CN218012023U - 一种碳中和碳减排回收资源化处理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碳中和碳减排回收资源化处理***，包括碱液洗涤塔、袋式除尘器、旋转吸收塔、压缩机、冷凝器以及碳酸铵合成塔，碱液洗涤塔用于对吸风机吸入的二氧化碳废气进行碱洗，袋式除尘器对碱洗后的废气进行除尘，除尘完毕后的废气进入旋转吸收塔内部，旋转吸收塔对废气中的二氧化碳进行吸收，吸收后的废液通过冷凝器进行冷凝，未吸收的废气通过冷凝器进入压缩机内部，经压缩机压缩后的废气进入碳酸铵合成塔内部，将经碳酸铵合成塔生成的碳酸氢铵固体悬浮液送入离心机进行分离，分离后的碳酸氢铵固体通过干燥机干燥后进行收集，本实用新型对工业烟气的二氧化碳废气进行捕集再利用，达到二氧化碳资源的重复再利用。

Description

一种碳中和碳减排回收资源化处理***

技术领域

本实用新型涉及碳中和减排技术领域，尤其涉及一种碳中和碳减排回收资源化处理***。

背景技术

气候变化专门委员会(IPCC)测算，若实现《巴黎协定》2℃控温目标，全球必须在2050年达到二氧化碳净零排放(又称“碳中和”)，即每年二氧化碳排放量等于其通过植树等方式减排的抵消量；在2067年达到温室气体净零排放(又称“温室气体中和或气候中性”)，即除二氧化碳外，甲烷等温室气体的排放量与抵消量平衡。

我国提出“碳中和”目标，既体现了我国在环境保护和应对气候变化问题上的责任担当，也为我国绿色低碳发展擘画了宏伟蓝图。与世界主要碳排放国家相比，我国2060年实现“碳中和”目标可以说是：“压力大、任务重、时间紧”，如果按照之前按部就班地推进碳减排是远远不够的，未来需要以更大的决心与魄力，采取更强有力的措施去推动实现。

到2025年，绿色低碳循环发展的经济体系初步形成，重点行业能源利用效率大幅提升。单位国内生产总值能耗比2020年下降13.5％；单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18％；非化石能源消费比重达到20％左右；森林覆盖率达到24.1％，森林蓄积量达到180亿立方米，为实现碳达峰、碳中和奠定坚实基础。

到2030年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平。单位国内生产总值能耗大幅下降；单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65％以上；非化石能源消费比重达到25％左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上；森林覆盖率达到25％左右，森林蓄积量达到190亿立方米，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降。

到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80％以上，碳中和目标顺利实现，生态文明建设取得***成果，开创人与自然和谐共生新境界。

目前国内外针对双碳治理技术主要有：

1、溶剂吸收技术；

使用溶剂对二氧化碳进行吸收和解析，二氧化碳浓度可达98％以上。该法只适合于从低浓度二氧化碳废气中回收二氧化碳，且流程复杂，操作成本高。

2、变压吸附技术；

采用固体吸附剂吸附混合气中的二氧化碳，浓度可达60％以上。该法只适合于从化肥厂变换气中脱除二氧化碳，且二氧化碳浓度太低不能作为产品使用。

3、有机膜分离技术；

利用中空纤维膜在高压下分离二氧化碳，只适用于气源干净、需用二氧化碳浓度不高于90％的场合。

4、催化燃烧技术；

利用催化剂和纯氧气把二氧化碳中的可燃烧杂质转换成二氧化碳和水。该法只能脱除可燃杂质，能耗和成本高，已被淘汰。

5、低温蒸馏技术；

适用于气源中二氧化碳浓度90％以上，且产品纯度要求高、设备庞大，能耗较高，而且还需要液化储运的场合。

6、二氧化碳地质封存技术；

地下盐水层是公认的未来大规模埋存二氧化碳的理想地点，但是目前二氧化碳地质封存技术还缺乏可靠性及长期性，二氧化碳一旦泄露会造成对周围生态环境的影响。

7、“化石能源+CCUS”低碳排放技术；

目前关于低碳排放技术很多还在实验室阶段，由于投资成本高，政策支持力度差异等原因，CCUS在全球的整体发展进程比较缓慢。

8、直接空气中碳捕获技术；

指直接从空气中进行碳捕捉，而不是从工厂烟囱中捕获碳被称为“直接空气捕获”。该技术面临碳排放处理设施占地面积大，投资成本高，因直接从空气中进行碳捕捉，空气中碳元素含量较少，设备处理效率不高，处理周期长。

