CN220214443U - 一种烟气中二氧化碳捕集*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种烟气中二氧化碳捕集***，属于气体分离技术领域。***包括吸收塔、解吸塔、一级换热***、二级换热***；吸收塔的底部通过管路与一级换热***连通，一级换热***通过管路与二级换热***连通，二级换热***通过管路与解吸塔的中上部连通；解吸塔的顶部通过管路与二氧化碳利用单元连通；解吸塔的底部通过管路与二级换热***连通，二级换热***还通过管路与吸收塔的中上部连通；一级换热***开设有待脱碳烟气入口；一级换热***还通过管路与吸收塔的中下部连通；吸收塔顶部开设有净化气出口。本实用新型多次换热降低***的热量消耗，而后将捕集出的CO2送入CO2利用单元，降低二氧化碳综合捕集成本的同时减少CO2的利用成本。
Description
技术领域
本实用新型属于气体分离技术领域，具体涉及一种烟气中二氧化碳捕集***。
背景技术
CO2捕集作为技术环节，如何实现二氧化碳的高效、低成本捕集是研究的重点。
适用于燃烧后CO2捕集的技术有化学吸收法、固体吸附法、低温分离法和膜分离法等，可根据不同排放源的条件和分离要求选择适宜的技术，其中化学吸收法是目前成熟度高、最适宜于大规模应用的CO2捕集技术，但仍然存在着工艺流程复杂、捕集成本高等问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种烟气中二氧化碳捕集***，所述***适用于大气量、低压烟气中二氧化碳的捕集，工艺流程简单，捕集成本低，所捕集的二氧化碳纯度高。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔、解吸塔、一级换热***、二级换热***；
所述吸收塔的底部通过管路与所述一级换热***连通，所述一级换热***通过管路与所述二级换热***连通，所述二级换热***通过管路与所述解吸塔的中上部连通；所述解吸塔的顶部通过管路与二氧化碳利用单元连通；所述解吸塔的底部通过管路与所述二级换热***连通，所述二级换热***还通过管路与所述吸收塔的中上部连通；
所述一级换热***开设有待脱碳烟气入口；所述一级换热***还通过管路与所述吸收塔的中下部连通；
所述吸收塔顶部开设有净化气出口。
作为本实用新型技术方案的优选，***还包括过滤器；所述二级换热***通过管路与所述过滤器的入口连通，所述过滤器的出口连通至二级换热***与解吸塔连通的管路。
作为本实用新型技术方案的优选，***还包括富液泵；所述富液泵设置在吸收塔底部与一级换热***连通的管路上。
作为本实用新型技术方案的优选，***还包括贫液泵；所述贫液泵设置在解吸塔底部与二级换热***连通的管路上。
作为本实用新型技术方案的优选，所述二氧化碳利用单元为二氧化碳加氢制甲醇单元、二氧化碳加氢制乙醇单元、二氧化碳加氢制长链羧酸单元、二氧化碳加氢制甲烷单元、二氧化碳制碳酸二甲酯单元中的一种。
作为本实用新型技术方案的优选，所述二级换热***与所述吸收塔中上部连通的管路上还设置有水冷器。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
(1)本实用新型提供的二氧化碳捕集***，以吸收塔和解吸塔为主体，采用二次换热技术，并辅助过滤器以脱除富液中的杂质，***工艺流程简单、实用，捕集成本低。
(2)本实用新型提供的二氧化碳捕集***采用两次换热，降低了***的热量成本。一般情况下烟气脱硫后温度一般在55～60℃，而吸收剂吸收在低于40℃时才能有较好的吸收效果，本专利采用待吸收烟气与富液进行一级换热，充分利用烟气热量加热富液，降低了烟气温度有利于高效吸收；一级换热后的富液再与从解吸塔底部出来的贫液进行二级换热，提高其进入解吸塔前的温度，降低解吸塔的热量负荷，减少了解吸塔底部的热量需求，从整体上降低了二氧化碳的捕集成本。
