CN217431317U - 一种用于烟气co2捕集工艺的低能耗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，包括顺次安装的水洗塔、吸收塔、分相器、再生塔和CO₂压缩机；所述吸收塔与所述分相器之间顺次安装有混合器和贫液冷却器；所述分相器分别经过热泵、凝结水换热器、CO₂压缩气换热器与再生塔相连。该装置利用各反应物温度不同进行换热实现低能耗，适应不同情况的生产，换热层次多，换热效果好，通过溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO₂的工艺过程，减少CO₂再生能耗，降低CO₂捕集成本，并对CO₂进行处理再利用。

Description

一种用于烟气CO2捕集工艺的低能耗装置

技术领域

本实用新型涉及烟气捕集领域，具体涉及一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置。

背景技术

烟道气中含有大量的CO_2，CO₂是一种温室效应气体，常温常压下是一种一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体，大量的二氧化碳会导致温室效应的加剧，因此不仅要提倡低碳生活，尽量减少生活作息时所耗用的能量，更要处理好工业上的CO₂排放，从而减低二氧化碳排放量，减少对大气的污染，减缓生态恶化。

但是因为CO₂不燃烧、同时密度又比空气的密度大、在融化的过程中吸收热量，从而降低周围的温度等优点，其用途很广泛，如用于食品保鲜、灭火器、致冷剂、人工降雨等等。

因此对于烟道气中的CO₂，要加以吸收处理，回收利用。但是现有技术中化学吸收法捕集CO2技术的主要不足之处是再生***能耗过高，能源浪费，例如专利CN1887405A，虽然公开了一种，其对于各反应物热量没有加以利用，吸收和解吸能耗高。

而又如专利CN 112870919 A，提供一种烟气CO₂捕集***超重力再生节能工艺，其设备较多、制造成本高、操作复杂，并且没有CO₂的后处理过程。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，该装置利用各反应物温度不同进行换热实现低能耗，适应不同情况的生产，换热层次多，换热效果好，通过溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO₂的工艺过程，减少CO₂再生能耗，降低CO₂捕集成本，并对CO₂进行处理再利用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，包括顺次安装的水洗塔、吸收塔、分相器、再生塔和CO2压缩机；所述吸收塔与所述分相器之间顺次安装有混合器和贫液冷却器；所述分相器分别经过热泵、凝结水换热器、CO₂压缩气换热器与再生塔相连。

优选地，所述分相器与所述混合器分别经过热泵和贫富液换热器与所述混合器连接，所述混合器通过贫液冷却器与吸收塔相连。

优选地，所述再生塔设有回流管路，再生塔底部半贫液出口分别经过所述贫富液换热器和煮沸器后与再生塔回连，所述再生塔与所述煮沸器之间还安装有再生气换热器。

优选地，所述再生塔与所述CO₂压缩机之间顺次安装有再生气压缩机、所述再生气换热器一，所述CO₂压缩机与所述CO₂压缩气换热器相连，再经过CO₂后，去致冷机组或管道。

优选地，所述再生气换热器一与所述CO₂压缩机之间还顺次安装有再生气换热器二和再生气冷凝器。

优选地，所述吸收塔上安装有洗涤液储槽，所述吸收塔与洗涤液储槽之间还安装有洗涤泵相连形成循环。

优选地，所述水洗塔与水洗水管路之间还安装有水洗泵，形成循环管路。

本实用新型的有益效果在于：

1、在进入吸收塔之前就对烟气深度处理，降低烟气温度及其他成分影响，降低温度至达到醇胺吸收溶剂的理想吸收温度，并深度脱硫脱硝；

2、该装置通过溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO₂的工艺过程；

3、该装置回流***利用各反应物温度不同进行换热，适应不同情况的生产，换热层次多，换热效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置的结构示意图；

附图标记说明：

1、水洗塔；2、水洗泵；3、引风机；4、吸收塔；5、洗涤液储槽；6、洗涤泵；7、贫液冷却器；8、混合器；9、分相器；10、贫液泵；11、热泵；12、富液泵；13、贫富液换热器；14、凝结水换热器；15、CO₂冷凝器；16、CO₂压缩气换热器；17、再生塔；18、再生气压缩机；19、再生气换热器一；20、煮沸器；21、再生气换热器二；22、再生气凝却器；23、CO₂压缩机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，包括以吸收塔4为中心，辅以水洗塔1及增压设备的吸收段，以再生塔17和煮沸器20为中心的解吸段，以及安装在两者之间的分相器9和辅以吸收液换热***的回流***。