因此本实用新型提出了一种碳中和碳减排回收资源化处理***。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种碳中和碳减排回收资源化处理***，本实用新型是将工厂生产过程中排放出来的二氧化碳通过构建高效复合处理***，对工业烟气的二氧化碳废气进行捕集再利用，达到二氧化碳资源的重复再利用以及节能减排的目的，为加快实现全球碳中和、碳达峰提供有力的技术支撑。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种碳中和碳减排回收资源化处理***，包括碱液洗涤塔、袋式除尘器、旋转吸收塔、压缩机、冷凝器以及碳酸铵合成塔，所述碱液洗涤塔用于对吸风机吸入的二氧化碳废气进行碱洗，所述袋式除尘器对碱洗后的废气进行除尘，除尘完毕后的废气进入旋转吸收塔内部，旋转吸收塔对废气中的二氧化碳进行吸收，吸收后的废液通过冷凝器进行冷凝，未吸收的废气通过冷凝器进入压缩机内部，经压缩机压缩后的废气进入碳酸铵合成塔内部，将经碳酸铵合成塔生成的碳酸氢铵固体悬浮液送入离心机进行分离，分离后的碳酸氢铵固体通过干燥机干燥后进行收集。

进一步地，所述压缩机尾端分别与旋转吸收塔以及碳酸铵合成塔塔顶相连。

进一步地，所述旋转吸收塔顶部连接有排放烟囱，所述碳酸铵合成塔连接有液氨储存罐。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型能够充分地利用空气将二氧化碳作为原料，实现二氧化碳地减排及资源地再利用。

2.传统气液逆流接触塔由于泛点低和单位体积内有效接触面积小，故采用旋转吸收塔通过旋转填料床代替，使传热和反应过程得到极大的强化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种碳中和碳减排回收资源化处理***的结构示意图。

图中：1、吸风机；2、碱液洗涤塔；3、袋式除尘器；4、旋转吸收塔；5、排放烟囱；6、离心机；7、干燥机；8、冷却塔；9、碳酸铵合成塔；10、压缩机；11、液氨储存罐；12、冷凝液存罐；13、冷凝器。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

本实用新型中，请参阅图1，一种碳中和碳减排回收资源化处理***，包括碱液洗涤塔2、袋式除尘器3、旋转吸收塔4、压缩机10、冷凝器13以及碳酸铵合成塔9，碱液洗涤塔2用于对吸风机1吸入的二氧化碳废气进行碱洗，袋式除尘器3对碱洗后的废气进行除尘，除尘完毕后的废气进入旋转吸收塔4内部，旋转吸收塔4对废气中的二氧化碳进行吸收，吸收后的废液通过冷凝器13进行冷凝，未吸收的废气通过冷凝器13进入压缩机10内部，经压缩机10压缩后的废气进入碳酸铵合成塔9内部，将经碳酸铵合成塔9生成的碳酸氢铵固体悬浮液送入离心机6进行分离，分离后的碳酸氢铵固体通过干燥机7干燥后进行收集。

压缩机10尾端分别与旋转吸收塔4以及碳酸铵合成塔9塔顶相连，通过旋转吸收塔4补充的弛放尾气在压缩机10出口混合，通过碳酸铵合成塔9塔顶的二氧化碳废气通过尾气水分离器至尾气循环压缩机10压缩至0.5～0.9MPa循环使用的尾气一起配成混合气，旋转吸收塔4顶部连接有排放烟囱5，排放烟囱5对处理后的气体排出，碳酸铵合成塔9连接有液氨储存罐11，通过液氨储存罐11进行液氨的供给。

本实用新型中，一种碳中和碳减排回收资源化处理方法，方法包括以下步骤：

步骤S1：对回收的二氧化碳废气通过碱液洗涤塔2进行碱洗，碱洗后的废气进入袋式除尘器3进行除尘；

碱液洗涤塔2在对二氧化碳废气进行碱洗时，具体包括以下步骤：

步骤1：二氧化碳废气进入碱液洗涤塔2内部，气流通过叶片时产生旋转和离心运动，吸收液通过中间盲板均匀分配到每个叶片，形成薄液层；

步骤2：叶片与旋转向上的气流形成旋转和离心的效果，喷成细小液滴，甩向塔壁；

步骤3：吸收液从塔的上部进下部出，气流与吸收液在塔内作相对运动，并在旋流塔板的结构部位形成很大表面积的水膜，从而大大提高了吸收作用。

步骤4：每一层的吸收液经旋流离心作用掉入边缘的收集槽，再经导流管进入下一层塔板，进行下一层的吸收作用。

主要机制是尘粒与液滴的惯性碰撞，离心分离和液膜粘附等，这种塔板由于开孔率较大，允许高速气流通过，因此负荷较高，处理能力较大，压降较低，操作弹性较大，其气液接触时间较短，适合于气相扩散控制的过程，如气液直接接触传热、快速反应吸收等，预处理吸收剂采用氢氧化钠，利用碱性溶液的特性中和燃烧废气中含酸性杂质气体。