(3)本实用新型提供的二氧化碳捕集***可以采用醇类吸收剂，解吸出来的CO2气体无需进一步的精制即可进入CO2利用单元直接利用，如采用甲醇为有机溶剂，解吸后的CO2气体无需脱水脱甲醇，即可进入CO2加氢制甲醇单元，实现CO2的利用，降低利用成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的二氧化碳捕集***的结构示意图。
其中，1、吸收塔；2、解吸塔；3、富液泵；4、贫液泵；5、一级换热***；6、二级换热***；7、过滤器；8、水冷器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种烟气中二氧化碳捕集***，包括吸收塔1、解吸塔2、一级换热***5、二级换热***6；
所述吸收塔1的底部通过管路与所述一级换热***5连通，所述一级换热***5通过管路与所述二级换热***6连通，所述二级换热***6通过管路与所述解吸塔2的中上部连通；所述解吸塔2的顶部通过管路与二氧化碳利用单元(图中未示意)连通；所述解吸塔2的底部通过管路与所述二级换热***6连通，所述二级换热***6还通过管路与所述吸收塔1的中上部连通；
所述一级换热***5开设有待脱碳烟气入口；所述一级换热***5还通过管路与所述吸收塔1的中下部连通；
所述吸收塔1顶部开设有净化气出口。
上述技术方案中，经过脱硫后的烟气(待脱碳烟气)适当加压后，首先与从吸收塔1底部出来的富液在一级换热***5中进行一级换热冷却，然后从下部进入吸收塔1，与从吸收塔1上部来的吸收剂逆流接触，脱碳后的气体在吸收塔1塔顶冷凝后排空，冷凝液返回吸收塔1；
吸收CO2的富液经在一级换热***5中一级换热后，与从解吸塔2底部出来的贫液在二级换热***6中进行二级换热，换热后的富液进入从中上部进入解吸塔2内，在较高的温度下从富液中解吸出来的CO2气体在解吸塔2塔顶冷凝，冷凝液返回解吸塔2，气体进入CO2利用单元；解吸塔2底部出来的贫液经在二级换热***6中二级换热后，返回吸收塔1上部，进行循环吸收。解吸塔2下部采用来自厂区的低温热源进行热量补充。
可以理解的是，吸收塔1和解析塔2的塔顶还配套设置有塔顶冷凝***，其具体的设置为本领域的常规技术手段，以本领域技术人员能够实现为准，本实施例中并不对其具体结构或设置进行限定。
作为本实施例进一步优选的技术方案，上述吸收剂可以采用现有技术中常用的吸收剂；优选地，以质量分数计，可以采用如下组分的吸收剂：有机溶剂40～70％，水1～15％，复合有机胺15～35％；更优选地，有机溶剂包含甲醇、乙醇等，以甲醇为佳；复合有机胺包括位阻胺、环状胺和多元胺中的一种或多种。采用有机溶剂+复合有机胺+少量水的吸收体系，既可实现较高的CO2捕集率，又将富液的再生温度降低到70～90℃左右，实现二氧化碳在相对较低的温度下解吸，远低于常规吸收体系的再生温度(＞100℃)。相对于溶剂为水的吸收体系，有机溶剂的显热和潜热低，可有效降低富液的解吸温度，降低再生能耗。同时由于待处理烟气中本身含有一定的水分(不同烟气含水量有差异，如催化裂化烟气含水量一般在10v％左右，而电厂烟气约7v％)，吸收体系中少量水的存在可显著降低有机溶剂的挥发，减少溶剂损耗，同时有利于维持整个脱碳***的水平衡。
作为本实施例进一步优选的技术方案，***还包括过滤器7；所述二级换热***6通过管路与所述过滤器7的入口连通，所述过滤器7的出口连通至二级换热***6与解吸塔2连通的管路。也即经过二级换热***6换热后的富液大部分从中上部进入解吸塔，一部分富液分流至过滤器7，脱除可能含有的杂质后再进入解吸塔2。优选地，进入过滤器7中的富液占比为0～20％。
作为本实施例进一步优选的技术方案，***还包括富液泵3；所述富液泵3设置在吸收塔1底部与一级换热***5连通的管路上。
作为本实施例进一步优选的技术方案，***还包括贫液泵4；所述贫液泵4设置在解吸塔2底部与二级换热***6连通的管路上。
