一种高效CO2捕集系统

本技术属于烟气捕集，具体涉及为一种高效co2捕集系统。

背景技术：

1、烟道气中含有大量的co2，co2是一种温室效应气体，常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体，大量的二氧化碳会导致温室效应的加剧，因此不仅要提倡低碳生活，尽量减少生活作息时所耗用的能量，更要处理好工业上的co2排放，从而减低二氧化碳排放量，减少对大气的污染，减缓生态恶化。

2、二氧化碳捕获和封存(ccs)技术是目前实现大规模碳减排的最有效手段之一。目前，co2捕集工艺可以分为以下三类:燃烧前捕集、富氧燃烧捕集(燃烧中捕集)以及燃烧后捕集，绝大多数co2的捕集都是采用燃烧后捕集技术。ccs技术从烟气中分离二氧化碳的方法主要包括：膜分离法、物理吸附法、低温蒸馏法、吸收分离法等。化学吸收法捕集co2因其吸收速率快、吸收效率高且工艺简单、技术较为成熟而被广泛使用，其中有机胺是商业应用最为成熟的化学吸收剂之一，比如醇胺类中的乙醇胺（mea）、二乙胺（dea）、n-甲基二乙醇胺（mdea）等，有机胺类化学吸收剂其吸收、解吸co2工艺主要包括两大单元：吸收单元和解吸单元。燃烧后烟道尾气经除尘、脱硫脱硝后由约180℃降至40 ~ 60℃，再由引风机送入吸收塔中，在塔内胺液与烟气逆向接触，co2被脱除，净化后烟气由塔顶排出。吸收了co2的胺液即富液由塔底送至解吸塔由塔上部进入，通过蒸汽气提解吸出co2后再次成为贫液，贫液经贫富液换热器换热后再经冷却由贫液泵送往吸收塔上部，再次吸收co2。由此循环往复，构成mea连续循环吸收、解吸co2的工艺流程。但用于大规模co2捕集，目前成本较高。因此，如何降低能耗来降低捕集成本已成为溶剂法co2捕集技术的研究热点。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中现有二氧化碳捕获和封存技术存在的不足，即针对再生塔的再生热主要分布在两部分：一是再生塔塔釜的再生贫液， 另一部分是再生塔塔顶的再生混合气。传统co2捕集工艺只是简单回收了再生塔塔釜再生贫液的热量，用于对进入再生塔的吸收富液进行加热，并没有考虑再生塔塔顶再生混合气 的潜热的利用，会造成大量能耗损失。本实用新型提供了一种高效co2捕集系统。

2、为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种高效co2捕集系统，包括有吸收塔和再生塔，在吸收塔的烟气进口上外连接有烟气管道，经处理后的烟气在吸收塔内自下向上流动与吸收剂逆流接触，净化后的烟气从吸收塔的顶部经烟囱排空，再生塔的富液加热出口通过管线与再沸器的进料口相连接，再沸器的出料口通过管线与再生塔的富液加热进口相连接，吸收塔的出口通过管线连接富液泵的进口，富液泵的出口通过管线与第一分流器的进口相连接，第一分流器的两出口通过两管线分别与一号换热器、二号换热器的冷源进口相连接，且两者冷源出口分别通过两管线与再生塔的富液进口相连接，再生塔的再生气出口通过管线与第二分流器的进口相连接，第二分流器的两出口分别通过管线连接一号换热器的热源进口、第一混合器的第一进口，一号换热器的热源出口通过管线与第一混合器的第二进口相连接，第一混合器的出口通过管线与气液分离器的进口相连接，再生塔的再生液出口通过管线连接二号换热器的热源进口，二号换热器的热源出口通过管线依次连接贫液泵、第一冷却器后与第二混合器的第一进口相连接，第二混合器的第二、三进口分别用于外连接循环水管线、吸收剂补液管线，第二混合器通过管线与吸收塔的吸收贫液进口相连接，将换热后的贫富液与循环补水、吸收剂补液混合后返回到吸收塔中循环使用。

3、作为上述技术方案的进一步补充说明，在再生塔的再生液出口与二号换热器的热源进口之间的管线上设置有闪蒸单元，闪蒸单元包括有闪蒸罐，再生塔的再生液出口通过管线与闪蒸罐的进料口相连接，闪蒸罐的液相出口通过管线与二号换热器的热源进口相连接，闪蒸罐的气相出口通过管线依次连接压缩机、第二冷却器后与再生塔的蒸汽进口相连接，再生贫液经闪蒸罐闪蒸后，分离出的蒸气经过压缩机加压升温，再经过第二冷却器控制温度后进入再生塔底部为co2解吸提供热量，以此降低再沸器的热负荷。

4、作为上述技术方案的进一步补充说明，所述气液分离器的液相出口通过循环水管线与第二混合器的第二进口相连接，在循环水管线上安装有循环水泵，为冷却水进入到第二混合器中提供动力。

5、作为上述技术方案的进一步补充说明，在所述循环水泵的出口上安装有止逆阀，所述止逆阀用于防止贫富液及吸收剂补液混合后通过循环水管线进入到气液分离器中，进而影响气液分离器气相出口上输出co2产品的质量。

