利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统技术方案

一种利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统。该系统主要由通过泵和管道相连的二氧化碳吸收塔、气提塔、再生塔、冷却器、气液分离器、干燥器、压缩机和冷凝器组成。该系统能够完全适应电站锅炉尾部烟气流量巨大、成份复杂、二氧化碳浓度低的特点，既可以有效提高烟气中二氧化碳的脱除率，又可以生产出高纯度的液态二氧化碳，且其工艺流程简单、系统结构简化、投资及运行成本低廉。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及对燃煤电站锅炉尾部烟气进行综合利用的技术，具体 地指一种利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统。
技术介绍
大气温室效应是人类所面临的最主要环境问题之一。二氧化碳是主要 的温室气体，火电厂是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量约占人类活动引起的二氧化碳总排放量的30%。 一个600MW的火电厂每小时排 放的二氧化碳量可达500吨。因此，为了减少大气中的二氧化碳含量，首 要的是减少电站锅炉尾部烟气向大气排放二氧化碳。从另一方面讲，二氧 化碳作为一种化工原料具有广泛的用途，可用于食品保鲜、膨化烟丝、生 产甲醇、尿素、可降解塑料等，而现阶段随电站锅炉尾部烟气排放的二氧 化碳大都白白浪费掉了。传统的二氧化碳治理或提取方法有多种，大致可以分为物理方法和化 学方法两大类。物理方法主要包括溶剂吸收法、吸附分离法、薄膜渗透法 以及低温蒸馏法等。化学方法主要指化学吸收法，其原理是使二氧化碳气 体与化学溶剂发生化学反应而被吸收，吸收二氧化碳达到平衡的化学溶剂 变成富液，富液进入再生塔加热分解出二氧化碳气体，从而达到分离回收 二氧化碳的目的。较常见的化学溶剂是乙醇胺类的水溶液，工业上通常采 用醇胺溶液在吸收塔和再生塔中脱除和回收二氧化碳，吸收塔采用填料结 构，该方法虽然具有较大的醇胺溶液与二氧化碳的有效接触面积，但是反 应物中的杂质成分容易造成吸收塔内的填料层堵塞，导致吸收塔无法正常 工作。同时，由于填料层的结构复杂，使得设备运行和检修比较困难。该 方法只适合于烟气成份简单、烟气流量不大的场合，离实际中电站锅炉尾 部烟气的处理还有很大的差距。电站锅炉尾部烟气的特殊性在于其二氧化碳含量偏低、杂质成份偏多 且烟气流量巨大。经检测各种类型的电站锅炉尾部烟气，其C02浓度约为 10 15%，其它组份有N2、 02、 S02、 H2S、 NO、 CO及粉尘等。以一个600MW 的发电厂为例，其锅炉尾部烟气排放量约2000000Nm3/h。采用上述醇胺溶液在常规填料式吸收塔中脱除二氧化碳时，会造成吸收塔体积庞大，施工、 运行和设备检修困难，很难达到有效脱除烟气中二氧化碳并将其回收利用 的目的。
技术实现思路
本技术的目的就是要提供一种利用电站烟气制取食品级二氧化碳 的系统。采用该系统能够完全适应电站锅炉尾部烟气流量巨大、成份复杂、 二氧化碳浓度低的特点，既可以有效提高烟气中二氧化碳的脱除率，又可 以生产出高纯度的液态二氧化碳，且其工艺流程简单、系统结构简化、投 资及运行成本低廉。为实现上述目的，本技术所设计的利用电站烟气制取食品级二氧 化碳的系统，包括通过管道相连的二氧化碳吸收塔、气提塔、再生塔、冷 却器、气液分离器、干燥器、压缩机和冷凝器。所述二氧化碳吸收塔为无 填料的空塔结构，其下部烟气进口和顶部烟气出口之间自下而上依次设置 有吸收剂喷淋装置和除雾装置，其底部醇胺溶液出口通过输送泵与气提塔 的上部进口相连，气提塔的下部出口通过富液泵与再生塔的上部液体迸口 相连，再生塔的下部液体出口通过贫液泵与吸收剂喷淋装置相连，再生塔 的上部气体出口通过冷却器与气液分离器的进口相连，气液分离器的气体 出口依次与干燥器、压縮机、冷凝器和液态二氧化碳储存槽串连。由此， 在脱除烟气中二氧化碳的同时，通过上述组合为一体的设备对其进行除杂、 再生、脱水、干燥、压縮和冷凝等连续处理，直至获得食品级的液态二氧 化碳。进一步地，在吸收剂喷淋装置的下方还设置有促使烟气均匀分布的多孔板，多孔板的孔面积与板面积之比率为30~40%。同时，吸收剂喷淋装置 最好设计3 5个喷淋层。这样， 一方面烟气向上通过多孔板后，均匀充满 整个二氧化碳吸收塔空腔，有效消除了烟气流死角，有利于与醇胺溶液吸 收剂充分接触；另一方面醇胺溶液在多个喷淋层重叠喷射的作用下，可形 成交叉致密的吸收剂雾滴，使烟气中的二氧化碳与其具有最大的接触面积， 能够充分完全地发生化学反应而被吸收。