生塔9底部的富液进口，萃取再生塔9顶部的有机相出口通过冷却器3连接至吸收塔6上部的有机溶剂入口；萃取再生塔9上部的萃取液进口通过贫富液换热器18连接解吸塔20底部的水溶液相热贫液出口，萃取再生塔9底部的水溶液相冷富液出口通过贫富液换热器18连接至解吸塔20上部的水溶液相热富液进口；解吸塔20顶部的再生气出口连接至冷凝器25进口，冷凝器25的CO2出口连接至压缩机28进口。
作为一种优选的实施例，烟气预处理塔2可采用水洗塔或者碱洗塔，结构上可选空塔或者填料塔，用于烟气降温和脱除烟气中SO2等杂质酸性气体。烟气预处理塔2下部设有烟气进口1。烟气预处理塔的上部设有水溶液或者碱溶液进口，烟气预处理塔的底部设有水溶液或者碱溶液出口并通过冷却器3连接至水溶液或者碱溶液进口形成循环管路。烟气预处理塔的底部还连接至排污水管。
作为一种优选的实施例，吸收塔6采用有机溶剂作为CO2吸收剂，吸收塔为填料塔。
作为一种优选的实施例，萃取再生塔9为液液萃取塔，有机溶剂相与水溶液相逆向接触。萃取再生塔9结构上可选板式塔或者填料塔。萃取再生塔9的底部设有加热器，用于控制塔内萃取再生的温度。
作为一种优选的实施例，解吸塔20下部设有再沸器22，再沸器进口连接解吸塔底部的水溶液相出口，再沸器出口与解吸塔的下部连接。解吸塔与萃取再生塔之间通过贫富液换热器连接，贫富液换热器的冷侧进口与萃取再生塔的底部连接，对应出口与解吸塔的上部连接，热侧进口与解吸塔的底部连接，对应出口与萃取再生塔的上部连接。
作为一种优选的实施例，水平衡塔12为填料塔或板式塔，用于控制***水平衡。水平衡塔上部设有水洗液进口，水平衡塔下部设有水洗液出口，水洗液出口通过溶液管道上的冷却器3连接至水洗液进口形成循环管路，水洗液出口还连接至萃取再生塔上部的萃取液进口。
作为一种优选的实施例，溶剂回收塔15上部设有溶剂洗液进口，溶剂回收塔15下部设有溶剂洗液出口，溶剂洗液出口通过冷却器3连接至溶剂洗液进口形成循环管路，溶剂洗液出口还连接至排污水管。溶剂回收塔在结构上可选填料塔、板式塔或者膜接触器(膜接触器为独立装置，可单独用于溶剂回收，此处与填料塔、板式塔统称为溶剂回收塔)。
作为一种优选的实施例，冷凝器25和压缩机28的冷凝水出口连接至解吸塔20上部的冷凝水进口。
实施例二
所述基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法：烟气预处理塔2下部设有烟气进口1，烟气依次经过烟气预处理塔2、吸收塔6、水平衡塔12、溶剂回收塔15后排空；有机溶剂在吸收塔6吸收CO2，进入萃取再生塔9后，送回吸收塔6进行循环吸收CO2；富集CO2的水溶液相在解吸塔20内解吸CO2后，进入萃取再生塔9，再送回解吸塔20循环解吸CO2。具体包括以下步骤：
S1、烟气从烟气预处理塔2的下部进入，自下而上流动，烟气预处理塔内的水溶液或者碱溶液自上而下与烟气逆流接触；
作为一种优选的实施例，经烟气预处理塔后的烟气温度降低至约40℃。
S2、预处理塔出口的烟气从吸收塔6的下部进入，自下而上流动，从吸收塔塔顶排出；吸收塔内的有机溶剂自上而下与烟气逆流接触，从吸收塔塔底排出吸收了CO2的有机溶剂富液；
S3、从吸收塔塔顶排出的烟气进入水平衡塔12，自下而上流动，水平衡塔12内的水洗液自上而下与烟气逆流接触，再从水平衡塔下部排出，部分水洗液经溶液管道与进入萃取再生塔上部的水溶液相混合；从水平衡塔顶部排出的烟气进入溶剂回收塔15，自下而上流动，溶剂回收塔内的溶剂洗液自上而下与烟气逆流接触，溶剂洗液从溶剂回收塔的下部排出，送去废液回收，溶剂回收塔顶部通过烟气管道排出烟气；
作为一种优选的实施例，水洗液采用对应于吸收塔内的有机溶剂的稀释水溶液，其浓度由有机溶剂的挥发性决定，具体可参照实施例四。
S4、从吸收塔塔底排出的有机溶剂富液经泵送入萃取再生塔9的下部进口，自下而上流动，由萃取再生塔塔顶排出，后送入吸收塔的上部循环吸收CO2；萃取液由萃取再生塔的上部进入，自上而下与有机溶剂富液逆流接触，再从萃取再生塔底部排出；
作为一种优选的实施例，萃取再生温度范围为50-90℃，提高温度，有利于提高萃取再生速率，从而减小萃取塔的体积。
