CN114191942A - 一种烟气co2捕集***超重力再生节能工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于环保领域，提拱了一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：CO2的吸收、换热、CO2的解吸、冷却、同步操作、后处理；化学吸收法烟气CO2捕集***“超重力反应器+溶液煮沸器+煮沸液分离器”耦合再生工艺降低了药剂损耗及药剂的降解变质，提高了化学吸收剂的循环使用次数，符合循环经济低消耗、低排放、高效率的特征，达到资源化回收和减少环境污染的目的。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，尤其涉及一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺。
背景技术
近年来，石化燃料燃烧使大气环境持续恶化，由此引发的“温室效应”正越来越严重地威胁着人类生存。CO2不仅是温室气体的主要贡献者，其危害持续时间也较长。若要缓解“温室效应”的影响，应首先解决CO2的减排和回收利用问题。
碳捕集及封存技术是在不降低当前化石燃料使用量的情况下减少排入大气CO2气体量的最直接有效的方式。
CCS技术从烟气中分离二氧化碳的方法主要包括：膜分离法、物理吸附法、低温蒸馏法、吸收分离法等。化学吸收法捕集CO2因其吸收速率快、吸收效率高且工艺简单、技术较为成熟而被广泛使用，并在国内外建设了多个示范评价工程。化学吸收法捕集CO2技术的主要不足之处是再生***能耗过高，为了减少CO2再生能耗，降低CO2捕集成本，国内外学者正不断对现有流程进行优化与开发，开发新的CO2捕集再生工艺。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，旨在解决现有化学吸收法捕集CO2技术能耗过高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度；烟气经过引风机增压后自下而上进入吸收塔，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵加压后的冷富液进入贫富液换热器进行换热，换热后冷富液温度为90℃～95℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口进入再生气分离器分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却；冷却后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀流入虹吸式溶液煮沸器中进行加热，加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器的虹吸作用下从煮沸液出口进入煮沸液分离器进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器顶部的气体出口进入超重力反应器，分离后的溶液经过煮沸液分离器底部的溶液出口进入溶液煮沸器中继续循环；
S7.贫液泵管线支路管线上安装有电动调节阀，电动调节阀与煮沸液分离器上安装的液位检测***连锁，当煮沸液分离器液位过高时，电动调节阀开度减小；当煮沸液分离器液位过低时，电动调节阀开度增大，从而实现煮沸分离***的稳定循环。
进一步的技术方案，根据S1，烟气的温度为35℃～45℃。
进一步的技术方案，根据S1，冷富液的温度为50℃～55℃。
进一步的技术方案，根据S4，贫液的换热冷却的温度为55℃～65℃。
进一步的技术方案，贫液经过贫液冷却器冷却后的温度为40℃～45℃。
进一步的技术方案，根据S5，溶液煮沸器的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。
进一步的技术方案，根据S7，吸收剂贫富液是循环利用的。
本发明实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，本发明对现有有机胺化学吸收法工艺进行改进，采用超重力机代替常规解吸塔进行吸收液的加热再生，可实现解吸***的小型化、灵活化、橇装化和模块化。首次提出了化学吸收法烟气CO2捕集***“超重力反应器+溶液煮沸器+煮沸液分离器”耦合再生工艺，代替原有的“解吸塔+煮沸器”再生工艺，大幅缩小设备尺寸，具有小型化、灵活化、高效化、投资小，设备可实现橇装化、模块化等优点，节省了投资成本,同时再生能耗降幅明显。化学吸收法烟气CO2捕集***“超重力反应器+溶液煮沸器+煮沸液分离器”耦合再生工艺降低了药剂损耗及药剂的降解变质，提高了化学吸收剂的循环使用次数，符合循环经济低消耗、低排放、高效率的特征，达到资源化回收和减少环境污染的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
附图中：1深度净化塔、2净化塔泵、3吸收塔、4引风机、5尾气排放口、6富液泵、7贫液冷却器、8贫富液换热器、9贫液泵、10超重力反应器、11溶液煮沸器、12煮沸液分离器、13再生气分离器、14产品气、15排污口、16富液进口、17再生气出口、18贫液出口、19煮沸液出口、20煮沸液进口、21液位检测***、22电动调节阀、23排污口二、24气体出口、25溶液出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
实施例一
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔1进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度为35℃；烟气经过引风机4增压后自下而上进入吸收塔3，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口5排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵6加压后的冷富液，温度为50℃进入贫富液换热器8进行换热。换热后冷富液温度为90℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器10，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口17进入再生气分离器13分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口18经贫液泵9增压后进入贫富液换热器8进行换热冷却，贫液的换热冷却的温度为55℃；冷却后进入贫液冷却器7进行冷却，贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为40℃。冷却后的贫液进入吸收塔3，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀22流入虹吸式溶液煮沸器11中进行加热，溶液煮沸器11的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器11的虹吸作用下从煮沸液出口19进入煮沸液分离器12进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器12顶部的气体出口24进入超重力反应器10，分离后的溶液经过煮沸液分离器12底部的溶液出口25进入溶液煮沸器11中继续循环；
