專利名稱：一種高效的CO₂捕集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高效的CO2捕集裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于潔凈煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效的CO2捕集裝置。
背景技術(shù)：
[0002]以氣候變化為核心的全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為威脅人類可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，削減溫室氣體排放以減緩氣候變化成為當(dāng)今國際社會關(guān)注的熱點。在眾多溫室氣體減排方案中，碳捕集與封存技術(shù)是一項新興的、具有大規(guī)模減排潛力的技術(shù)，有望實現(xiàn)化石能源使用的CO2低碳排放。[0003]CO2捕集過程是通過各種吸收液在一定壓力下通過物理化學(xué)過程將CO2吸收，然后通過加熱的方法將CO2解吸出來，根據(jù)后續(xù)要求進(jìn)行進(jìn)一步加工。因此，CO2的捕集是一個消耗蒸汽電等能源的過程，無論是燃燒前還是燃燒后CO2捕集裝置，降低裝置能耗的有效方法是盡量增大吸收液對CO2的吸收，提高裝置CO2捕集率，減少蒸汽等公用工程的消耗，這樣就可以降低捕集每噸CO2的能量消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。發(fā)明內(nèi)容[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種高效的CO2捕集裝置，該裝置CO2捕集率高，能耗低，能夠?qū)崿F(xiàn)潔凈煤發(fā)電裝置的低碳排放。[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是[0006]一種高效的CO2捕集裝置，包括由下部半貧液段和上部貧液段兩段垂直串聯(lián)組成的兩段式吸收塔1，含CO2氣體入口位于兩段式吸收塔I的半貧液段下方，兩段式吸收塔I 底部富液出口接常壓解吸塔5的頂部入口，常壓解吸塔5底部出液口接兩段式吸收塔I半貧液段上部入液口，常壓解吸塔5底部出液口還接再生塔12頂部入液口，再生塔12接有重沸器13，再生塔12的底部出液口接兩段式吸收塔I貧液段上方的入液口，再生塔12的頂部出氣口接常壓解吸塔5，常壓解吸塔5的頂部出氣口接至CO2提純和壓縮液化裝置，兩段式吸收塔I的頂部出氣口接粗氫回收裝置。[0007]所述兩段式吸收塔I的頂部出氣口依次接有脫碳?xì)饫鋮s器2和脫碳分液器3，常壓解吸塔5的頂部出氣口依次接有CO2氣冷卻器6和CO2氣分液器7，脫碳分液器3和CO2氣分液器7排出的液體全部送至底層溶液槽16，再由溶液泵15送到常壓解吸塔5頂部入液□。[0008]所述兩段式吸收塔I底部富液出口與常壓解吸塔5的頂部入口之間的通道上設(shè)置貧富液換熱器4，再生塔12的底部出液口與兩段式吸收塔I貧液段上方的入液口之間的通道也經(jīng)過貧富液換熱器4，實現(xiàn)貧液與富液的熱量交換。[0009]所述兩段式吸收塔I中的貧液與液儲槽17中的溶液相同，均為質(zhì)量濃度40%的 MDEA溶液，半貧液是吸收CO2和H2S的富液經(jīng)常壓閃蒸放出部分酸性氣體后的MDEA的溶液， 所述貧液中還可以加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)廣5%的活化劑如R2ML[0010]本實用新型的有益效果是[0011]I.采用兩段式布置的吸收塔，通過半貧液段70 80%的吸收液半貧液將氣體中的大部分CO2吸收，然后利用20 30%的貧液徹底吸收剩余的CO2,達(dá)到對CO2的高吸收率。 這一布置能夠減少吸收液的消耗，降低運行費用。[0012]2.采用常壓解吸與溶液再生解吸相結(jié)合的方法，提高CO2回收率，降低蒸汽消耗， 而且這一方法可使再生塔的設(shè)備尺寸大大降低。[0013]3.采用本實用新型提供的裝置可應(yīng)用一乙醇胺吸收液吸收燃煤電站或天然氣聯(lián)合循環(huán)電站煙道氣的CO2，可應(yīng)用N-甲基二乙醇胺(MDEA)或聚乙二醇二甲醚溶液(NHD)吸收含碳燃料水汽變換后產(chǎn)生的CO2。


