一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统及工艺技术方案

本发明专利技术涉及节能环保技术领域，公开了一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统及工艺，碳捕集脱除系统包括通过管道顺次连通的水洗塔、吸收塔和再生塔；所述吸收塔与所述再生塔之间并连有第一富液换热组件和第二富液换热组件，沿物料自所述吸收塔流向所述再生塔的方向，所述第一富液换热组件包括顺次连通的贫富液换热器和贫液闪蒸气热泵，所述第二富液换热组件包括顺次连通的蒸汽冷凝水换热器和再生气热泵。采用复合有机胺作为吸收剂，结合所述碳捕集脱除系统的富液分流多级换热和热能综合利用技术，可有效提高碳脱除效率，降低吸收剂的循环量，并降低富液解吸的再生能耗。并降低富液解吸的再生能耗。并降低富液解吸的再生能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统及工艺


[0001]本专利技术涉及节能环保
，具体而言，涉及一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统及工艺。

技术介绍

[0002]二氧化碳的排放主要来自于煤、石油或天然气等化石燃料燃烧后产生的烟气，对上述烟气中CO2的脱除，目前最有效且最常见的方式是采用醇胺类物质溶液作为吸收剂的化学吸收法脱CO2工艺。
[0003]以醇胺类物质的水溶液作为吸收剂的化学吸收法，使用的醇胺类物质以烷基醇胺(MEA、MDEA、MEA
‑
TEA)水溶液应用最多，并采用填料塔进行吸收和解吸。虽然该方法的实际应用较为广泛，但其存在碳捕集效率较低、能耗过高、设备腐蚀严重、吸收药剂遇氧降解、缺少大处理量规模(100万吨CO2/年及以上)的碳捕集工艺等的问题。
[0004]特别是在处理超低CO2浓度(3
‑
5Vol％)的燃气烟气时，将会面临更多的挑战，包括：从低CO2分压的燃气烟气中捕集CO2的脱碳效率低、吸收剂再生能耗较高(约占脱碳能耗的一半以上)等。且上述常用的烷基醇胺水溶液仅适用作处理较高浓度CO2(10Vol％以上)的吸收剂，若应用于较低CO2浓度烟气的捕集，碳捕集效率较低，且吸收剂的循环量较大，导致解吸过程中能耗较高。
[0005]基于此，现亟需一种可针对超低CO2浓度烟气使用的大处理量的低能耗碳捕集工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题：
[0007]目前，现有的对化石燃料燃烧后的烟气进行脱碳处理的方法主要是通过吸收剂化学吸附，但是该方法的碳捕集效率低、能耗高，还会造成设备腐蚀、吸附剂氧化降解等问题，难以适用于超100万吨CO2/年的超大处理量规模处理；此外，该方法在应用于超低CO2浓度烟气的处理时，难以有效脱除其中超低含量的CO2。
[0008]本专利技术采用的技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，包括通过管道顺次连通的水洗塔、吸收塔和再生塔；所述吸收塔与所述再生塔之间并连有第一富液换热组件和第二富液换热组件，沿物料自所述吸收塔流向所述再生塔的方向，所述第一富液换热组件包括顺次连通的贫富液换热器和贫液闪蒸气热泵，所述第二富液换热组件包括顺次连通的蒸汽冷凝水换热器和再生气热泵。
[0010]优选地，所述吸收塔的出料端还连通有富液泵，所述富液泵的出料端分别与所述贫富液换热器和所述蒸汽冷凝水换热器连通。
[0011]优选地，所述再生塔顶部连通有CO2分液罐，所述再生塔与所述CO2分液罐之间的管道流经所述再生气热泵。
[0012]优选地，所述再生塔底部还连通有第一贫液循环组件，所述第一贫液循环组件包括顺次连通的贫液闪蒸罐和贫液缓存罐，所述贫液缓存罐的出料端分别连通有贫液冷却器和过滤器，所述贫液冷却器和所述过滤器均与所述吸收塔的进料端连通。
[0013]优选地，所述再生塔底部连通有贫液内循环组件，所述贫液内循环组件包括重沸器，所述重沸器的进料管和所述重沸器的出料管均与所述再生塔底部连通。
[0014]优选地，所述贫液闪蒸罐与所述贫液缓存罐之间的管道与所述贫富液换热器连通。
[0015]优选地，所述贫液闪蒸罐与所述贫液缓存罐之间的管道还配置有贫液泵。
[0016]采用上述系统进行处理的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除工艺，包括如下步骤：
[0017]S1前处理：
[0018]将待处理烟气进行洗涤、除尘，降温；
[0019]S2 CO2捕集：
[0020]将前处理后的烟气与CO2吸收剂通入吸收塔，接触混合，捕集并吸收CO2，捕集后的气体从吸收塔顶部排空，吸收塔底部形成富液；
[0021]S3富液分流换热：
[0022]将富液分为两路，一路经贫富液换热器与贫液闪蒸罐流出的液相进行换热，再经贫液闪蒸热泵进行换热；
[0023]另一路先经蒸汽冷凝水换热器处理，再经再生气热泵进行换热；
[0024]两路富液分别进行换热，换热后再一同通入再生塔进行解吸；
[0025]S4贫液换热：