经过碱液洗涤后的废气进入袋式除尘器3设备中，二氧化碳废气由进风口进入灰斗，由于气体体积的急速膨胀，一部分较粗的尘粒受惯性或自然沉降等原因落入灰斗，其余大部分尘粒随气流上升进入袋室，经除尘滤袋过滤后，尘粒被滞留在滤袋的外侧，净化后的气体由滤袋内部进入上箱体，再由阀板孔、排风口排入大气，从而达到除尘的目的。

步骤S2：通过旋转吸收塔4对除尘后的二氧化碳废气进行吸收，将吸收二氧化碳废弃后形成的废液通过冷凝器13进行冷凝，通过冷凝液存罐12进行存储，未吸收的二氧化碳废气进入压缩机10内部；

旋转吸收塔4在进行二氧化碳废气吸收过程如下：

步骤21：除尘后的含二氧化碳废气经在缓冲瓶中充分混合后进入旋转吸收塔4内部，在压力的作用下经均匀布风板进入填满有机高分子筛的填料层；

步骤22：在旋转吸收塔4内的转轴内腔随转轴转动喷洒在填料层内缘，在离心力的作用下外推至填料外缘，液体在外推过程中，被填料分散破碎成表面积不断更新的液滴；

步骤23：液体被转轴抛到外壳汇集后经出液管离开旋转填料床，利用化学吸收法测得由塔顶排出的二氧化碳废气浓度，通过前后二氧化碳废气浓度计算旋转吸收装置的处理效率；

步骤24：利用外部设备将有机高分子筛的填料层分为吸收、再生、冷却区域，旋转吸收塔4内部圆筒形的蜂窝吸收剂旋转，以2～3转/分钟转速进行旋转，同时将150～180℃范围的水蒸气向再生区域供给，从而进行吸收于瓦楞吸收剂的二氧化碳的分离反应，能够得到高浓度浓缩的二氧化碳。

将从再生区域旋转而移动到冷却区域的高温的瓦楞吸收剂利用不足50℃的空气来冷却至有利于吸收反应的条件，构成上述吸收－再生－冷却工序，从而在一个圆筒形吸收剂中同时实现二氧化碳的吸附除去及再生浓缩。

来自旋转吸收塔4二氧化碳废气，通过原料气水分离器至C02压缩机10入口，经压缩机10压缩至0.7MPa与同样来自旋转吸收塔4补充的弛放尾气在压缩机10出口混合，再与来自碳酸铵合成塔9塔顶的二氧化碳废气通过尾气水分离器至尾气循环压缩机10压缩至0.7MPa循环使用的尾气一起配成混合气。

二氧化碳吸收剂的选取

二氧化碳分离技术取决于要捕集的二氧化碳浓度、压力和流量等状态特征(针对燃烧烟气中二氧化碳浓度低、分压低、杂质和氧气含量高的特点，大多数烟气中二氧化碳采用胺溶液法，MEA(单乙醇胺)和DEA(二乙醇胺)溶液法虽技术成熟，但具有溶剂易降解，腐蚀性强，再生能耗大等缺点；TEA(三乙醇胺)和MDEA(N－甲基二乙醇胺)溶液法具有单一选择性，稳定性较好，再生热小，对设备基本无腐蚀，但吸收速率比较小，为加快吸收和再生的速率，我们采用以单组分有机胺为主要溶剂，添加少量能与二氧化碳进行较强化学反应的活化成分的混合有机胺吸收法。

其中有机胺溶液吸收机理为：

有机胺溶液吸收二氧化碳主要取决于胺类分子中含有的氮原子，胺在水溶液中离解，使溶液变为碱性，易于和二氧化碳这类气体发生反应，达到脱除二氧化碳目的，采用醇胺(MDEA)水溶液中添加少量烯胺(TETA)作为吸收剂，该混胺吸收体系兼有化学吸收和物理吸收的特点，反应前期以化学吸收为主，混胺溶液浓度越大，反应速率越快；随着溶液中烯胺(TETA)含量的减少二氧化碳，溶解量的增加，吸收速率减小；表现出醇胺(MDEA)物理吸收的特征。