[0014]附圖是本實用新型捕集裝置示意圖。
具體實施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0016]如附圖所示，本實用新型的裝置包括兩段式吸收塔1，脫碳?xì)饫鋮s器2，脫碳分液器3，貧富液換熱器4，常壓解吸塔5，CO2氣冷卻器6，CO2氣分液器7，半貧液泵8，常壓泵9， 第一換熱器10，半貧液過濾器11，再生塔12，重沸器13，貧液過濾器14，容液泵15，溶液地槽16，溶液儲槽17，貧液泵18，第二換熱器19。[0017]其中兩段式吸收塔I由兩段吸收塔垂直串聯(lián)組成，下部為半貧液段，上部為貧液段。貧液為質(zhì)量濃度40%的MDEA溶液，其中加有質(zhì)量分?jǐn)?shù)f 5%的活化劑R2NH,半貧液是吸收CO2和H2S的富液經(jīng)常壓閃蒸放出部分酸性氣體后的MDEA的溶液。貧液段吸收液量占吸收液總量的20 30%，半貧液段吸收液占吸收液總量的70 80%，這一結(jié)構(gòu)可減少溶液的消耗量。含CO2氣體入口位于兩段式吸收塔I的半貧液段下方，含CO2氣體從該入口進(jìn)入半貧液段，之后自下而上運動，先與半貧液形成逆流接觸，在填料的表面上發(fā)生傳質(zhì)傳熱反應(yīng)，大部分的CO2在此被吸收，氣體繼續(xù)向上進(jìn)入貧液吸收段，在貧液作用下，剩余CO2絕大部分被吸收。兩段式吸收塔I的頂部出氣口依次通過脫碳?xì)饫鋮s器2和脫碳分液器3接粗氫回收裝置，出兩段式吸收塔I的氣體經(jīng)脫碳?xì)饫鋮s器2、脫碳分液器3后送到界外根據(jù)后續(xù)要求進(jìn)一步處理。[0018]兩段式吸收塔I底部富液出口接常壓解吸塔5的頂部入口，常壓解吸塔5底部出液口接兩段式吸收塔I半貧液段上部入液口，常壓解吸塔5底部出液口還接再生塔12頂部入液口，再生塔12的底部出液口接兩段式吸收塔I貧液段上方的入液口。其中兩段式吸收塔I底部富液出口與常壓解吸塔5的頂部入口之間的通道上設(shè)置貧富液換熱器4，再生塔 12的底部出液口與兩段式吸收塔I貧液段上方的入液口之間的通道也經(jīng)過貧富液換熱器 4，實現(xiàn)貧液與富液的熱量交換。[0019]從兩段式吸收塔I底部富液出口出來的富液一般還需經(jīng)減壓閥降至O. 3Mpa，經(jīng)來自再生塔12底部出液口所排出的貧液在貧富液換熱器中進(jìn)行貧富液熱量交換后，再進(jìn)入常壓解吸塔5，在其中利用溶液的物理吸收特性將大部分的CO2解吸出來，溶液向下流動變?yōu)榘胴氁?，并從常壓解吸?底部出液口出來分為兩部分大部分的半貧液直接經(jīng)過半貧液泵8增壓送到兩段式吸收塔I的半貧液段上部，剩余部分由常壓泵9升壓并由第一換熱4器10換熱后在半貧液過濾器11中進(jìn)行過濾，過濾后自再生塔12的頂部入液口送至再生塔 12中。[0020]再生塔12接有重沸器13，再生塔12的頂部出氣口接常壓解吸塔5。在再生塔12 中，溶液自上而下流動，與重沸器13來的水蒸汽接觸，使溶液中剩余的CO2全部解吸出來， 達(dá)到徹底再生的目的，出再生塔12底部的貧液依次由貧富液換熱器4進(jìn)行熱交換、貧液泵 18進(jìn)行加壓、第二換熱器19進(jìn)行水冷卻后，送至兩段式吸收塔I的貧液段上部。[0021]常壓解吸塔5的頂部出氣口依次通過CO2氣冷卻器6和CO2氣分液器7接CO2提純和壓縮液化裝置，出常壓解吸塔5頂部的氣體在CO2氣冷卻器6中進(jìn)行水冷卻、在CO2氣分液器7中進(jìn)行分液后，得到高濃度的CO2氣體并送往CO2提純和壓縮液化裝置。