烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置。该装置包括烟气处理系统，第一CO2膜分离单元，第二CO2膜分离单元以及N2膜分离单元；烟气处理系统设置有处理进口和处理出口，烟气处理系统用于对烟气进行处理；第一CO2膜分离单元设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，第一进气口与处理出口相连；第二CO2膜分离单元设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第二高压非渗透气出口，第二进气口与第一二氧化碳富集气出口相连；N2膜分离单元设置有氮气富集气出口，且N2膜分离单元的进气口与第一高压非渗透气出口相连。上述装置具有对二氧化碳的高富集程度，并能回收氮气，避免资源浪费。

Combined capture and recovery device for carbon dioxide and nitrogen in flue gas

The utility model provides a combined capture and recovery device for carbon dioxide and nitrogen in flue gas. The device includes a flue gas treatment system, a first CO2 membrane separation unit, a second CO2 membrane separation unit and a N2 membrane separation unit. The flue gas treatment system is provided with a processing inlet and a processing outlet, and the flue gas treatment system is used for the treatment of the flue gas; the first CO2 membrane separation unit is provided with a first air intake and a first carbon dioxide enrichment gas. The first air inlet is connected with the treatment outlet, and the second CO2 membrane separation unit is provided with second air intake, carbon dioxide product gas outlet and second high pressure non permeable air permeable outlet, and the second inlet is connected with the first carbon dioxide enrichment gas outlet, and the N2 membrane separation unit is set up with nitrogen gas exits. The intake port of the N2 membrane separation unit is connected with the first high pressure non permeable vent. The device has high degree of accumulation of carbon dioxide, and can recover nitrogen to avoid waste of resources.