作为本实施例进一步优选的技术方案，所述二氧化碳利用单元为二氧化碳加氢制甲醇单元、二氧化碳加氢制乙醇单元、二氧化碳加氢制长链羧酸单元、二氧化碳加氢制甲烷单元、二氧化碳制碳酸二甲酯单元中的一种。可以理解的是，本***捕集得到的二氧化碳能够用于不同的工艺流程中，可根据实际需要进行选择。优选地，二氧化碳利用单元为二氧化碳加氢制甲醇单元。
作为本实施例进一步优选的技术方案，所述二级换热***6与所述吸收塔1中上部连通的管路上还设置有水冷器8。如此设置，经过二级换热***6换热后的贫液先经过水冷进一步降温再返回至吸收塔1内，以保证贫液的入吸收塔温度。
以下以某一工艺实例为例来说明本实用新型捕集***的作用流程：
待处理烟气中CO2含量为15％(v％)，温度55℃，与从吸收塔底部出来的富液进行一级换热后进入吸收塔，温度34℃，与吸收剂逆流接触，脱碳后的净化气经塔顶冷凝后排空；吸收CO2的富液经一级换热后温度为52℃，与解吸塔底出来的贫液二级换热后温度为75℃，15％的富液分流至过滤器除去杂质后与原富液混合进入解吸塔，解吸塔底补充热量保持解吸塔中部的温度在80℃左右，解吸塔顶气体经冷凝分离后，气体中CO2在99％以上，进入二氧化碳加氢制甲醇单元；解吸塔底出来的贫液温度83℃，与富液二级换热后温度约44℃，再经过水冷将温度降至40℃以下，从上部进入吸收塔循环吸收。
本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的技术构思，但本实用新型并不局限于上述实施例，即不意味着本实用新型必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的相关改进均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (6)
1.一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，包括吸收塔(1)、解吸塔(2)、一级换热***(5)、二级换热***(6)；
所述吸收塔(1)的底部通过管路与所述一级换热***(5)连通，所述一级换热***(5)通过管路与所述二级换热***(6)连通，所述二级换热***(6)通过管路与所述解吸塔(2)的中上部连通；所述解吸塔(2)的顶部通过管路与二氧化碳利用单元连通；所述解吸塔(2)的底部通过管路与所述二级换热***(6)连通，所述二级换热***(6)还通过管路与所述吸收塔(1)的中上部连通；
所述一级换热***(5)开设有待脱碳烟气入口；所述一级换热***(5)还通过管路与所述吸收塔(1)的中下部连通；
所述吸收塔(1)顶部开设有净化气出口。
2.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，***还包括过滤器(7)；所述二级换热***(6)通过管路与所述过滤器(7)的入口连通，所述过滤器(7)的出口连通至二级换热***(6)与解吸塔(2)连通的管路。
3.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，***还包括富液泵(3)；所述富液泵(3)设置在吸收塔(1)底部与一级换热***(5)连通的管路上。
4.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，***还包括贫液泵(4)；所述贫液泵(4)设置在解吸塔(2)底部与二级换热***(6)连通的管路上。
5.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，所述二氧化碳利用单元为二氧化碳加氢制甲醇单元、二氧化碳加氢制乙醇单元、二氧化碳加氢制长链羧酸单元、二氧化碳加氢制甲烷单元、二氧化碳制碳酸二甲酯单元中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳捕集***，其特征在于，所述二级换热***(6)与所述吸收塔(1)中上部连通的管路上还设置有水冷器(8)。
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