S5、水溶液相热富液从解吸塔20上部进入，自上而下流动，解吸CO2后，从解吸塔塔底排出；解吸塔下部的再沸器22对解吸塔的塔体进行升温加热，解吸塔底部排出的水溶液相热贫液21，经贫富液换热器18后，送回萃取再生塔的上部；解吸塔顶部将解吸的CO2送入冷凝、压缩单元，冷凝器25和压缩机28的冷凝水26回收后送回解吸塔的上部；
作为一种优选的实施例，解吸塔的操作温度范围为100-150℃；再沸器的热源来自于高温蒸汽，解吸塔底部排出的部分水溶液相进入再沸器，再沸器出口与解吸塔的下部连接，水溶液相经再沸器后产生蒸汽，吹扫CO2解吸塔；再沸器可选降膜再沸器或热虹吸式再沸器；贫富液换热器用于回收解吸塔塔底排出的水溶液相中的热量，并预加热进入解吸塔的水溶液相；贫富液换热器可选管壳式或板式换热器，换热温差范围为5-15℃。
实施例三
如图2所示为三塔捕集CO2工艺方案示意图，吸收塔内采用有机溶剂吸收CO2，组分及质量浓度为：92％DEEA/2％AEEA/6％H2O。吸收塔运行在40℃，吸收完CO2后的有机溶剂，送去萃取再生塔下部，经顶部排出后返回吸收塔循环吸收CO2。
CO2解吸塔内采用的是水溶液相，组分及质量浓度为：40％AEEA/40％H2O/10％DEEA。解吸塔运行在120℃，解吸CO2后的水溶液相，经贫富液换热器回收热量，送入萃取再生塔上部的萃取液进口，自上而下，从萃取塔塔底排出，经贫富液换热器返回CO2解吸塔。萃取再生塔运行在50℃。
实施例四
烟气温度60℃，预处理塔采用水洗塔，经预处理塔降温后，烟气温度40℃，处于湿饱和状态(水分含量约7％，水蒸气分压约7.4kPa)，烟气中CO2浓度为12.0％，如图3所示。吸收塔内有机溶剂为30％MEA/66％NMP/4％H2O，吸收塔内CO2捕集率为90％，由于CO2吸收反应放热，吸收塔出口温度约55℃。吸收塔出口烟气中水分浓度约18％(水蒸气分压约18.4kPa)，评估挥发的MEA排放量3452mg/m3。
水平衡塔采用MEA稀释水溶液，质量浓度为3.6％MEA，运行温度40.9℃。在假设水平衡塔出口处于热力学的条件下，出口气体的水分浓度为7.6％(水蒸气分压约7.7kPa)。在该温度下，水平衡塔能够回收吸收塔出口气体中的水分，保证出口气体的水分流量与吸收塔烟气进口中的水分流量相等，即保持***水平衡。同时，水平衡塔能回收部分有机溶剂。在该工况下，水平衡塔出口MEA排放降低至17.8mg/m3。
实施例五
溶剂回收塔可以为填料塔、空塔、膜接触器等，视吸收剂挥发性与技术经济型而定。
实施例四中，有机溶剂MEA/NMP/H2O在水平衡塔出口MEA排放水平仍较高。为了进一步降低MEA排放，考虑溶剂回收塔为填料塔，采用洗涤液为水，运行温度为25℃，如图4所示。
在该温度下，水洗的溶剂回收塔通过降温回收烟气中的水分，如在25℃下，溶剂回收塔出口气体中水分浓度从7.6％(水蒸气分压约7.7kPa)降低至3.5％(水蒸气分压约3.6kPa)，MEA排放降低至0.08mg/m3。
本***充分发挥了有机溶剂在吸收塔内CO2吸收速率较快、富液在再生塔内CO2循环容量大的优点，从而减小了吸收塔尺寸，降低了解吸塔的热耗，降低了碳捕集成本；同时本***考虑有机溶剂挥发导致***水平衡及溶剂排放问题，保证***稳定运行，同时降低污染物排放。

Claims (10)

1.一种基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，其特征在于：包括烟气预处理塔(2)、吸收塔(6)、萃取再生塔(9)、解吸塔(20)、水平衡塔(12)及溶剂回收塔(15)；烟气预处理塔(2)顶部的烟气出口连接至吸收塔(6)下部的烟气进口；吸收塔(6)顶部的烟气出口连接至水平衡塔(12)底部的烟气进口；水平衡塔(12)顶部的烟气出口通过烟气管道连接至溶剂回收塔(15)底部的烟气进口；吸收塔(6)的富液出口连接至萃取再生塔(9)底部的富液进口，萃取再生塔(9)顶部的有机相出口通过冷却器(3)连接至吸收塔(6)上部的有机溶剂入口；萃取再生塔(9)上部的萃取液进口通过贫富液换热器(18)连接解吸塔(20)底部的水溶液相热贫液出口，萃取再生塔(9)底部的水溶液相冷富液出口通过贫富液换热器(18)连接至解吸塔(20)上部的水溶液相热富液进口；解吸塔(20)顶部的再生气出口连接至冷凝器(25)进口，冷凝器(25)的CO2出口连接至压缩机(28)进口。