需要说明的是，其中，碳酸铵合成塔9浓氨水吸收二氧化碳废气后，含二氧化碳废气5％～40％的气体再进入碳酸铵合成塔9底部，分别被碳酸铵合成塔9的碳化副塔段浓氨水吸收二氧化碳废气使尾气中的二氧化碳废含量小于0.4％，进入碳酸铵合成塔9上部回收清洗段，经清洗段脱盐水吸收二氧化碳和清洗NH后，二氧化碳含量小于0.4％(Vol％)NH3含量小于0.07％(Vol％)，压力为0.5MPa的尾气经尾气水分离器至尾气循环压缩机10压缩至0.7MPa配成混合气后再进入碳化工序循环使用。

步骤S3：压缩机10对二氧化碳废气进行压缩，压缩后的废气先与补充的弛放尾气在压缩机10出口处混合，再与来自碳酸铵合成塔9的尾气一起混合，进入碳化工序，将混合后的废气输入碳酸铵合成塔9内部。

碳化工序具体如下：

配成的混合气，进入双系列并联的碳化塔主塔的底部；

在碳化塔主塔上部加入从碳化泵来的碳化液，与混合气逆流鼓泡接触，吸收其中的二氧化碳，60％～95％二氧化碳废气被吸收生成碳酸氢铵结晶，5％～40％二氧化碳废气从碳化塔主塔顶部进入碳化副塔；其中碳化泵型号：02P0201abc，碳化液为来自碳化副塔并被预碳化的预碳化液。

在碳化塔主塔回收清洗段上部，加入经过软水冷却器冷却至20℃的软水进入回收清洗塔上部，在回收清洗段通过筛板进入吸收，回收气体中的NH和C02，保证尾气合格，碳化主塔在吸收后生成碳铵结晶，悬浮液送到后工段，少量结晶粘附在塔壁和冷却水箱上，影响水箱换热，生产中每1-2个班次将碳化塔主塔和碳化副塔调换1次，将有结晶的碳化塔主塔调换为调换副塔，由浓氨水在内鼓泡清洗溶化结晶碳，水冷却器型号：02E0201。

其中碳化塔主塔和碳化副塔共同构成碳酸铵合成塔9。

步骤S4：碳酸铵合成塔9吸收二氧化碳废气生成碳酸氢铵固体悬浮液，通过冷却塔8对碳酸氢铵固体悬浮液进行冷却，将冷却后的碳酸氢铵固体悬浮液送入离心机6进行分离，通过干燥机7对分流的碳酸氢铵固体进行干燥。

生成的碳酸氢铵固体悬浮液，含结晶的悬浮液从碳酸铵合成塔9下部取出，送入稠厚器，流入离心机6分离，使碳酸氢铵结晶与母液分离，得到湿的碳酸氢铵成品；

其中一部分湿的碳酸氢铵作为农用碳酸氢馁成品经皮带称重包装后送去成品仓库，另一部分湿的碳酸氢铵经螺旋输送机送入热风干燥管，热风干燥管底部通入来自空鼓风机并经空加热器预热后的热空气，通过气流输送把干燥后的碳酸氢铵送至旋风分离器进一步分离，得到食品级碳酸氢铵成品，食品碳酸氢铵成品经皮带称重包装后送去成品仓库。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种碳中和碳减排回收资源化处理***，其特征在于，包括碱液洗涤塔、袋式除尘器、旋转吸收塔、压缩机、冷凝器以及碳酸铵合成塔，所述碱液洗涤塔用于对吸风机吸入的二氧化碳废气进行碱洗，所述袋式除尘器对碱洗后的废气进行除尘，除尘完毕后的废气进入旋转吸收塔内部，旋转吸收塔对废气中的二氧化碳进行吸收，吸收后的废液通过冷凝器进行冷凝，未吸收的废气通过冷凝器进入压缩机内部，经压缩机压缩后的废气进入碳酸铵合成塔内部，将经碳酸铵合成塔生成的碳酸氢铵固体悬浮液送入离心机进行分离，分离后的碳酸氢铵固体通过干燥机干燥后进行收集。

2.根据权利要求1所述的一种碳中和碳减排回收资源化处理***，其特征在于，所述压缩机尾端分别与旋转吸收塔以及碳酸铵合成塔塔顶相连。

3.根据权利要求1所述的一种碳中和碳减排回收资源化处理***，其特征在于，所述旋转吸收塔顶部连接有排放烟囱，所述碳酸铵合成塔连接有液氨储存罐。

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