本装置顺次安装有水洗塔1、吸收塔4、分相器9、再生塔17和CO₂压缩机23。水洗塔1底部设有烟气入口，顶部设有水洗水入口，水洗水入口连有水洗水管路；水洗塔1底部还连接有水洗水出口，水洗水出口分别安装有去脱硫制浆地坑管路和循环管路，循环管路上安装有水洗泵2，循环管路另一端回连在水洗水管路上。

水洗塔1顶部连接有烟气出口，水洗塔1的烟气出口与吸收塔4底部的烟气入口连接，两者之间安装有引风机3，吸收塔4上部连接有洗涤液储槽5，吸收塔4上还安装有洗涤泵6，洗涤泵6另一端回连洗涤液储槽5。吸收塔4顶部设有尾气出口连回烟囱，吸收塔4底部设有富液出口。

吸收塔4富液出口与分相器9相连，分相器9的稀相管路回连到吸收塔4，分相器9的浓相管路分为四条，其中一条回连到吸收塔4，另外三条经过不同热交换方式与再生塔相连。

稀相管路为分相器9顺次经过热泵11、混合器8、贫液冷却器7回连到吸收塔4上；第一浓相管路为分相器9顺次经过富液泵12、贫富液换热器13、上述混合器8与稀相管路汇合回连到吸收塔4；第二浓相管路为分相器9顺次经过富液泵12、热泵11与再生塔17连接；第三浓相管路为分相器9经过凝结水换热器14与再生塔17相连；第四浓相管路为分相器9经CO₂压缩气换热器16与第二浓相管路汇合与再生塔17相连。

再生塔17底部安装有两条半贫液循环管路，一条经过贫富液换热器13后回到再生塔17；另一条经过再生气换热器一19、煮沸器20后回至再生塔17。再生塔17顶部连接有再生气压缩机18，再生气压缩机18顺次经过再生气换热器一19、再生气换热器二21、再生气凝却器22、CO₂压缩机23、CO₂压缩气换热器16、CO₂冷凝器15后将CO₂排至管道或致冷机组。

其中再生气换热器二21还通有电厂发电机组轴封冷凝水，再生气凝却器22还通有循环水，热泵11通有驱动蒸汽，热交换后蒸汽用于电厂发电机组轴封冷凝水加热。

本实用新型的设计及工作原理：

一、水洗塔与吸收塔

脱硫塔出口烟温超过50℃，并非醇胺吸收溶剂的理想吸收温度。为了降低烟气温度，在烟气(常压)进入吸收塔4前设置水洗塔1，通过水洗水循环喷淋降低烟温至约40℃。水洗水使用后部分水洗水经水洗泵2再回水洗塔1，其余进入脱硫制浆地坑。

冷却后的烟气通过引风机3加压至6～10KPa后进入吸收塔4进行CO₂的吸收。在吸收塔4中，烟气自下向上流动，与从上部入塔的吸收液形成逆流接触，使CO₂得到脱除。净化后的烟气从塔顶排回至烟囱。由于溶剂具有较高的蒸汽压，为减少溶剂蒸汽随烟气带出而造成吸收液损失，通常在吸收塔4上段设洗涤泵6和洗涤液储槽5进行洗涤，降低烟气中的溶剂蒸汽含量。

吸收CO₂后的富液(温度为50～60℃)由塔底经泵送入分离器，分为稀相和浓相两种，再分别进行使用。

稀相经热泵11使温度降为40～45℃后，在混合器8中与部分浓相一起经贫液冷却器7使温度降至40℃，再次回至吸收塔4再次反应。

浓相被分成四部分：(温度为50～60℃)

1、通过富液泵12后(温度为50～60℃)，与再生塔17底部流出的半贫液(温度从100～110℃降至50～60℃)在贫富液换热器13进行热交换后(温度为50～60℃)送至混合器8与稀相再次回至吸收塔4，混合后温度为50～60℃。

2、通过富液泵12后(温度为50～60℃)，再经过热泵11(驱动蒸汽144℃)与稀相(温度从100～110℃降至50～60℃)热交换后直接送入再生塔17进行反应。热交换后富液温度为60～65℃。