6、与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

7、1、本实用新型可以通过一号换热器和二号换热器有效回收再生塔中的再生混合气潜热及再生贫液显热，然后利用再生混合气的潜热及再生贫液的显热对吸收富液进行预加热。

8、2、本实用新型可以采用第一分流器对吸收塔出口的热富液进行分流，进一步降低了一号换热器及二号换热器的负荷。

9、3、本实用新型采用闪蒸单元，利用闪蒸罐将再生贫液中分离出的蒸气经过压缩机加压升温，再经过第二冷却器控制温度后进入再生塔底部为co2解吸提供热量，实现回收再生贫液的显热给再生塔解吸供热，以此降低再沸器的热负荷。

10、4、本实用新型将气液分离器中分离出来的水通过循环水泵泵送至第二混合器中，作为循环补水以维持系统平衡。

11、5、本实用新型可以大大降低系统的能耗，广泛用于燃煤电厂、化工厂、水泥厂烟道废气的大规模co2捕集。

技术特征：

1.一种高效co2捕集系统，包括有吸收塔（1）和再生塔（5），在吸收塔（1）的烟气进口上外连接有烟气管道，经处理后的烟气在吸收塔（1）内自下向上流动与吸收剂逆流接触，净化后的烟气从吸收塔（1）的顶部经烟囱排空，再生塔（5）的富液加热出口通过管线与再沸器（6）的进料口相连接，再沸器（6）的出料口通过管线与再生塔（5）的富液加热进口相连接，其特征在于：吸收塔（1）的出口通过管线连接富液泵（2）的进口，富液泵（2）的出口通过管线与第一分流器（3）的进口相连接，第一分流器（3）的两出口通过两管线分别与一号换热器（4）、二号换热器（13）的冷源进口相连接，且两者冷源出口分别通过两管线与再生塔（5）的富液进口相连接，再生塔（5）的再生气出口通过管线与第二分流器（7）的进口相连接，第二分流器（7）的两出口分别通过管线连接一号换热器（4）的热源进口、第一混合器（8）的第一进口，一号换热器（4）的热源出口通过管线与第一混合器（8）的第二进口相连接，第一混合器（8）的出口通过管线与气液分离器（9）的进口相连接，再生塔（5）的再生液出口通过管线连接二号换热器（13）的热源进口，二号换热器（13）的热源出口通过管线依次连接贫液泵（14）、第一冷却器（15）后与第二混合器（16）的第一进口相连接，第二混合器（16）的第二、三进口分别用于外连接循环水管线、吸收剂补液管线，第二混合器（16）通过管线与吸收塔（1）的吸收贫液进口相连接，将换热后的贫富液与循环补水、吸收剂补液混合后返回到吸收塔（1）中循环使用。

2.根据权利要求1所述的一种高效co2捕集系统，其特征在于：在再生塔（5）的再生液出口与二号换热器（13）的热源进口之间的管线上设置有闪蒸单元，闪蒸单元包括有闪蒸罐（10），再生塔（5）的再生液出口通过管线与闪蒸罐（10）的进料口相连接，闪蒸罐（10）的液相出口通过管线与二号换热器（13）的热源进口相连接，闪蒸罐（10）的气相出口通过管线依次连接压缩机（11）、第二冷却器（12）后与再生塔（5）的蒸汽进口相连接，再生贫液经闪蒸罐（10）闪蒸后，分离出的蒸气经过压缩机（11）加压升温，再经过第二冷却器（12）控制温度后进入再生塔（5）底部为co2解吸提供热量，以此降低再沸器（6）的热负荷。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效co2捕集系统，其特征在于：所述气液分离器（9）的液相出口通过循环水管线与第二混合器（16）的第二进口相连接，在循环水管线上安装有循环水泵（17），为冷却水进入到第二混合器（16）中提供动力。

4.根据权利要求3所述的一种高效co2捕集系统，其特征在于：在所述循环水泵（17）的出口上安装有止逆阀（18），所述止逆阀（18）用于防止贫富液及吸收剂补液混合后通过循环水管线进入到气液分离器（9）中，进而影响气液分离器（9）气相出口上输出co2产品的质量。

技术总结本技术属于烟气捕集技术领域，具体涉及为一种高效CO2捕集系统。其中主要吸收塔的出口富液通过第一分流器分为两部分，一部分一号换热器中利用再生塔的再生混合气潜热进行预加热后进入再生塔中，另一部分在二号液换热器中利用再生塔的再生贫液部分显热进行预加热后进入再生塔中，预加热的两股热富液通过再沸器加热吸收富液，在再生塔中使CO2解吸出来形成再生混合气和再生贫液，再生混合气通过气液分离器将CO2产品气与水蒸气进一步分离出来。本技术可以在降低换热器负荷的前提下进一步提高富液温度，高效回收了再生塔中的再生气潜热及再生贫液显热，有效减少了再生蒸汽的消耗量，降低了系统的再生能耗，具有良好的应用前景。技术研发人员：胡博文,白涛,么玉虎,冯靖升受保护的技术使用者：山西大学技术研发日：20240119技术公布日：2024/8/27