一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统及捕碳方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统及捕碳方法，通入高温烟气的冷却塔与吸收塔连接，吸收塔内填充有氨水

【技术实现步骤摘要】
一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统及捕碳方法


[0001]本专利技术涉及烟气脱碳
，尤其是涉及一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统及捕碳方法。

技术介绍

[0002]CO2最主要的来源是工业生产过程，电力行业的碳减排有着重要的意义。CCUS技术最多可降低全球电厂CO2排放量的90％，被认为是未来短时间内最经济的降低碳排放、减缓气候变暖的路径。其中化学吸收法展现出巨大的工业应用前景，其主要是通过化学反应吸收CO2生成不稳定的反应产物，利用逆反应重新获得CO2并实现吸收剂再生，达到捕碳的目的。氨水溶液具有吸收效率高、吸收反应热低、腐蚀性小、原料价格低廉等诸多优点，并且具有诸多附加价值。但在应用过程还面临着诸多问题：烟气和吸收剂冷却过程中都需要消耗大量能量；捕碳过程在低温下进行，反应的CO2吸收速率较低；并且产物再生能耗高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，解决现有的CO2吸收速率低，产物再生能耗高的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统的捕碳方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，包括，
[0005]冷却塔，冷却塔上设置使高温的烟气进入的烟气通道，对高温烟气进行冷却；
[0006]吸收塔，冷却塔的出口与吸收塔的进气口连接，吸收塔内填充有氨水
‑
乙醇混合溶液吸收剂，吸收塔上设置有固体颗粒入口，用于吸收烟气中二氧化碳并得到固体颗粒/>‑
碳酸氢铵共结晶体；
[0007]水洗塔，吸收塔的烟气出口与水洗塔的进气口连接，脱碳烟气经水洗塔排气口排出；水洗塔的出液口与吸收塔的进液口连接；
[0008]固液分离装置，吸收塔的排液口与固液分离装置的进口连接，用于固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体与贫液的分离；
[0009]再生塔，固液分离装置的固体排料口与再生塔的进口连接，用于固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体的分解再生；
[0010]冷凝器，再生塔的排气口与冷凝器的进气口连接，用于冷凝再生塔分解产物中的水；
[0011]气体压缩分离装置，冷凝器的排气口与气体压缩分离装置连接，用于分离再生塔分解产物中的氨气和二氧化碳；
[0012]储液罐，固液分离装置的排液口与储液罐进口连接，再生塔的排料口与储液罐进口连接，冷凝器的排液口与储液罐进口连接，气体压缩分离装置的氨排出口与储液罐进口连接，用于实现贫液、固体颗粒、水和氨的混合；储液罐的排液口与吸收塔的进液口连接；
[0013]余热循环利用装置，设置在冷却塔、再生塔、冷凝器和气体压缩分离装置之间，用
于冷却塔中高温烟气的冷却，并实现高温烟气余热与锅炉系统余热的循环利用。
[0014]优选的，所述固体颗粒为多孔的金属氧化物颗粒、非金属纳米颗粒、碳基材料颗粒等。
[0015]优选的，所述气体压缩分离装置的二氧化碳排气口与二氧化碳存储装置连接。
[0016]优选的，所述余热循环利用装置包括冷却塔换热和再生塔换热，冷却塔换热与再生塔换热之间通过换热器一和换热器二换热连接。
[0017]优选的，所述冷却塔换热包括换热管和循环泵，循环泵设置在换热管上，冷却塔通过换热管与换热器二换热。
[0018]优选的，所述再生塔换热包括水管和循环泵，循环泵设置在水管靠近换热器一的一端，换热器一、再生塔、冷凝器、气体压缩分离装置、循环泵、换热器一之间通过水管循环连接。
[0019]一种基于上述固体颗粒增效的氨法捕碳系统的捕碳方法，包括以下步骤：
[0020]S1、高温烟气通过烟气通道进入冷却塔，高温烟气在冷却塔内与冷却塔换热中的换热管进行换热，对高温烟气进行冷却降温，并对换热管内的介质进行加热；
[0021]S2、经过冷却后的烟气通过连接管进入吸收塔中，采用氨水
‑
乙醇混合溶液吸收剂对烟气中的二氧化碳进行吸收，添加固体颗粒增效二氧化碳吸收，捕碳产物在固体颗粒表面溶析结晶，得到固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体；
[0022]S3、经过吸收塔吸收二氧化碳后的烟气通过连接管进入水洗塔中进行水洗，并通过排气口将脱碳烟气排出；水洗塔中的液体通过出液口和连接管返回吸收塔内重复利用；
[0023]S4、吸收塔内的固液混合物通过连接管排入固液分离装置中进行固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体与贫液的分离，分离出的贫液通过连接管排入储液罐内；