3、经过凝结水换热器14的浓相(温度为50～60℃)与贫富液换热器13后的半贫液(温度为90～100℃)一起进入再生塔17进行反应。混合后温度为50～60℃。

4、与CO₂压缩气进行换热后(温度为60～65℃)与第2部分的浓相(温度为50～60℃)一起送入再生塔17进行反应。混合后温度为50～60℃。

二、再生塔

再生塔17顶部富液与塔下部进入再生塔的胺蒸汽发生解吸反应，再生塔17主要将吸收塔4中浓相进行反应出再生气和半贫液。

半贫液(温度为50～60℃)经塔底被分为两部分：

1、经贫富液换热器13进行热交换后(温度为90～100℃)再次回再生塔17进行反应。

2、先经过再生气换热器1(温度为50～60℃)，再由煮沸器20(蒸汽144℃)加热至110～120℃后回至再生塔17进行反应。煮沸器20中凝结水经凝结水换热器14后(温度从120～130℃降至50～60℃)去除氧器。

半贫液再经解吸塔解吸循环后最终产生的贫液回吸收塔。

再生气(温度为80～100℃)从塔顶流出经再生气压缩机18(温度为120～180℃)，经再生气换热器1(半贫液温度从100～110℃升至110～120℃，再生气温度从120～180℃降至100～120℃)、再生气换热器2(再生气温度从100～120℃降至60～80℃，电厂发电机组轴封冷凝水温度从40℃升至60℃)、再生气凝却器22(再生气温度从60～80℃降至40～50℃，循环水温度从30℃升至40℃)、CO₂压缩机23(再生气温度从40～50℃升至150～180℃)、CO₂压缩气换热器16(再生气温度从150～180℃降至40～50℃，浓相温度从30～50℃升至40～60℃)、CO₂冷凝器15将温度降至40～50℃，可将CO₂排至管道或致冷机组。

本工艺通过回流***既利用反应后产物的温度，也可使各反应物的温度得到部分提升，不同温度的反应物进入下一反应的不同部位，再利用放热反应产生的温度。虽工艺原理类似，主要是对回流***中不同途径、不同方式的热交换效率对下一步反应的效果进行提升。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：包括顺次安装的水洗塔(1)、吸收塔(4)、分相器(9)、再生塔(17)和CO₂压缩机(23)；

所述吸收塔(4)与所述分相器(9)之间顺次安装有混合器(8)和贫液冷却器(7)；

所述分相器(9)与再生塔(17)之间设有三条浓相管路，分别经过热泵(11)、凝结水换热器(14)、CO₂压缩气换热器(16)与再生塔(17)相连。

2.如权利要求1所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述分相器(9)与所述混合器(8)之间设有一段稀相管路和一段浓相管路，分别经过热泵(11)和贫富液换热器(13)与所述混合器(8)连接，稀相经热泵(11)至混合器(8)，一部分浓相经贫富液换热器(13)至混合器(8)，所述混合器(8)通过贫液冷却器(7)与吸收塔(4)相连。

3.如权利要求2所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述分相器(9)与所述贫富液换热器(13)之间安装有富液泵(12)，所述富液泵(12)还与热泵(11)相连，所述贫富液换热器(13)与所述混合器(8)之间安装有贫液泵(10)。

4.如权利要求2所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述再生塔(17)设有半贫液回流管路，再生塔(17)底部半贫液出口分别经过所述贫富液换热器(13)和煮沸器(20)后与再生塔(17)回连，所述再生塔(17)与所述煮沸器(20)之间还安装有再生气换热器一(19)。

5.如权利要求4所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述再生塔(17)与所述CO₂压缩机(23)之间顺次安装有再生气压缩机(18)、所述再生气换热器一(19)，所述CO₂压缩机(23)与所述CO₂压缩气换热器(16)相连，再经过CO₂冷凝器(15)后，去致冷机组或管道。

6.如权利要求5所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述再生气换热器一(19)与所述CO₂压缩机(23)之间还顺次安装有再生气换热器二(21)和再生气凝却器(22)。

7.如权利要求1所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述吸收塔(4)上安装有洗涤液储槽(5)，所述吸收塔(4)与洗涤液储槽(5)之间还安装有洗涤泵(6)相连形成循环。

8.如权利要求7所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述水洗塔(1)和所述吸收塔(4)之间安装有引风机(3)，所述引风机将烟气加压至6～10KPa。

9.如权利要求1所述的一种用于烟气CO₂捕集工艺的低能耗装置，其特征在于：所述水洗塔(1)与水洗水管路之间还安装有水洗泵(2)，形成循环管路。

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