2.根据权利要求1所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，其特征在于：烟气预处理塔(2)采用水洗塔或者碱洗塔，结构上采用空塔或者填料塔；烟气预处理塔(2)下部设有烟气进口(1)；烟气预处理塔的上部设有水溶液或者碱溶液进口，烟气预处理塔的底部设有水溶液或者碱溶液出口并通过冷却器(3)连接至水溶液或者碱溶液进口形成循环管路；烟气预处理塔的底部还连接至排污水管。
3.根据权利要求1所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，其特征在于：吸收塔(6)为填料塔；萃取再生塔(9)为液液萃取塔；萃取再生塔(9)结构上采用板式塔或者填料塔；萃取再生塔(9)的底部设有加热器。
4.根据权利要求1所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，其特征在于：解吸塔(20)下部设有再沸器(22)，再沸器进口连接解吸塔底部的水溶液相出口，再沸器出口与解吸塔的下部连接；解吸塔与萃取再生塔之间通过贫富液换热器连接，贫富液换热器的冷侧进口与萃取再生塔的底部连接，对应出口与解吸塔的上部连接，热侧进口与解吸塔的底部连接，对应出口与萃取再生塔的上部连接；冷凝器(25)和压缩机(28)的冷凝水出口连接至解吸塔(20)上部的冷凝水进口。
5.根据权利要求1所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***，其特征在于：水平衡塔(12)为填料塔或板式塔；水平衡塔上部设有水洗液进口，水平衡塔下部设有水洗液出口，水洗液出口通过溶液管道上的冷却器(3)连接至水洗液进口形成循环管路，水洗液出口还连接至萃取再生塔上部的萃取液进口；溶剂回收塔(15)上部设有溶剂洗液进口，溶剂回收塔(15)下部设有溶剂洗液出口，溶剂洗液出口通过冷却器(3)连接至溶剂洗液进口形成循环管路，溶剂洗液出口还连接至排污水管；溶剂回收塔在结构上采用填料塔、板式塔或者膜接触器。
6.一种如权利要求1所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、烟气从烟气预处理塔(2)的下部进入，自下而上流动，烟气预处理塔内的水溶液或者碱溶液自上而下与烟气逆流接触；
S2、预处理塔出口的烟气从吸收塔(6)的下部进入，自下而上流动，从吸收塔塔顶排出；吸收塔内的有机溶剂自上而下与烟气逆流接触，从吸收塔塔底排出吸收了CO2的有机溶剂富液；
S3、从吸收塔塔顶排出的烟气进入水平衡塔(12)，自下而上流动，水平衡塔(12)内的水洗液自上而下与烟气逆流接触，再从水平衡塔下部排出，部分水洗液经溶液管道与进入萃取再生塔上部的水溶液相混合；从水平衡塔顶部排出的烟气进入溶剂回收塔(15)，自下而上流动，溶剂回收塔内的溶剂洗液自上而下与烟气逆流接触，溶剂洗液从溶剂回收塔的下部排出，送去废液回收，溶剂回收塔顶部通过烟气管道排出烟气；
S4、从吸收塔塔底排出的有机溶剂富液经泵送入萃取再生塔(9)的下部进口，自下而上流动，由萃取再生塔塔顶排出，后送入吸收塔的上部循环吸收CO2；萃取液由萃取再生塔的上部进入，自上而下与有机溶剂富液逆流接触，再从萃取再生塔底部排出；
S5、水溶液相热富液从解吸塔(20)上部进入，自上而下流动，解吸CO2后，从解吸塔塔底排出；解吸塔下部的再沸器(22)对解吸塔的塔体进行升温加热，解吸塔底部排出的水溶液相热贫液(21)，经贫富液换热器(18)后，送回萃取再生塔的上部；解吸塔顶部将解吸的CO2送入冷凝、压缩单元，冷凝器(25)和压缩机(28)的冷凝水(26)回收后送回解吸塔的上部。
