一种低再生能耗和低污染物排放的CO制造技术

本发明专利技术公开了一种低再生能耗和低污染物排放的烟气CO

【技术实现步骤摘要】
一种低再生能耗和低污染物排放的CO2捕集系统
本专利技术涉及CO2捕集领域，具体涉及一种低再生能耗和低污染物排放的CO2捕集系统。
技术介绍
气候变化是当今世界面临的严峻挑战，作为CO2第一排放大国，燃煤电站和工业锅炉烟气CO2捕集是实现我国低碳发展的重要选择。在众多CO2捕集技术中，化学吸收和固体吸附技术因其捕集效率高和适应性好，是目前最具大规模捕集CO2潜力的技术路线之一。然而，CO2捕集系统仍面临着投资运行费用和污染排放等难题：1、在传统工艺中，吸收单元、解吸塔通常使用10m以上的填料高度才能满足脱除率和解吸过程，需要高昂的填料投资；2、贫富液换热器等关键设备换热效率较低，难以实现5K以下的低端差换热，吸收剂显热回收效率较低，其中，公开号为CN102824818A的中国专利文献公开了一种降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，包括热泵管路、富液吸热升温管路和贫液散热降温管路；热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与出口并联的有混合器、溶液热交换器，与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口和进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的蒸发器喷管，与蒸发器和冷凝器连接的真空泵；富液吸热升温管路包括富液来液管线，与其逐序相连的吸热盘管、冷凝器、再生塔；贫液散热降温管路包括贫液来液管线，与其相连的散热盘管，散热盘管与吸收塔连接；3、解吸塔顶大量高温蒸汽随CO2产品气排出，常规分级流工艺对顶部水蒸气的回收效果不明显，导致潜热损失。此外，在捕集系统运行时，吸收单元中大量吸收剂及其降解产物以气体或气溶胶的形式随烟气排出，吸收剂的消耗提高了系统运行成本，也带来了严重环境二次污染。因此，亟待开发出一种低能耗、低排放的CO2捕集系统，推动捕集系统的工业化进程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，实现了系统运行时的热量的高效回收，降低系统运行能耗，同时达到降低污染排放的目的。本专利技术提供如下技术方案：一种低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，所述烟气CO2捕集装置包括烟气预处理单元、吸收单元、污染物控制单元、富液分流解吸单元、低压富液闪蒸单元；所述烟气依次经过烟气预处理单元、吸收单元和污染物控制单元后排空，吸收单元产生的吸收剂富液依次经过低压富液闪蒸单元和富液分流解吸单元进行吸收剂的再生，再生后的吸收剂返回到吸收单元。所述烟气预处理单元包括自下而上设置的烟气冷却段和脱硫脱硝段，烟气依次在烟气冷却段冷却和除尘、在脱硫脱硝段进行脱硫脱硝后进入到吸收单元的下部。在本专利技术中，脱硫脱硝段主要是通过碱液(NaOH、Na2CO3)淋洗。在本专利技术中，通过将烟气冷却段和脱硫脱硝段分段设置，并将烟气冷却段冷却烟气时产生的冷凝水排除，优点在于：一是可以避免冷凝水随烟气进入脱硫脱硝段而稀释脱硫脱硝段中的碱液浓度；二是当烟气为经过粗脱除而脱硫的烟气时，此时烟气自身带有SO32-与SO42-，冷凝水经水处理可以除掉SO32-与SO42-，并且冷凝水可以再用于整个系统的补水。所述吸收单元包括填料段和设置在吸收单元中间段的级间冷却装置，所述烟气在填料段与吸收剂逆向接触后脱除CO2，所述脱除了CO2的烟气进入到污染物控制单元，所述吸收剂经级间冷却装置冷却后再进入填料段。所述级间冷却装置包括上部的液体收集器、中间的级间冷却器和下部的液体再分布器，所述液体收集器收集部分或全部吸收剂后经级间冷却器降温后送入液体再分布器，液体再分布器将降温后的吸收剂送入填料段。具体地，如收集全部吸收剂，将其冷却至40℃后再送入液体再分布器；如收集部分吸收剂，根据液流比例冷却至30～40℃，再送入液体再分布器，使全部吸收剂可以达到40℃的效果。在吸收单元中，烟气从吸收单元的下部进入后在填料段与吸收单元顶部喷流而下的吸收剂逆向接触，发生化学反应而形成弱联结化合物，从而实现对烟气中CO2的脱除。而级间冷却装置通过部分收集或全部收集吸收剂后去进行降温，降温后的吸收剂再用于与烟气逆向接触，这可以降低反应温度，提高对CO2的吸收能力，即，增加二氧化碳在吸收剂中的溶解度。所述吸收单元还包括设置在吸收单元上部的除雾装置。所述填料段包括填料和填料外层设置的防壁流箍，填料包括两侧的不锈钢波纹板和中间的若干层塑料波纹板，相邻塑料波纹板按波纹方向相互交错布置，所述塑料波纹板的表面上具有微米多孔结构。所述塑料波纹板采用聚丙烯和聚乙烯等塑料为基体，并添加5wt.％～60wt.％的聚丙烯接枝马来酸酐等亲水改性材料制备的。所述污染物控制单元包括串联设置的水平衡装置和二级水洗装置，烟气依次经水平衡装置和二级水洗装置处理后排空；所述水平衡装置上设有水洗冷却器，所述水洗冷却器用于控制经烟气预处理单元处理后的烟气温度与一级水洗装置处理后的烟气的温度一致。所述水平衡装置用于粗脱除和吸收单元水平衡，所述二级水洗装置用于精脱除的，经吸收单元脱除CO2的烟气依次经过水平衡装置和二级水洗装置。所述水洗冷却器可以通过增加水平衡装置中水洗液的循环流量或降低温度来控制烟气预处理单元冷却和脱硫脱硝后的烟气温度与水平衡装置处理后的烟气的温度一致。所述水平衡装置中的水洗液为高胺水洗液，所述二级水洗装置中的水洗液为低胺水洗液；当监测到排空的烟气中胺含量超高时，可以将水平衡装置的高胺水洗液作为吸收单元中吸收剂的补充水，同时将二级水洗装置中的低胺水洗液送入水平衡装置，从而调控胺含量。所述低压富液闪蒸单元包括等雷诺数板式贫富液换热器单元、气液分离器和热回收装置，所述吸收剂富液依次经等雷诺数板式贫富液换热器单元加热、气液分离器进行气液分离，分离后的气体直接进入到富液分流解吸单元，分离后的液体经热回收装置进一步加热后进入到富液分流解吸单元。其中，吸收剂富液在等雷诺数板式贫富液换热器单元加热时会产生CO2和水蒸气，同时等雷诺数板式贫富液换热器单元为低压运行，会有一定的气液分离作用，再经过气液分离器的进一步分离；分离后的气体通过压缩机送入富液分流解吸单元。所述气液分离器可以为闪蒸罐。所述热回收装置通过再沸器对吸收剂富液进一步换热，如板式降膜再沸器。所述等雷诺数板式贫富液换热器单元包括吸收剂贫液侧和吸收剂富液侧，所述吸收剂富液侧的运行压力为1.0～1.8bar。所述吸收剂富液侧的流程数大于吸收剂贫侧的流程数，所述吸收剂富液侧和吸收剂贫液侧等雷诺数运行。本专利技术通过增加吸收剂富液侧的流程来提高其液相流速，进而提高雷诺数Re和吸收剂贫液侧对流换热系数，可以避免因吸收剂富液侧流量低和粘度高产生的热阻。所述富液分流解吸单元包括分流器和变径解吸塔，所述吸收剂富液在分流器作用下分流为吸收剂富液主流和吸收剂富液分流，所述吸收剂富液主流依次经过低压富液闪蒸单元和富液分流解吸单元进行吸收剂的再生，所述吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低再生能耗和低污染物排放的烟气CO

