CN216778404U - 湿法捕集二氧化碳的*** - Google Patents

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陈曦
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Abstract

本实用新型涉及湿法捕集二氧化碳技术领域，具体涉及湿法捕集二氧化碳的***，所述***包括吸收塔，所述吸收塔自下至上包括吸收区和洗涤区，洗涤槽，与所述洗涤区的底部连通；再生塔，所述再生塔的顶端与所述吸收区的底端通过第一管线连通；再生气分离器，与所述再生塔的顶端通过第三管线连通；地下槽，与所述再生气分离器的底端连通；再生气分离器的底端还与所述洗涤区的顶端连通。本实用新型通过将再生气分离器中的冷凝液引入作为吸收液引入再生塔内，能够对净化气进一步进行净化，降低净化气的温度、减少氨逃逸，还能够减少来自外部洗涤液的量，实现***内水的内循环，有利于稳定控制***的水平衡。

Description

湿法捕集二氧化碳的***
技术领域
本实用新型涉及湿法捕集二氧化碳技术领域，具体涉及湿法捕集二氧化碳的***。
背景技术
目前湿法技术作为能够实现大规模二氧化碳捕集的主流技术，近几十年来一直不断在完善和迭代。从有机胺、离子液体、氨基酸盐等捕集溶剂的不断优化，从热泵、MVR闪蒸等节能工艺的引进，从高效填料、超重力技术等传质效率的提升等方面都进行了详尽研究并取得了长足的进步，从整体上形成了一套高效、节能、环保、可靠的捕集技术。
通过对多套万吨级二氧化碳捕集装置的实践开车情况总结，认为捕集***的稳定运行，除了需要对温度、流量等常规工艺参数的合理控制外，最重要的当属***的水平衡控制。即烟气进入吸收塔所携带的水量与净化气排出吸收塔所携带的水量达到平衡状态。水平衡控制是影响吸收剂的浓度波动的主要因素，而浓度因素又影响到吸收剂的捕集效果以及最终***运行的稳定性。
传统的二氧化碳捕集工艺中，初始洗涤液通常采用去离子水，随着该洗涤工段的循环，洗涤液总量以及胺浓度(即碱度)会缓慢上升(4-8wt％)，而胺浓度的上升会导致洗涤效果的下降，即净化气中吸收剂含量增加从而加大损耗。另外针对胺浓度的上升，通常需要将洗涤液放至地下槽，再打入除盐水以降低其浓度，而保证洗涤效果，这种补液方式会造成再生塔内吸收剂温度和浓度的明显波动；另外，对于净化气出塔的洗涤工段，洗涤液初始采用为外部除盐水，且随着循环洗涤的不断进行，洗涤液温度将缓慢上升，需设置洗涤液冷却器，同时洗涤液浓度也会逐渐增大进而影响洗涤效果，需要定期向洗涤液中外加入除盐水以降低洗涤液浓度，而外部补充的除盐水易破坏***内水平衡。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了增强对净化气中胺液滴的洗涤效果，减少补水过程对***温度和浓度的影响，提供湿法捕集二氧化碳的***。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种湿法捕集二氧化碳的***，其特征在于，所述***包括吸收塔，所述吸收塔自下至上包括吸收区和洗涤区，所述吸收区用于将含有二氧化碳的原料气和吸收剂接触进行反应，得到预净化气和吸收剂富液，所述洗涤区用于将所述预净化气进行洗涤，得到净化气；
洗涤槽，与所述洗涤区的底部连通，用于储存所述洗涤还得到的洗涤富液；
再生塔，所述再生塔的顶端与所述吸收区的底端通过第一管线连通，用于将所述吸收剂富液进行解析，得到再生气和吸收剂贫液，其中所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b；
再生气分离器，与所述再生塔的顶端通过第三管线连通，用于将所述再生气进行冷凝，得到冷凝液和产品气，其中所述冷凝液分为冷液A和冷液B；
地下槽，与所述再生气分离器的底端连通，用于储存所述冷液A；
再生气分离器的底端还与所述洗涤区的顶端连通，用于将所述冷液B引入所述洗涤区，对所述预净化气进行洗涤。
优选地，所述洗涤槽的底端与所述洗涤区的顶端连通。
优选地，所述洗涤槽的底端与所述第一管线连通。
优选地，所述吸收区的上端与所述再生塔的底端通过第二管线连通，用于将所述贫液a引入所述吸收塔中，与所述原料气接触进行所述反应。
优选地，所述***还包括换热器，分别与所述第一管线、所述第二管线连通，用于将所述吸收剂富液与所述贫液a进行换热。
优选地，所述第二管线上设有贫液冷却器，用于将所述贫液a进行冷却。
优选地，所述第三管线上设有再生气冷却器，用于将所述再生气进行冷却。
优选地，所述***还包括煮沸器，连通所述再生塔的底部，用于为所述再生塔供热。