7.根据权利要求6所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，其特征在于：步骤S1中，经烟气预处理塔后的烟气温度降低至40℃。
8.根据权利要求6所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，其特征在于：步骤S3中，水洗液采用对应于吸收塔内的有机溶剂的稀释水溶液。
9.根据权利要求6所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，其特征在于：步骤S4中，萃取再生温度范围为50-90℃。
10.根据权利要求6所述的基于有机溶剂吸收-萃取再生循环的烟气二氧化碳捕集***的工作方法，其特征在于：步骤S5中，解吸塔的操作温度范围为100-150℃；再沸器的热源来自于高温蒸汽，解吸塔底部排出的部分水溶液相进入再沸器，水溶液相经再沸器后产生蒸汽，吹扫CO2解吸塔；再沸器采用降膜再沸器或热虹吸式再沸器；贫富液换热器回收解吸塔塔底排出的水溶液相中的热量，并预加热进入解吸塔的水溶液相；贫富液换热器采用管壳式或板式换热器，换热温差范围为5-15℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114159954A (zh) * 2021-12-07 2022-03-11 兰州理工大学 一种相变溶剂耦合膜分离烟气co2的***和方法
CN116492816A (zh) * 2023-03-23 2023-07-28 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 一种高co2负荷吸收剂碳捕集解吸***及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009104744A1 (ja) * 2008-02-22 2009-08-27 三菱重工業株式会社 Ｃｏ2回収装置及びｃｏ2回収方法
WO2012093853A2 (ko) * 2011-01-04 2012-07-12 경희대학교 산학협력단 입체장애가 도입된 2급 알칸올아민과 디올을 포함하는 비수계 이산화탄소 흡수제
US20140178279A1 (en) * 2011-06-27 2014-06-26 Aker Engineering & Technology As Amine absorbent and a method for co2 capture
CN104958998A (zh) * 2015-07-03 2015-10-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种富液自驱动萃取分相和撕裂再生的co2捕集***
CN104998518A (zh) * 2015-07-29 2015-10-28 广东电网有限责任公司电力科学研究院 低能耗且吸收剂可萃取再生的co2捕集方法及***
CN106039936A (zh) * 2016-07-12 2016-10-26 华侨大学 一种用于捕集二氧化碳的两相胺吸收剂及其应用
CN108187455A (zh) * 2018-02-02 2018-06-22 浙江大学 一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集***
CN108404612A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 青岛海山减碳环保科技有限公司 一种富液多级换热型二氧化碳捕集***及工艺
CN109092020A (zh) * 2018-10-24 2018-12-28 中石化石油工程技术服务有限公司 适用于相变吸收剂的二氧化碳捕集***
CN109331610A (zh) * 2018-12-14 2019-02-15 中石化石油工程技术服务有限公司 捕集废气中co2的相变吸收剂