S7.贫液泵9管线支路管线上安装有电动调节阀22，电动调节阀22与煮沸液分离器12上安装的液位检测21***连锁，当煮沸液分离器12液位过高时，电动调节阀22开度减小；当煮沸液分离器12液位过低时，电动调节阀22开度增大，从而实现煮沸分离***12的稳定循环，吸收剂贫富液是循环利用的。
实施例二
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔1进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度为36℃；烟气经过引风机4增压后自下而上进入吸收塔3，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口5排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵6加压后的冷富液，温度为51℃进入贫富液换热器8进行换热。换热后冷富液温度为91℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器10，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口17进入再生气分离器13分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口18经贫液泵9增压后进入贫富液换热器8进行换热冷却，贫液的换热冷却的温度为51℃；冷却后进入贫液冷却器7进行冷却，贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为41℃。冷却后的贫液进入吸收塔3，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀22流入虹吸式溶液煮沸器11中进行加热，溶液煮沸器11的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器11的虹吸作用下从煮沸液出口19进入煮沸液分离器12进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器12顶部的气体出口24进入超重力反应器10，分离后的溶液经过煮沸液分离器12底部的溶液出口25进入溶液煮沸器11中继续循环；
S7.贫液泵9管线支路管线上安装有电动调节阀22，电动调节阀22与煮沸液分离器12上安装的液位检测21***连锁，当煮沸液分离器12液位过高时，电动调节阀22开度减小；当煮沸液分离器12液位过低时，电动调节阀22开度增大，从而实现煮沸分离***12的稳定循环，吸收剂贫富液是循环利用的。
实施例三
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔1进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度为37℃；烟气经过引风机4增压后自下而上进入吸收塔3，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口5排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵6加压后的冷富液，温度为53℃进入贫富液换热器8进行换热。换热后冷富液温度为93℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器10，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口17进入再生气分离器13分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口18经贫液泵9增压后进入贫富液换热器8进行换热冷却，贫液的换热冷却的温度为58℃；冷却后进入贫液冷却器7进行冷却，贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为43℃。冷却后的贫液进入吸收塔3，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀22流入虹吸式溶液煮沸器11中进行加热，溶液煮沸器11的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器11的虹吸作用下从煮沸液出口19进入煮沸液分离器12进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器12顶部的气体出口24进入超重力反应器10，分离后的溶液经过煮沸液分离器12底部的溶液出口25进入溶液煮沸器11中继续循环；
S7.贫液泵9管线支路管线上安装有电动调节阀22，电动调节阀22与煮沸液分离器12上安装的液位检测21***连锁，当煮沸液分离器12液位过高时，电动调节阀22开度减小；当煮沸液分离器12液位过低时，电动调节阀22开度增大，从而实现煮沸分离***12的稳定循环，吸收剂贫富液是循环利用的。
实施例四
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔1进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度为39℃；烟气经过引风机4增压后自下而上进入吸收塔3，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口5排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵6加压后的冷富液，温度为54℃进入贫富液换热器8进行换热。换热后冷富液温度为94℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器10，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口17进入再生气分离器13分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口18经贫液泵9增压后进入贫富液换热器8进行换热冷却，贫液的换热冷却的温度为59℃；冷却后进入贫液冷却器7进行冷却，贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为44℃。冷却后的贫液进入吸收塔3，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀22流入虹吸式溶液煮沸器11中进行加热，溶液煮沸器11的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器11的虹吸作用下从煮沸液出口19进入煮沸液分离器12进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器12顶部的气体出口24进入超重力反应器10，分离后的溶液经过煮沸液分离器12底部的溶液出口25进入溶液煮沸器11中继续循环；