[0024]S5、固液分离装置分离出的固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体通过连接管排入再生塔，在再生塔中进行加热分解，实现碳酸氢铵的分解和固体颗粒的再生，固体颗粒通过连接管排入储液罐；冷却塔换热通过换热器一和换热器二与再生塔换热后，再生塔中的高温介质通过水管进入再生塔中，为再生塔内固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体的分解提供热量；
[0025]S6、再生塔内碳酸氢铵分解产物通过排气口进入冷凝器中，实现分解产物中水的冷凝，冷凝水通过连接管排入储液罐中；再生塔换热中再生塔通过水管与冷凝器连接，吸收冷凝器冷凝过程中产生的热量；
[0026]S7、碳酸氢铵分解产物中二氧化碳和氨气通过连接管送入气体压缩分离装置，通过压缩实现二氧化碳和氨气的分离，氨通过连接管送入储液罐中，二氧化碳收集在二氧化碳存储装置中；再生塔换热中冷凝器通过水管与气体压缩分离装置连接，吸收气体压缩分离装置压缩过程中产生的热量，换热介质通过水管和循环泵返回换热器一；
[0027]S8、固液分离装置分离的贫液、再生塔分离的固体颗粒、冷凝器的冷凝水和气体压缩分离装置分离的氨在储液罐中进行混合，然后通过连接管送入吸收塔中，实现吸收剂和固体颗粒的循环利用。
[0028]本专利技术所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统及捕碳方法的优点和积极效果是：
[0029]1、在吸收塔内填充氨水
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乙醇混合溶液吸收剂，并添加固体颗粒，乙醇溶液促进溶析结晶，固体颗粒表面丰富的官能团和较大的比表面积，丰富的孔道能够实现CO2的吸附与
富集，表面的酸性官能团能够促进极性分子吸附，固持游离氨，提高CO2吸收速率，降低氨逃逸。
[0030]2、碳酸氢铵固体在再生塔中36℃开始分解，60℃分解基本完成，分解温度较低，极大的降低能源消耗。
[0031]3、碳酸氢铵分解产物在冷凝器和气体压缩分离装置中实现CO2的收集，NH3和H2O进入循环过程，使得吸收液始终保持较高的游离氨浓度，具有较高的CO2吸收能力。
[0032]4、余热循环利用装置实现了高温烟气的冷却，并对高温烟气的余热进行利用，采用余热对再生塔进行加热，并吸收冷凝器和气体压缩分离装置的热量，降低了系统输入能源消耗。
[0033]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0034]图1为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：包括，冷却塔，冷却塔上设置使高温的烟气进入的烟气通道，对高温烟气进行冷却；吸收塔，冷却塔的出口与吸收塔的进气口连接，吸收塔内填充有氨水
‑
乙醇混合吸收剂，吸收塔上设置有固体颗粒入口，用于吸收烟气中二氧化碳并得到固体颗粒
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碳酸氢铵共结晶体；水洗塔，吸收塔的烟气出口与水洗塔的进气口连接，脱碳烟气经水洗塔排气口排出；水洗塔的出液口与吸收塔的进液口连接；固液分离装置，吸收塔的排液口与固液分离装置的进口连接，用于固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体与液体的分离；再生塔，固液分离装置的固体排料口与再生塔的进口连接，用于加热固体颗粒
‑
碳酸氢铵共结晶体，实现碳酸氢铵的分解与固体颗粒再生；冷凝器，再生塔的排气口与冷凝器的进气口连接，用于冷凝再生塔分解产物中的水；气体压缩分离装置，冷凝器的排气口与气体压缩分离装置连接，用于分离再生塔分解产物中的氨气和二氧化碳；储液罐，固液分离装置的排液口与储液罐进口连接，再生塔的排料口与储液罐进口连接，冷凝器的排液口与储液罐进口连接，气体压缩分离装置的氨排出口与储液罐进口连接，用于实现贫液、固体颗粒、水和氨的混合；储液罐的排液口与吸收塔的进液口连接；余热循环利用装置，设置在冷却塔、再生塔、冷凝器和气体压缩分离装置之间，用于冷却塔中高温烟气的冷却和锅炉余热的循环利用。2.根据权利要求1所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：所述固体颗粒为多孔的金属氧化物颗粒、非金属纳米颗粒、碳基材料颗粒。3.根据权利要求1所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：所述气体压缩分离装置的二氧化碳排气口与二氧化碳存储装置连接。4.根据权利要求1所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：所述余热循环利用装置包括冷却塔换热和再生塔换热，冷却塔换热与再生塔换热之间通过换热器一和换热器二换热连接。5.根据权利要求4所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：所述冷却塔换热包括换热管和循环泵，循环泵设置在换热管上，冷却塔通过换热管与换热器二换热。6.根据权利要求4所述的一种基于固体颗粒增效的氨法捕碳系统，其特征在于：所述再生塔换热包括水管和循环泵，循环泵设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯冬冬，李鋆芝，张宇，董鹤鸣，高建民，杜谦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：