[0022]上述脫碳分液器3和CO2氣分液器7排出的液體全部送至底層溶液槽16，再通過溶液泵15將液體經(jīng)貧液過濾器14過濾后由常壓解吸塔5頂部入液口送入至常壓解吸塔5， 以保持裝置水平衡，裝置損失的水分由界外來的脫鹽水補充，可在貧液過濾器14通路上接溶液儲槽17以進(jìn)行溶液濃度的調(diào)節(jié)，液儲槽17中的溶液即兩段式吸收塔I中的貧液。[0023]經(jīng)過以上步驟，利用貧液-半貧液吸收方法CO2的脫除率可達(dá)99%以上，而CO2的解吸過程采用常壓解吸與溶液再生解吸相結(jié)合的方法，提高了 CO2回收率，降低了蒸汽消耗。本實用新型利用貧液-半貧液吸收提高CO2捕集率的方法既可用于燃煤電站、天然氣聯(lián)合循環(huán)電站煙道氣CO2的捕集，也可應(yīng)用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)裝置產(chǎn)生的煤氣合成氣的燃燒前CO2捕集。還可應(yīng)用一乙醇胺吸收液吸收燃煤電站或天然氣聯(lián)合循環(huán)電站煙道氣的CO2捕集，以及N-甲基二乙醇胺(MDEA)或聚乙二醇二甲醚溶液(NHD)吸收含碳燃料水汽變換后產(chǎn)生的CO2捕集。[0024]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種高效的CO2捕集裝置，其特征在于，包括由下部半貧液段和上部貧液段兩段垂直串聯(lián)組成的兩段式吸收塔(I)，含CO2氣體入口位于兩段式吸收塔(I)的半貧液段下方，兩段式吸收塔(I)底部富液出口接常壓解吸塔(5)的頂部入口，常壓解吸塔(5)底部出液口接兩段式吸收塔(I)半貧液段上部入液口，常壓解吸塔(5)底部出液口還接再生塔(12)頂部入液口，再生塔(12)接有重沸器(13)，再生塔(12)的底部出液口接兩段式吸收塔(I)貧液段上方的入液口，再生塔(12)的頂部出氣口接常壓解吸塔(5)，常壓解吸塔(5)的頂部出氣口接至CO2提純和壓縮液化裝置，兩段式吸收塔(I)的頂部出氣口接粗氫回收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述高效的CO2捕集裝置，其特征在于，所述兩段式吸收塔(I)的頂部出氣口依次接有脫碳?xì)饫鋮s器(2)和脫碳分液器(3)，常壓解吸塔(5)的頂部出氣口依次接有CO2氣冷卻器(6 )和CO2氣分液器(7 )，脫碳分液器(3 )和CO2氣分液器(7 )排出的液體全部送至底層溶液槽(16 )，再由溶液泵(15 )送到常壓解吸塔(5 )頂部入液口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述高效的CO2捕集裝置，其特征在于，所述兩段式吸收塔(I)底部富液出口與常壓解吸塔(5)的頂部入口之間的通道上設(shè)置貧富液換熱器(4)，再生塔(12)的底部出液口與兩段式吸收塔(I)貧液段上方的入液口之間的通道也經(jīng)過貧富液換熱器(4),實現(xiàn)貧液與富液的熱量交換。
專利摘要一種高效的CO2捕集裝置，包括由下部半貧液段和上部貧液段兩段垂直串聯(lián)組成的兩段式吸收塔，含CO2氣體入口位于兩段式吸收塔的半貧液段下方，兩段式吸收塔底部富液出口接常壓解吸塔的頂部入口，常壓解吸塔底部出液口接兩段式吸收塔半貧液段上部入液口，常壓解吸塔底部出液口還接再生塔頂部入液口，再生塔接有重沸器，再生塔的底部出液口接兩段式吸收塔貧液段上方的入液口，再生塔的頂部出氣口接常壓解吸塔，常壓解吸塔的頂部出氣口接至CO2提純和壓縮液化裝置，兩段式吸收塔的頂部出氣口接粗氫回收裝置，本實用新型通過半貧液-貧液方法提高CO2捕集率，采用常壓解吸與溶液再生解吸相結(jié)合提高CO2回收率，實現(xiàn)了潔凈煤發(fā)電裝置的低碳排放。
文檔編號B01D53/18GK202803072SQ20122038398
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者許世森, 程健, 徐越, 王保民, 任永強, 夏軍倉, 李晨, 張瑞云 申請人:中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司