进一步地，在富液泵和贫液泵的输送管路上还设置有贫富液换热器， 气提塔的下部出口通过富液泵、贫富液换热器与再生塔的上部液体进口相 连，再生塔的下部液体出口通过贫富液换热器、贫液泵与吸收剂喷淋装置 相连。这样，可以充分利用从再生塔所分离出的贫液的余热，给进入再生塔的富液预热，同时将贫液冷却，实现热交换的良性循环，节省热能资源。 进一步地，气液分离器的凝结液出口通过回流泵与二氧化碳吸收塔上的回液口相连。这样，可以将分离出来的凝结液重新返回到二氧化碳吸收塔中进行循环，减少工艺用水量，降低生产成本。 本技术与现有技术相比具有以下突出效果其一，采用空塔结构的二氧化碳吸收塔，通过醇胺溶液吸收剂不间断 循环喷淋的方式处理烟气中的二氧化碳，可以使醇胺溶液与二氧化碳在无 任何障碍的有限空间内产生强烈的气液逆向湍流，既能大幅增加醇胺雾滴 与二氧化碳的接触面积，又可避免因设置填料层而产生的堵塞现象，从而可以有效克服现有填料吸收方式的固有缺陷，其二氧化碳脱除效率可达 95%以上，特别适合于处理二氧化碳浓度低、烟气流量大的燃煤电站锅炉尾 部烟气。其二，通过各种泵和管道将二氧化碳吸收塔、气提塔、再生塔、气液 分离器、冷却器、干燥器、压缩机和冷凝器等设备有机地组合成一个完整 的工艺体系，既简化了工艺流程和系统结构，又大幅降低了设备的投资、 运行和维护费用。其三，利用电站锅炉尾部烟气变废为宝，在有效减少二氧化碳温室气体排放的同时获得液态二氧化碳，其产品纯度可达99.9%以上，完全符合国 际食品级标准。既有利于大气环境污染的综合治理，又有利于循环经济的 良性发展，可实现电站锅炉尾部烟气的无害化和资源化利用，特别适合我 国以燃煤发电为主的国情。附图说明附图为一种利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统的结构原理示意图。具体实施方式以下针对电站锅炉机组所排放的烟气，结合附图对本技术作进一 步的详细描述-图中所示利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统，主要由通过管道 相连的二氧化碳吸收塔2、气提塔18、再生塔16、冷却器15、气液分离器 14、干燥器13、压縮机12和冷凝器11等组成。二氧化碳吸收塔2为无填 料的空塔结构，其下部烟气进口前设置有增压风机l，其下部烟气进口和顶 部烟气出口之间自下而上依次设置有多孔板3、吸收剂喷淋装置22和除雾装置21，多孔板3的孔面积与板面积之比率为30~40%，可消除烟气死角， 使烟气在二氧化碳吸收塔2内均匀分布。吸收剂喷淋装置22设置有3 5个 喷淋层，以确保醇胺溶液吸收剂与烟气中的二氧化碳充分接触。除雾装置 21可选用组合除雾装置，由上、下层除雾滤网和位于上、下层除雾滤网之 间的清洗喷淋机构19构成，以完全清除烟气中的吸收剂液滴。二氧化碳吸收塔2底部的醇胺溶液出口通过输送泵4与气提塔18的上 部进口相连，气提塔18的下部设有惰性气体输送装置17，气提塔18的下 部出口通过富液泵6、贫富液换热器7与再生塔16的上部液体进口相连， 再生塔16的下部液体出口通过贫富液换热器7、贫液泵5与吸收剂喷淋装 置22相连，吸收剂喷淋装置22的进口处还设置有醇胺溶液补给装置20， 再生塔16中的煮沸器8设置在塔底部。再生塔16的上部气体出口通过冷 却器15与离心式气液分离器14的进口相连，气液分离器14的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用电站烟气制取食品级二氧化碳的系统，包括通过管道相连的二氧化碳吸收塔（２）、气提塔（１８）、再生塔（１６）、冷却器（１５）、气液分离器（１４）、干燥器（１３）、压缩机（１２）和冷凝器（１１），其特征在于：所述二氧化碳吸收塔（２）为无填料的空塔结构，其下部烟气进口和顶部烟气出口之间自下而上依次设置有吸收剂喷淋装置（２２）和除雾装置（２１），其底部醇胺溶液出口通过输送泵（４）与气提塔（１８）的上部进口相连，气提塔（１８）的下部出口通过富液泵（６）与再生塔（１６）的上部液体进口相连，再生塔（１６）的下部液体出口通过贫液泵（５）与吸收剂喷淋装置（２２）相连，再生塔（１６）的上部气体出口通过冷却器（１５）与气液分离器（１４）的进口相连，气液分离器（１４）的气体出口依次与干燥器（１３）、压缩机（１２）、冷凝器（１１）和液态二氧化碳储存槽（１０）串连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，朱敬，李瑞鑫，余福胜，高翔鹏，
申请(专利权)人：武汉凯迪电力环保有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83[]