优选地，所述再生塔的底部与所述地下槽连通，用于将所述贫液b引出所述再生塔
通过上述技术方案，本实用新型通过将再生气分离器中的冷凝液引入作为吸收塔顶部净化气洗涤液，由于再生气冷凝液的碱度低(约1wt％)，且连续补充至洗涤液，故而能够使得洗涤液中胺的浓度基本维持在较低浓度 (约2wt％)，既可以保证稳定的洗涤效果，同时不需要定期向***加入除盐水，降低了除盐水的用量；另一方面，洗涤液连续来自再生气冷凝液，既能够保持较低的温度，减少冷却器的使用；还能够减少来自外部洗涤液的量，实现***内水的内循环，有利于稳定控制***的水平衡。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施方式的湿法捕集二氧化碳的***的结构示意图；
图2是根据本实用新型对比例中的湿法捕集二氧化碳的***的结构示意图。
附图标记说明
1、第一管线 2、第二管线
3、第三管线 10、吸收塔
20、再生塔 11、贫液冷却器
12、洗涤槽 13、富液泵
14、贫液泵 21、再生气冷却器
22、煮沸器 23、地下槽
24、再生气分离器 25、换热器
101、吸收区 102、洗涤区
15、洗涤剂冷却器
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”通常是指相对于各部件本身的轮廓的内外；“远、近”通常是指相对于各部件本身的轮廓的远近。
图1是根据本实用新型一实施方式的湿法捕集二氧化碳的***的结构示意图，本实用新型提供一种湿法捕集二氧化碳的***，所述***包括吸收塔10，所述吸收塔10自下至上包括吸收区101和洗涤区102，所述吸收区101 用于将含有二氧化碳的原料气和吸收剂接触进行反应，得到预净化气和吸收剂富液，所述洗涤区102用于将所述预净化气进行洗涤，得到净化气；
洗涤槽12，与所述洗涤区102的底部连通，用于储存所述洗涤还得到的洗涤富液；
再生塔20，所述再生塔20的顶端与所述吸收区101的底端通过第一管线1连通，所述第一管线1上设有富液泵13，用于将所述吸收剂富液泵入所述再生塔20内进行解析，得到再生气和吸收剂贫液，其中所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b；
再生气分离器24，与所述再生塔20的顶端通过第三管线3连通，用于将所述再生气进行冷凝，得到冷凝液和产品气，其中所述冷凝液分为冷液A 和冷液B；
地下槽23，与所述再生气分离器24的底端连通，用于储存所述冷液A；
再生气分离器24的底端还与所述洗涤区102的顶端连通，用于将所述冷液B引入所述洗涤区102，对所述预净化气进行洗涤。
本实用新型中，洗涤液作用是指能够降低净化气温度、减少胺液蒸气挥发及液滴夹带(总称胺逃逸损耗)，所述吸收剂为含胺溶液，含有二氧化碳的原料气和吸收剂接触进行反应，得到预净化气中仍含有一定量的胺；通过将再生气分离器24分离得到的冷凝液分为两路(冷液A和冷液B)，并将冷夜B引入所述洗涤区102作为洗涤液，对所述预净化气进行洗涤，具有以下技术效果：1、通过将所述与净化气进行洗涤，能够降低预净化气的温度、降低预净化气中胺的含量，减少胺逃逸；2、由于冷凝液的温度较低(30-40℃)，能够减少洗涤液冷却器的使用；3、所述冷凝液是***内产生的，能够减少补水，实现***内部的水平衡，有利于维持吸收剂浓度以及***温度的稳定，从而提高吸收剂的捕集对二氧化碳的捕集效果。
在本实用新型的一些优选实施方式中，优选地，所述洗涤液分为洗液C 和洗液D；其中，所述洗涤槽12的底端与所述洗涤区102的顶端通过泵连通，用于将所述洗液C循环引入所述吸收区102内，对所述预净化气进行洗涤；进一步优选地，所述洗涤槽12的底端与所述第一管线1连通，用于将所述洗液D加入所述吸收剂富液中进行后处理。
在本实用新型的一些优选实施方式中，所述吸收区101的上端与所述再生塔20的底端通过第二管线2连通，所述第二管线2上设有贫液泵14，用于将所述贫液a泵送入所述吸收塔10中，与所述原料气逆向接触进行所述反应。
根据本实用新型，优选条件下，所述***还包括换热器25，分别与所述第一管线1、所述第二管线2连通，用于将所述吸收剂富液与所述贫液a进行换热，实现***内热量的综合利用。
根据本实用新型，优选条件下，所述第二管线2上设有贫液冷却器11，用于将所述贫液a进行冷却。
在本实用新型中，优选地，所述第三管线3上设有再生气冷却器21，用于将所述再生气进行冷却，得到冷却气。
在本实用新型中，优选地，所述***还包括煮沸器22，连通所述再生塔20的底部，用于为所述再生塔20供热，所述煮沸器22的热源可以是为本领域技术人员所知的能够用于加热煮沸器的热源，例如可以是来自蒸汽外管的热蒸汽。