CN111203086A (zh) * 2020-01-07 2020-05-29 浙江大学 一种低再生能耗和低污染物排放的co2捕集***
CN112387071A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 国家能源投资集团有限责任公司 Co2捕集方法和装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009104744A1 (ja) * 2008-02-22 2009-08-27 三菱重工業株式会社 Ｃｏ2回収装置及びｃｏ2回収方法
WO2012093853A2 (ko) * 2011-01-04 2012-07-12 경희대학교 산학협력단 입체장애가 도입된 2급 알칸올아민과 디올을 포함하는 비수계 이산화탄소 흡수제
US20140178279A1 (en) * 2011-06-27 2014-06-26 Aker Engineering & Technology As Amine absorbent and a method for co2 capture
CN104958998A (zh) * 2015-07-03 2015-10-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种富液自驱动萃取分相和撕裂再生的co2捕集***
CN104998518A (zh) * 2015-07-29 2015-10-28 广东电网有限责任公司电力科学研究院 低能耗且吸收剂可萃取再生的co2捕集方法及***
CN106039936A (zh) * 2016-07-12 2016-10-26 华侨大学 一种用于捕集二氧化碳的两相胺吸收剂及其应用
CN108187455A (zh) * 2018-02-02 2018-06-22 浙江大学 一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集***
CN108404612A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 青岛海山减碳环保科技有限公司 一种富液多级换热型二氧化碳捕集***及工艺
CN109092020A (zh) * 2018-10-24 2018-12-28 中石化石油工程技术服务有限公司 适用于相变吸收剂的二氧化碳捕集***
CN109331610A (zh) * 2018-12-14 2019-02-15 中石化石油工程技术服务有限公司 捕集废气中co2的相变吸收剂
CN112387071A (zh) * 2019-08-16 2021-02-23 国家能源投资集团有限责任公司 Co2捕集方法和装置
CN111203086A (zh) * 2020-01-07 2020-05-29 浙江大学 一种低再生能耗和低污染物排放的co2捕集***

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114159954A (zh) * 2021-12-07 2022-03-11 兰州理工大学 一种相变溶剂耦合膜分离烟气co2的***和方法
CN114159954B (zh) * 2021-12-07 2024-03-15 兰州理工大学 一种相变溶剂耦合膜分离烟气co2的***和方法
CN116492816A (zh) * 2023-03-23 2023-07-28 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 一种高co2负荷吸收剂碳捕集解吸***及方法
CN116492816B (zh) * 2023-03-23 2024-03-12 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 一种高co2负荷吸收剂碳捕集解吸***及方法

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