一种复合型吸收塔及吸收式碳捕集提压系统和工艺技术方案

本发明专利技术属于吸收式碳捕集技术领域，特别涉及一种复合型吸收塔及吸收式碳捕集提压系统和工艺，复合型吸收塔塔体内部从上至下依次设有贫液冷却段、液体收集布膜器、管内降膜吸收段、气体冷却段，系统还包括两组吸收式余热发电机组：吸收式余热发电机组的透平发电机位于发生器与冷凝器的制冷剂管道之间，透平发电机利用发生器受热析出的高压制冷剂作为驱动进行发电。本发明专利技术将低压烟气和低压蒸汽中蕴含的热量用于驱动吸收式余热发电机组，吸收式余热发电机组发出的电用于驱动风机和溶液泵，同时吸收式余热发电机组中的蒸发制冷端用于对吸收塔吸收段的降温。提高了机组内部能量的利用率，降低了机组的能耗。降低了机组的能耗。降低了机组的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型吸收塔及吸收式碳捕集提压系统和工艺


[0001]本专利技术属于吸收式碳捕集
，特别涉及一种复合型吸收塔及吸收式碳捕集提压系统和工艺。

技术介绍

[0002]目前，吸收式碳捕集提压系统可用于捕集回收化工尾气、电厂燃气尾气、水泥焙烧烟气等混合气体中的CO2，并可直接用于CO2提压。如图1所示，含CO2的低压烟气先经风机增压后进入气体冷却器冷却降温，而后送至吸收塔与从塔顶下来的吸收剂在填料层中接触吸收CO2，净化后气体从塔顶排出，吸收形成的富液从塔底流出通过溶液泵提压后进入贫富换热器加热后送至解吸塔，富液在解吸塔中从上向下的流动与经再沸器加热解吸出的CO2与水蒸汽的混合物从下向上流动在填料层中进行逆流接触传热传质，完成CO2的解吸与吸收剂的再生。解吸塔中解吸形成的贫液从塔底流出依次经过贫富换热器、贫液冷却器冷却后并经减压阀减压后进入吸收塔中。解吸塔中被解吸出的CO2与水蒸汽的混合物从塔顶流出进入冷凝器中冷凝后进入气液分离罐中，分离出的高压CO2进入后续工段中，CO2分离后的水回流中解析塔中。再沸器中加热解吸所需的热量是通过低压蒸汽经减温减压后获得的。该吸收过程在化工、水泥、钢铁、天然气和煤电等工业领域的碳捕集和CO2的热提压中可显著降低设备投资和运行成本，具有很高的经济价值和社会价值。
[0003]但以上工艺过程存在许多工艺优化和设备集成的空间。例如低压烟气中蕴含的热量在进入风机前未被利用，高温烟气的压缩提压增加了风机的电耗。低压蒸汽在进入再沸器前经过减温减压装置，此部分热能未被利用。吸收塔中从上而下流动的吸收剂与从下向上上升的烟气在填料层中进行逆流接触吸收，吸收过程中会有热量放出，导致吸收剂的温度升高，从而会降低吸收塔的吸收效率，导致塔体填料层增高，增加了设备的投资。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的问题，提供一种复合型吸收塔及吸收式碳捕集提压系统和工艺。
[0005]通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术提供一种复合型吸收塔，包括塔体以及位于塔体上的废气进气口、净化气出气口、富液出口、贫液进口，所述塔体内部从上至下依次设有贫液冷却段、液体收集布膜器、管内降膜吸收段、气体冷却段，所述贫液冷却段、管内降膜吸收段和气体冷却段均由固定管板式管束构成；所述贫液进口位于贫液冷却段的上方，所述废气进气口位于气体冷却段的下方；所述贫液冷却段中的循环水与贫液换热后通过塔体外单向管道通入管内降膜吸收段和气体冷却段之间区域，所述气体冷却段中的循环水与含热废气换热后通过塔体外单向管道通入管内降膜吸收段和气体冷却段之间区域。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，所述固定管板式管束包括上下两组管板、位于上下管板之间的换热管及用于固定换热管的折流板。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述贫液冷却段、管内降膜吸收段、气体冷却段的换热管流体均为逆流而上状态。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述塔体外单向管道上设有单向阀。
[0009]本专利技术还提供一种吸收式碳捕集提压系统，包括溶液泵、贫富液换热器、解吸塔、冷却器、气液分离罐、再沸器，还包括上述复合型吸收塔和两组吸收式余热发电机组；所述吸收式余热发电机组包括发生器、透平发电机、冷凝器、GVX换热器、吸收器、预冷器、GAX换热器，所述透平发电机位于发生器与冷凝器的制冷剂管道之间，所述透平发电机利用发生器受热析出的高压制冷剂作为驱动进行发电；其中一组吸收式余热发电机组的发生器以废气作为热源，换热后废气通过风机连接所述复合型吸收塔的废气进气口，且该吸收式余热发电机组中的透平发电机对所述风机供电；其中另一组吸收式余热发电机组的发生器以废汽作为热源，换热后的废汽经过再沸器形成冷凝液，且该吸收式余热发电机组中的透平发电机对所述复合型吸收塔和贫富液换热器之间的溶液泵供电。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，两组所述吸收式余热发电机组中，所述GVX换热器位于冷凝器与吸收器之间，所述冷凝器的液态制冷剂进入GVX换热器中再通入复合型吸收塔的管内降膜吸收段后返回至GVX换热器再进入吸收器中。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述气液分离罐的液体出口通过减压阀分为两路，一路连接至复合型吸收塔的贫液冷却段，另一路连接至复合型吸收塔的气体冷却段。