S7.贫液泵9管线支路管线上安装有电动调节阀22，电动调节阀22与煮沸液分离器12上安装的液位检测21***连锁，当煮沸液分离器12液位过高时，电动调节阀22开度减小；当煮沸液分离器12液位过低时，电动调节阀22开度增大，从而实现煮沸分离***12的稳定循环，吸收剂贫富液是循环利用的。
实施例五
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔1进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度为45℃；烟气经过引风机4增压后自下而上进入吸收塔3，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口5排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵6加压后的冷富液，温度为55℃进入贫富液换热器8进行换热。换热后冷富液温度为95℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器10，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口17进入再生气分离器13分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口18经贫液泵9增压后进入贫富液换热器8进行换热冷却，贫液的换热冷却的温度为65℃；冷却后进入贫液冷却器7进行冷却，贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为45℃。冷却后的贫液进入吸收塔3，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀22流入虹吸式溶液煮沸器11中进行加热，溶液煮沸器11的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器11的虹吸作用下从煮沸液出口19进入煮沸液分离器12进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器12顶部的气体出口24进入超重力反应器10，分离后的溶液经过煮沸液分离器12底部的溶液出口25进入溶液煮沸器11中继续循环；
S7.贫液泵9管线支路管线上安装有电动调节阀22，电动调节阀22与煮沸液分离器12上安装的液位检测21***连锁，当煮沸液分离器12液位过高时，电动调节阀22开度减小；当煮沸液分离器12液位过低时，电动调节阀22开度增大，从而实现煮沸分离***12的稳定循环，吸收剂贫富液是循环利用的。
本发明上述实施例中提供了一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，本发明对现有有机胺化学吸收法工艺进行改进，采用超重力机代替常规解吸塔进行吸收液的加热再生，可实现解吸***的小型化、灵活化、橇装化和模块化。首次提出了化学吸收法烟气CO2捕集***“超重力反应器+溶液煮沸器+煮沸液分离器”耦合再生工艺，代替原有的“解吸塔+煮沸器”再生工艺，大幅缩小设备尺寸，具有小型化、灵活化、高效化、投资小，设备可实现橇装化、模块化等优点，节省了投资成本,同时再生能耗降幅明显。化学吸收法烟气CO2捕集***“超重力反应器+溶液煮沸器+煮沸液分离器”耦合再生工艺降低了药剂损耗及药剂的降解变质，提高了化学吸收剂的循环使用次数，符合循环经济低消耗、低排放、高效率的特征，达到资源化回收和减少环境污染的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.CO2的吸收：将燃煤电厂排出的烟气经深度净化塔进行脱硫脱硝和除尘；控制排出烟气的温度；烟气经过引风机增压后自下而上进入吸收塔，贫液吸收剂自上而下进入吸收塔，二者逆流接触，完成CO2的吸收过程；
S2.换热：脱碳后的烟气由吸收塔顶部尾气排放口排出，吸收了CO2气体的富液由吸收塔底部排出，经过富液泵加压后的冷富液进入贫富液换热器进行换热，换热后冷富液温度为90℃～95℃；
S3.CO2的解吸：将换热后的冷富液喷淋进入超重力反应器，利用超重力条件下多相流体系的流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现传质传热过程和化学反应过程，使CO2从吸收剂中快速解吸；
S4.冷却：解吸出的再生气经再生气出口进入再生气分离器分离后得到产品气；解吸后的贫液由超重力反应器的贫液出口经贫液泵增压后进入贫富液换热器进行换热冷却；冷却后进入贫液冷却器进行冷却，冷却后的贫液进入吸收塔，开始新的吸收过程；
S5.同步操作：部分贫液经由超重力反应器去贫液泵管线支路上的电动调节阀流入虹吸式溶液煮沸器中进行加热，加热后的溶液及加热过程中解吸的CO2气液两相混合，混合物在溶液煮沸器的虹吸作用下从煮沸液出口进入煮沸液分离器进行气液分离；
S6.后处理：分离后的解吸气从煮沸液分离器顶部的气体出口进入超重力反应器，分离后的溶液经过煮沸液分离器底部的溶液出口进入溶液煮沸器中继续循环；
S7.贫液泵管线支路管线上安装有电动调节阀，电动调节阀与煮沸液分离器上安装的液位检测***连锁，当煮沸液分离器液位过高时，电动调节阀开度减小；当煮沸液分离器液位过低时，电动调节阀开度增大，从而实现煮沸分离***的稳定循环。
2.根据权利要求1所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，根据S1，所述烟气的温度为35℃～45℃。
3.根据权利要求1所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，根据S1，所述冷富液的温度为50℃～55℃。
4.根据权利要求1所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，根据S4，所述贫液的换热冷却温度为55℃～65℃。
5.根据权利要求4所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，所述贫液经过贫液冷却器7冷却后的温度为40℃～45℃。
6.根据权利要求1所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，根据S5，所述溶液煮沸器的加热形式可以是电加热或者蒸汽加热。
7.根据权利要求1所述的烟气CO2捕集***超重力再生节能工艺，其特征在于，根据S7，所述吸收剂贫富液是循环利用的。
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