【技术特征摘要】
1.一种低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，其特征在于，所述烟气CO2捕集装置包括烟气预处理单元、吸收单元、污染物控制单元、富液分流解吸单元、低压富液闪蒸单元；所述烟气依次经过烟气预处理单元、吸收单元和污染物控制单元后排空，吸收单元产生的吸收剂富液依次经过低压富液闪蒸单元和富液分流解吸单元进行吸收剂的再生，再生后的吸收剂返回到吸收单元。


2.根据权利要求1所述的低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，其特征在于，所述烟气预处理单元包括自下而上设置的烟气冷却段和脱硫脱硝段，烟气依次在烟气冷却段冷却和除尘、在脱硫脱硝段进行脱硫脱硝后进入到吸收单元的下部。


3.根据权利要求1所述的低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，其特征在于，所述吸收单元包括填料段和设置在吸收单元中间段的级间冷却装置，所述烟气在填料段与吸收剂逆向接触后脱除CO2，所述脱除了CO2的烟气进入到污染物控制单元，所述吸收剂经级间冷却装置冷却后再进入填料段。


4.根据权利要求3所述的低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，其特征在于，所述级间冷却装置包括上部的液体收集器、中间的级间冷却器和下部的液体再分布器，所述液体收集器收集部分或全部吸收剂后经级间冷却器降温后送入液体再分布器，液体再分布器将降温后的吸收剂送入填料段。


5.根据权利要求1所述的低再生能耗和低污染物排放的烟气CO2捕集装置，其特征在于，所述污染物控制单元包括串联设置的水平衡装置和二级水洗装置，烟气依次经水平衡装置和二级水洗装置处理后排空；所述水平衡装置上设有水洗冷却器，所述水洗冷却器用于控制经烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：方梦祥，董文峰，王涛，易宁彤，王勤辉，骆仲泱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33