[0012]本专利技术还提供一种吸收式碳捕集提压工艺，利用上述吸收式碳捕集提压系统实现，将低压烟气和低压蒸汽分别引入两组吸收式余热发电机组中，吸收式余热发电机组发出的电分别用于驱动风机和溶液泵，同时以所述复合型吸收塔的管内降膜吸收段作为吸收式余热发电机组中的蒸发制冷端；所述工艺包括以下步骤：（1）建立吸收式余热发电机组循环：连通冷凝器
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复合型吸收塔
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吸收器
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发生器的制冷剂流程，将低压烟气和低压蒸汽分别引入两组吸收式余热发电机组中的发生器中，解吸出来的高压制冷剂驱动透平发电机组，再进入冷凝器中，同时将冷凝器进入GVX换热器的低压态的液氨引入吸收塔降膜吸收段用于对复合型吸收塔吸收烟气过程的降温，经吸热汽化后的气氨重回吸收式余热发电机组中循环运作；（2）建立吸收式碳捕集循环：连通复合型吸收塔
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解吸塔
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冷却器
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气液分离罐的工质液循环流程，含CO2的低压烟气进入吸收塔和吸收剂混合后形成富液进入解吸塔，解吸塔中被解吸出的CO2与水蒸汽的混合物从塔顶流出进入冷却器中被冷凝成液态水和气态CO2，而后进入气液分离罐中进行分离，顶部的CO2从上方排出，底部的水回流经节流减压后成低压态饱和水分成两路，一路进入复合型吸收塔贫液冷却段吸收贫液热量蒸发汽化成水蒸汽，另一路进入复合型吸收塔气体冷却段吸收气体热量蒸发汽化成水蒸汽，两路低压态饱和水吸热蒸发成水蒸汽引入复合型吸收塔中被吸收，重新回到碳捕集系统的工质液中继续循环运作。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
（1）复合型吸收塔将气体冷却器、贫液冷却器及吸收塔做成一体，可减少了机组管路的成本，极大地减小了机组的占地面积。同时用管内降膜吸收、管外液氨蒸发移热的方式，代替了填料层。极大地提高了吸收塔的吸收效率，提高了机组碳捕集的性能。
[0014]（2）将低压烟气和低压蒸汽中蕴含的热量用于驱动吸收式余热发电机组，吸收式余热发电机组发出的电用于驱动风机和溶液泵，同时吸收式余热发电机组中的蒸发制冷端用于对吸收塔吸收段的降温。提高了机组内部能量的利用率，降低了机组的能耗。
[0015]（3）将从解吸塔顶气液分离罐中分离回流的水经节流减压后成低压态饱和水，引入气体冷却器和贫液冷却器中用于对烟气和贫液的降温，低压态饱和水吸热蒸发成水蒸汽引入吸收塔中被吸收，重新回到富液中。利用有相变的蒸发吸热替代原系统中纯液相水冷却，可极大地节省系统中循环水的用量，降低冷却塔的负荷，降低电耗。
附图说明
[0016]图1是现有技术中碳捕集提压系统示意图；图2是现有技术中吸收塔结构示意图；图3是本专利技术复合型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型吸收塔，包括塔体以及位于塔体上的废气进气口、净化气出气口、富液出口、贫液进口，其特征在于：所述塔体内部从上至下依次设有贫液冷却段、液体收集布膜器、管内降膜吸收段、气体冷却段，所述贫液冷却段、管内降膜吸收段和气体冷却段均由固定管板式管束构成；所述贫液进口位于贫液冷却段的上方，所述废气进气口位于气体冷却段的下方；所述贫液冷却段中的循环水与贫液换热后通过塔体外单向管道通入管内降膜吸收段和气体冷却段之间区域，所述气体冷却段中的循环水与含热废气换热后通过塔体外单向管道通入管内降膜吸收段和气体冷却段之间区域。2.根据权利要求1所述的复合型吸收塔，其特征在于，所述固定管板式管束包括上下两组管板、位于上下管板之间的换热管及用于固定换热管的折流板。3.根据权利要求1所述的复合型吸收塔，其特征在于，所述贫液冷却段、管内降膜吸收段、气体冷却段的换热管流体均为逆流而上状态。4.根据权利要求1所述的复合型吸收塔，其特征在于，所述塔体外单向管道上设有单向阀。5.一种吸收式碳捕集提压系统，包括溶液泵、贫富液换热器、解吸塔、冷却器、气液分离罐、再沸器，其特征在于，还包括权利要求1
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4任一所述的复合型吸收塔和两组吸收式余热发电机组；所述吸收式余热发电机组包括发生器、透平发电机、冷凝器、GVX换热器、吸收器、预冷器和GAX换热器，所述透平发电机位于发生器与冷凝器的制冷剂管道之间，所述透平发电机利用发生器受热析出的高压制冷剂作为驱动进行发电；其中一组吸收式余热发电机组的发生器以废气作为热源，换热后废气通过风机连接所述复合型吸收塔的废气进气口，且该吸收式余热发电机组中的透平发电机对所述风机供电；其中另一组吸收式余热发电机组的发生器以废汽作为热源，换热后的废汽经过再沸器形成冷凝液，且该吸收式余热发电机组中的透平发电机对所述复合型吸收塔和贫富液换热器之间的溶液泵供电。6.根据权利要求5所述的吸收式碳捕集提压系统，其特征在于，两组所述吸收式余热发电机组中，所述GVX换热器位于冷凝器与吸收器之间，所述冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝令辉，蒋英明，郭盼盼，陈何根，
申请(专利权)人：安徽普泛能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：