[0026]再生塔内形成的贫液自再生塔底部排出，通入贫液闪蒸罐处理，贫液闪蒸罐中的气相经贫液闪蒸气热泵与富液进行换热，而后送回至吸收塔；贫液闪蒸罐中的液相先经贫富液换热器与富液换热，再泵入贫液缓存罐，后经过冷却、过滤送回至吸收塔；
[0027]S5 CO2分离：
[0028]再生塔内的气相从顶部排出，先经再生气热泵与富液进行换热，再通入CO2分液罐进行气液分离，分离得到的含CO2气体送至CO2回收处理工序，分离得到的凝液则送至溶液储罐。
[0029]优选地，步骤S2中，所述CO2吸收剂包括复合吸收剂、活化剂、抗氧剂、消泡剂和缓蚀剂，所述复合吸收剂包括三乙醇胺和N
‑
甲基二乙醇胺。
[0030]优选地，步骤S3中，控制一路富液的流量为3600～6000m3/h，另一路富液的流量为1400～1600m3/h。
[0031]本专利技术的有益效果表现在：
[0032]本专利技术中，从如下两个方面来提高超低CO2浓度烟气的脱碳效率，并降低CO2捕集能耗：一方面，提出了针对超低CO2浓度烟气用的具有高效碳捕集作用的CO2吸收剂，在提高CO2吸收率的基础上，降低富液循环量，降低富液解吸的再生能耗；另一方面，优化改进CO2的捕集工艺，采用多项综合节能工艺，如采用富液分流多级换热和热能综合利用技术等，进一步减少工艺能耗。
[0033]其中，CO2吸收剂是指复合有机胺SMEA，与传统的脱碳吸附剂相比，在处理同样的
超低CO2浓度(3～5vol％)烟气时，CO2的脱除效率可提高8～10％，而吸收液循环量降低10～15％。
[0034]采用富液分流多级换热以及热能综合利用技术对碳捕集脱除工艺进行改进优化，将富液进行分流并分级换热，同时采用热泵实现富液与贫液之间的换热，可针对超低浓度CO2的烟气，实现超大处理量规模的高效脱碳小狗，其综合能耗可低至2.44～2.64GJ/tCO2；而采用传统的CO2脱除工艺，综合能耗高达3.15GJ/tCO2。对比而言，本专利技术提出的碳捕集脱除工艺，综合能耗降低16.2～22.5％。
[0035]综上所述，与传统的化学吸收剂及CO2脱除工艺相比，本专利技术使用的CO2吸收剂可提高其吸收效率，降低吸收剂循环量，且采用富液分流多级换热以及热能综合利用技术，可降低蒸汽消耗量和综合能耗。即本专利技术提供的烟气碳捕集脱除工艺可适用于超低CO2浓度烟气的CO2捕集脱除处理，且脱碳效率高、耗能低，可用于超100万吨CO2/年处理量的处理规模。
附图说明
[0036]图1为本专利技术中的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统的结构示意图。
[0037]附图标识：1
‑
水洗塔，2
‑
吸收塔，31
‑
富液泵，32
‑
贫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，包括通过管道顺次连通的水洗塔(1)、吸收塔(2)和再生塔(4)；所述吸收塔(2)与所述再生塔(4)之间并连有第一富液换热组件和第二富液换热组件，沿物料自所述吸收塔(2)流向所述再生塔(4)的方向，所述第一富液换热组件包括顺次连通的贫富液换热器(32)和贫液闪蒸气热泵(33)，所述第二富液换热组件包括顺次连通的蒸汽冷凝水换热器(34)和再生气热泵(35)。2.根据权利要求1所述的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，所述吸收塔(2)的出料端还连通有富液泵(31)，所述富液泵(31)的出料端分别与所述贫富液换热器(32)和所述蒸汽冷凝水换热器(34)连通。3.根据权利要求1所述的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，所述再生塔(4)顶部连通有CO2分液罐(42)，所述再生塔(4)与所述CO2分液罐(42)之间的管道流经所述再生气热泵(35)。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，所述再生塔(4)底部还连通有第一贫液循环组件，所述第一贫液循环组件包括顺次连通的贫液闪蒸罐(51)和贫液缓存罐(53)，所述贫液缓存罐(53)的出料端分别连通有贫液冷却器(54)和过滤器(55)，所述贫液冷却器(54)和所述过滤器(55)均与所述吸收塔(2)的进料端连通。5.根据权利要求4所述的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，所述再生塔(4)底部连通有贫液内循环组件，所述贫液内循环组件包括重沸器(41)，所述重沸器(41)的进料管和所述重沸器(41)的出料管均与所述再生塔(4)底部连通。6.根据权利要求5所述的低能耗的超低CO2浓度烟气碳捕集脱除系统，其特征在于，所述贫液闪蒸罐(51)与所述贫液缓存罐(53)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，唐鹏，刘杰，田海洋，覃孝平，游俊杰，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：