在本实用新型的一些优选实施方式中，优选地，所述再生塔20的底部与所述地下槽23连通，用于将所述贫液b引入所述地下槽23进行后处理。
在本实用新型的一些优选实施方式中，所述再生气分离器24的高度高于所述洗涤槽12的高度，从而能够使冷凝液仅靠重力作用就可以灌满洗涤槽12。
在图1所示的***中进行湿法捕集二氧化碳的方法如下：
含有二氧化碳的原料气(二氧化碳含量约为12.5体积％)自吸收区102 的底部进入吸收塔10，与来自吸收区102顶部的吸收剂逆向接触进行吸收反应，得到预净化气和吸收剂富液；
预净化气继续向上运动进入洗涤区101，与洗涤液接触进行洗涤，得到净化气和洗涤富液，净化气经吸收塔10顶部的气体出口采出；
吸收剂富液从吸收塔10的底部经设有富液泵13的第一管线1引入再生塔20的顶部，再生塔20的底部设有煮沸器22，用于为再生塔20供热，富含二氧化碳的吸收剂富液在再生塔20内在高温下进行解析，得到吸收剂贫液和再生气；
所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b，其中，贫液a引入所述吸收区101 的顶部循环加入所述吸收剂中；贫液b引入地下槽23中进行后续处理；
再生气经进入第三管道3中经再生气冷却器23冷却，然后再经再生气分离器24冷却，得到产品气和冷凝液，其中产品气中二氧化碳的含量大于 99体积％；冷凝液分为冷液A和冷液B，其中冷液A进入地下槽23进行后处理，冷液B引入所述洗涤区102中，用于对所述预净化气进行洗涤；
洗涤液富液分为洗液C和洗液D，其中，洗液C循环引入所述吸收区 102内，对所述预净化气进行洗涤；洗液D加入所述吸收剂富液中进行后处理。
实施例1
将含有二氧化碳的原料气(二氧化碳含量为12.5体积％)自吸收区102 的底部进入吸收塔10，与来自吸收区102顶部的吸收剂逆向接触进行吸收反应，得到预净化气和吸收剂富液；
预净化气继续向上运动进入洗涤区101，与洗涤液接触进行洗涤，得到净化气和洗涤富液，净化气经吸收塔10顶部的气体出口采出；
吸收剂富液从吸收塔10的底部经设有富液泵13的第一管线1引入再生塔20的顶部，再生塔20的底部设有煮沸器22，用于为再生塔20供热，富含二氧化碳的吸收剂富液在再生塔20内在高温下进行解析，得到吸收剂贫液和再生气；
所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b，其中，贫液a引入所述吸收区101 的顶部循环加入所述吸收剂中；贫液b引入地下槽23中进行后续处理；
再生气经进入第三管道3中经再生气冷却器23冷却，然后再经再生气分离器24冷却，得到产品气和冷凝液(胺浓度为1wt％，温度为35℃)，其中产品气中二氧化碳的含量为99.5体积％；冷凝液分为冷液A和冷液B，其中冷液A进入地下槽23进行后处理，冷液B引入所述洗涤区102中，用于对所述预净化气进行洗涤；
洗涤液富液分为洗液C和洗液D，其中，洗液C循环引入所述吸收区 102内，对所述预净化气进行洗涤；洗液D加入所述吸收剂富液中进行后处理；
本实施例中，洗涤液中胺的浓度基本维持在2wt％。
对比例
采用图2所示的装置进行CO2捕集，步骤如下：
将含有二氧化碳的原料气(二氧化碳含量为12.5体积％)自吸收区102 的底部进入吸收塔10，与来自吸收区102顶部的吸收剂逆向接触进行吸收反应，得到预净化气和吸收剂富液；
预净化气继续向上运动进入洗涤区101，与洗涤液接触进行洗涤，得到净化气和洗涤富液，净化气经吸收塔10顶部的气体出口采出；
吸收剂富液从吸收塔10的底部经设有富液泵13的第一管线1引入再生塔20的顶部，再生塔20的底部设有煮沸器22，用于为再生塔20供热，富含二氧化碳的吸收剂富液在再生塔20内在高温下进行解析，得到吸收剂贫液和再生气；
所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b，其中，贫液a引入所述吸收区101 的顶部循环加入所述吸收剂中；贫液b引入地下槽23中进行后续处理；
再生气经进入第三管道3中经再生气冷却器23冷却，然后再经再生气分离器24冷却，得到产品气和冷凝液(胺浓度为1wt％，温度为35℃)，其中产品气中二氧化碳的含量为99.5体积％；冷凝液进入地下槽23；
洗涤液富液经加压泵加压、洗涤剂冷却器冷却后循环引入所述吸收区 102内，对所述预净化气进行洗涤，当洗涤液中胺浓度达到6wt％时，将洗涤液15引入地下槽23中，并向洗涤槽12中注入除盐水；