【技术实现步骤摘要】
烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置
本技术涉及气体回收
，具体而言，涉及一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置。
技术介绍
全球变暖是目前世界上主要的环境问题之一，在导致气候变化的各种温室气体中，二氧化碳(CO2)对地球升温影响最大，控制CO2排放已成为应对气候变暖的重要技术路线之一。人类活动产生的CO2排放最多的部分来自于燃煤发电，燃煤电厂的燃烧尾气中CO2排放具有浓度低、稳定、集中和量大等特点，是大规模减排CO2的最佳领域之一。同时，尾气中还包含大量浓度在70％左右的氮气(N2)，浓度低于空气中氮气的浓度，因此难以利用。高纯度的CO2是一种重要的工业气体，分离捕集的CO2不仅可以注入石油和天然气田，提高油气采收率，也可以广泛用于合成有机化合物、制造碳酸饮料等，实现资源化利用。燃煤电厂CO2分离捕集技术应用前景广阔，具有显著的环保效益、经济效益和社会效益。因此，分离捕集CO2技术是关系到燃煤电厂温室气体减排的重要技术。目前CO2的捕集回收方法中，膜分离法是较为有效的方法之一。膜分离法的主要原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。其中渗透速率相对快的气体，如二氧化碳、水蒸气、氢气、氦气、硫化氢等能够优先通过渗透膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳等气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。与其他方法相比，膜分离捕集CO2具有无化学反应、不会产生污染物，设备结构紧凑、占地面积小，开动灵活、维护及运行方便等优点。然而，对于燃煤电厂，由于其产生的烟气量巨大，要求捕集的CO2量也巨大，对于单个电厂，通常捕集量需要100万吨/年，导致现有技术工艺中利用膜分离法处理燃煤电厂烟气时仍旧存在富集程度低、工艺复杂的问题。且燃煤电厂烟气中固体颗粒杂质和液体杂质含量较高，容易对膜分离组件造成污染甚至损坏，影响了膜分离效率。同时，在对CO2进行捕集的过程中，大量富集氮气也会被浪费。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置，以解决现有技术中采用膜分离法捕集回收烟气中的CO2时存在的富集程度低、工艺复杂、膜分离效率差，且大量富集氮气被浪费的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置，其包括：烟气处理系统，烟气处理系统设置有处理进口和处理出口，烟气处理系统用于对烟气进行处理，以去除烟气中的液体杂质和固体杂质；第一CO2膜分离单元，第一CO2膜分离单元设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，第一进气口与处理出口相连；第二CO2膜分离单元，第二CO2膜分离单元设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第二高压非渗透气出口，第二进气口与第一二氧化碳富集气出口相连；以及N2膜分离单元，N2膜分离单元设置有氮气富集气出口，且N2膜分离单元的进气口与第一高压非渗透气出口相连。进一步地，装置还包括：第三CO2膜分离单元，第三CO2膜分离单元设置有第三进气口、第三二氧化碳富集气出口及尾气出口，第三进气口与第二高压非渗透气出口相连；气体混合器，气体混合器设置在第一二氧化碳富集气出口与第二进气口连通的管路上，且气体混合器还设置有返回气进口，返回气进口与第三二氧化碳富集气出口相连。进一步地，第一CO2膜分离单元、第二CO2膜分离单元及第三CO2膜分离单元中的膜组件分别独立地选自中空纤维膜、卷式膜或板式膜。进一步地，装置还包括：第一压缩机，第一压缩机与处理进口相连；第二压缩机，第二压缩机设置在气体混合器与第二进气口连通的管路上。进一步地，烟气处理系统包括过滤器，过滤器的进口为处理进口，过滤器的出口为处理出口。进一步地，烟气处理系统还包括：冷却机，冷却机的进口为处理进口，冷却机的出口与过滤器的进口相连。进一步地，烟气处理系统还包括除雾器，除雾器的进口与冷却机的出口相连，除雾器的出口与过滤器的进口相连。进一步地，装置还包括脱水装置，脱水装置上设置有烟气进口和脱水烟气出口，脱水烟气出口与第一压缩机的进口相连。应用本技术的技术方案，提供了一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置，其包括烟气处理系统、第一CO2膜分离单元、第二CO2膜分离单元以及N2膜分离单元；烟气处理系统设置有处理进口和处理出口，烟气处理系统用于对烟气进行处理，以去除烟气中的液体杂质和固体杂质；第一CO2膜分离单元设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，第一进气口与处理出口相连；第二CO2膜分离单元设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第二高压非渗透气出口，第二进气口与第一二氧化碳富集气出口相连；N2膜分离单元设置有氮气富集气出口，且N2膜分离单元的进气口与第一高压非渗透气出口相连。利用上述装置，在对燃煤电厂烟气进行膜分离处理之前，先利用烟气处理系统能够去除烟气中的液体杂质(如水分和一些液体有机物)和固体杂质，以防止液体杂质和固体杂质的存在影响膜分离的效率。在处理之后，烟气进入第一CO2膜分离单元和第二CO2膜分离单元，利用先后两次膜分离过程对烟气中的二氧化碳进行富集。以上原因可以显著提高二氧化碳的富集程度。同时，利用N2膜分离单元还能够将第一高压非渗透气出口排出的气体进一步进行膜分离以回收氮气。除此以外，利用本技术的装置捕集回收烟气中的二氧化碳，工艺简单，无需后续的化学吸附等进一步富集过程，不仅适合燃煤电厂烟气中二氧化碳和氮气的联合分离，也适用于钢铁厂、水泥厂等低浓度烟气中二氧化碳和氮气的联合分离捕集。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术一种实施例的烟气中二氧化碳的捕集回收装置示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、烟气处理系统；11、冷却机；12、除雾器；13、过滤器；14、换热器；20、第一CO2膜分离单元；30、第二CO2膜分离单元；40、第三CO2膜分离单元；50、气体混合器；60、第一压缩机；70、第二压缩机；80、N2膜分离单元。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。正如
技术介绍
部分所描述的，现有技术中采用膜分离法捕集回收烟气中的CO2时存在富集程度低、工艺复杂的问题。为了解决这一问题，本技术提供了一种烟气中二氧化碳的捕集回收装置，如题1所示，其包括烟气处理系统10、第一CO2膜分离单元20、第二CO2膜分离单元30以及N2膜分离单元80，烟气处理系统10设置有处理进口和处理出口，烟气处理系统10用于对烟气进行处理，以去除烟气中的液体杂质和固体杂质；第一CO2膜分离单元20设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，第一进气口与处理出口相连；第二CO2膜分离单元30设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置，其特征在于，包括：烟气处理系统(10)，所述烟气处理系统(10)设置有处理进口和处理出口，所述烟气处理系统(10)用于对烟气进行处理，以去除所述烟气中的液体杂质和固体杂质；第一CO2膜分离单元(20)，所述第一CO2膜分离单元(20)设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，所述第一进气口与所述处理出口相连；第二CO2膜分离单元(30)，所述第二CO2膜分离单元(30)设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第二高压非渗透气出口，所述第二进气口与所述第一二氧化碳富集气出口相连；以及N2膜分离单元(80)，所述N2膜分离单元(80)设置有氮气富集气出口，且所述N2膜分离单元(80)的进气口与所述第一高压非渗透气出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种烟气中二氧化碳和氮气的联合捕集回收装置，其特征在于，包括：烟气处理系统(10)，所述烟气处理系统(10)设置有处理进口和处理出口，所述烟气处理系统(10)用于对烟气进行处理，以去除所述烟气中的液体杂质和固体杂质；第一CO2膜分离单元(20)，所述第一CO2膜分离单元(20)设置有第一进气口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口，所述第一进气口与所述处理出口相连；第二CO2膜分离单元(30)，所述第二CO2膜分离单元(30)设置有第二进气口、二氧化碳产品气出口和第二高压非渗透气出口，所述第二进气口与所述第一二氧化碳富集气出口相连；以及N2膜分离单元(80)，所述N2膜分离单元(80)设置有氮气富集气出口，且所述N2膜分离单元(80)的进气口与所述第一高压非渗透气出口相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第三CO2膜分离单元(40)，所述第三CO2膜分离单元(40)设置有第三进气口、第三二氧化碳富集气出口及尾气出口，所述第三进气口与所述第二高压非渗透气出口相连；气体混合器(50)，所述气体混合器(50)设置在所述第一二氧化碳富集气出口与所述第二进气口连通的管路上，且所述气体混合器(50)还设置有返回气进口，所述返回气进口与所述第三二氧化碳富集气出口相连。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴倩，徐嘉信，时玲，
申请(专利权)人：北京集封环能科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11