本对比例中，洗涤液中胺的浓度波动大，随着该洗涤工段的循环，洗涤液总量以及浓度(即碱度)会缓慢上升(6-8wt％)，浓度的上升会导致洗涤效果的下降，即净化气中吸收剂含量增加从而加大损耗。
实验例
在现有的工业装置上(CO2捕集规模为3万吨/年)进行，原料气中CO2含量为12.5wt％，吸收剂为20wt％的一乙醇胺，装置在设计工况下运行。针对洗涤工段，分别控制洗涤液中胺浓度为1wt％，2wt％，3wt％，4wt％，5wt％， 6wt％，并监测对应浓度下所得净化气中吸收剂的含量，也就是胺逃逸量，并换算成捕集每吨CO2的胺逃逸损耗，实验结果如表1所示。
表1
洗涤液浓度(wt％) 1 2 3 4 5 6
胺逃逸损耗(kg/t CO<sub>2</sub>) 0.255 0.313 0.395 0.496 0.583 0.692
从上表中可以看出，本实用新型中所能够维持的洗涤液浓度为2wt％，对应的胺逃逸损耗仅为0.313kg/t CO2，而现有工艺中洗涤液中胺的最高浓度为6wt％，对应胺逃逸损耗平均值为0.496kg/t CO2，算得本实用新型提供的方法相对于现有技术能够将胺逃逸降低36.9％。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种湿法捕集二氧化碳的***，其特征在于，所述***包括吸收塔(10)，所述吸收塔(10)自下至上包括吸收区(101)和洗涤区(102)，所述吸收区(101)用于将含有二氧化碳的原料气和吸收剂接触进行反应，得到预净化气和吸收剂富液，所述洗涤区(102)用于将所述预净化气进行洗涤，得到净化气；
洗涤槽(12)，与所述洗涤区(102)的底部连通，用于储存所述洗涤还得到的洗涤富液；
再生塔(20)，所述再生塔(20)的顶端与所述吸收区(101)的底端通过第一管线(1)连通，用于将所述吸收剂富液进行解析，得到再生气和吸收剂贫液，其中所述吸收剂贫液分为贫液a和贫液b；
再生气分离器(24)，与所述再生塔(20)的顶端通过第三管线(3)连通，用于将所述再生气进行冷凝，得到冷凝液和产品气，其中所述冷凝液分为冷液A和冷液B；
地下槽(23)，与所述再生气分离器(24)的底端连通，用于储存所述冷液A；
再生气分离器(24)的底端还与所述洗涤区(102)的顶端连通，用于将所述冷液B引入所述洗涤区(102)，对所述预净化气进行洗涤。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述洗涤槽(12)的底端与所述洗涤区(102)的顶端连通。
3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述洗涤槽(12)的底端与所述第一管线(1)连通。
4.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述吸收区(101) 的上端与所述再生塔(20)的底端通过第二管线(2)连通，用于将所述贫液a引入所述吸收塔(10)中，与所述原料气接触进行所述反应。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述***还包括换热器(25)，分别与所述第一管线(1)、所述第二管线(2)连通，用于将所述吸收剂富液与所述贫液a进行换热。
6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述第二管线(2)上设有贫液冷却器(11)，用于将所述贫液a进行冷却。
7.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述第三管线(3)上设有再生气冷却器(21)，用于将所述再生气进行冷却。
8.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述***还包括煮沸器(22)，连通所述再生塔(20)的底部，用于为所述再生塔(20)供热。
9.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述再生塔(20)的底部与所述地下槽(23)连通，用于将所述贫液b引出所述再生塔(20)。
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WO2024082476A1 (zh) * 2022-10-21 2024-04-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 二氧化碳捕集***

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