一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO制造技术

本发明专利技术提供了一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO

【技术实现步骤摘要】
一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置和方法
本专利技术属于气体分离
，涉及一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置和方法。
技术介绍
捕集工业和能源生产排放的二氧化碳，是包括中国在内的多个国家正在并准备长久追求的目标，我国在《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》中宣布，我国的自主行动目标是在2030年左右将二氧化碳排放量达到峰值并争取尽早达峰。因此，碳捕集显得尤为重要。目前碳捕集的方法主要是化学吸收法、物理吸附法、膜分离法等，而化学吸收法被市场认可，且化学吸收法能得到高达99.9%纯度的二氧化碳以满足多用途使用，但是单纯的化学吸收法都往往存在能耗较高的问题，尤其是化学吸收剂再生过程再生能耗高的问题，此过程需要大量水蒸气供热把溶液加热到再生温度393K左右，能耗占整个捕集CO2工艺总能耗的50～80％。专利CN103566712A提出利用再生塔顶余气热驱动透平机发电为再沸器再生补充能量以降低再生能耗。二氧化碳的膜分离过程是利用膜两侧的压差驱动二氧化碳分离，膜分离法回收二氧化碳装置简单、操作方便、环境友好且不需要水蒸气提供热量，是如今发展最迅速的一种节能型回收二氧化碳的方法，但是多级膜组件能实现的二氧化碳纯度为95%左右，达不到高纯度二氧化碳捕集目的。专利CN107641535提出了采用膜深冷耦合分离提纯多种气体的装置及方法，通过第一、二、三提纯装置对二氧化碳提纯，且每提纯装置中含有两个及以上的膜分离器。也有专利报道联合使用物理吸收和化学吸收法以降低二氧化碳的再生能耗和提高二氧化碳的分离度，其中CN105268283提出一种联合吸收的二氧化碳捕集工艺，联合了传统的物理吸收和化学吸收，采用高压吸收-中压解吸的策略降低捕集能耗，工艺流程较为复杂，且需要多级压缩和级间冷却。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题：现有碳捕集中，效果好的，要么结构复杂，要么再生能耗高。膜分离法回收二氧化碳装置简单、操作方便，但是单级和二级膜分离获得的二氧化碳纯度不高。2、技术方案：本专利技术的目的在于提供一种处理烟气CO2的方案，适用于以膜组件的气体膜分离过程，以解决现有的低浓度二氧化碳时醇胺溶液再生能耗较高和膜组件分离气体分离度不高的问题。本专利技术提供了一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，包括膜分离器，所述膜分离器的气体输入口和压缩机连接，所述膜分离器有两个气体输出口，一个输出口为截留气出口，对外排空或者输送至原料气中被压缩机压缩，另一个气体输出口为渗透气出口，其中一部分渗透气进入到缓冲罐，一部分渗透气进入到吸收塔，所述缓冲罐和压缩机连接，所述压缩机对缓冲罐内的气体进行压缩，所述吸收塔内得到的CO2排出进入CO2回收装置，所述吸收塔内吸收后的富液进入到再生塔。所述压缩机和再生塔的底部之间设置有热泵，通过热泵将压缩机2压缩的气体热量传递给富液。所述缓冲罐内的气体经过压缩机压缩后气体温度提升至48-95℃，气体压力为0.2-1.5Mpa。所述缓冲罐内的气体经过压缩机压缩后气体温度提升至55-74℃，气体压力为0.4-0.8Mpa。所述渗透气出口中，其中65-92%的渗透气并入原料气进入到缓冲罐中，8-35%渗透气连接吸收塔的进气口，所述的百分比为体积比。所述原料气为电厂烟气、化工厂烟气、钢铁厂烟气其中的一种或者多种的混合。所述膜组件为单级膜组件。所述压缩机压缩次数为单极或者多级压缩。本专利技术还提供了所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置捕集烟气CO2的方法。3、有益效果：本专利技术提供的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置和方法提出将压缩机压缩烟气产生的高温加压气体在进入单级膜组件之前通过热泵将热量传递给再生塔底以加热富液取代煮沸器使用，实现能耗降低与热量利用，也能完成高度分离二氧化碳的目标。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。附图标记说明：1-缓冲罐2-压缩机3-膜组件4-热泵5-吸收塔6-再生塔。具体实施方式下面结合附图和实施例来对本专利技术进行详细说明。如图1所示，一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，包括膜分离器3，其特征在于：所述膜分离器3的气体输入口和压缩机2连接，所述膜分离器3有两个气体输出口，一个输出口味截留气出口，对外排空或者输送至原料气中被压缩机压缩，另一个气体输出口为渗透气出口，其中一部分渗透气进入到缓冲罐1，一部分渗透气进入到吸收塔5，所述缓冲罐1和压缩机2连接，所述压缩机2对缓冲罐1内的气体进行压缩，所述吸收塔5内得到的CO2排出进入CO2回收装置，所述吸收塔5内吸收后的富液进入到再生塔6。本专利技术以烟气为原料气，经过压缩机2压缩的气体先通过热泵4，而后通过膜组件3，一部分渗透气与原料气混合继续被压缩，另一部分的渗透气进入吸收塔5，被醇胺溶液吸收，吸收后的富液被压缩得到的高温烟气通过热泵加热至再生温度100-110℃，在再生塔6再生，该工艺在实现捕集二氧化碳目的的同时也降低了溶液再生的能耗。本专利技术还提供了所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置捕集烟气CO2的方法，包括以下步骤：步骤S01：原料气经过缓冲罐1被压缩机2压缩，步骤S02：所述被压缩机2压缩后的气体先通过热泵4，然后进入到膜分离器3，所述热泵4对所述气体进行加热，并将热量传送到再生塔6底部的富液处对富液进行加热再生；步骤S03：所述膜分离器3的一个输出口味截留气出口，对外排空或者输送至原料气中被压缩，另一个气体输出口为渗透气出口，其中一部分渗透气进入到缓冲罐1，一部分渗透气进入到吸收塔5；步骤S04：所述气体在吸收塔5内被醇胺溶液吸收，被吸收后的富液进入到再生塔6，所述吸收塔5内得到的CO2排出CO2回收装置。所述在步骤S02，进入通过热泵传送到富液处的温度为100-110℃。实施例1本实施例的方法具有以下步骤：使用附图的装置进行二氧化碳捕集性能评价试验，原料气经过压缩机压缩后进入膜分离器，部分渗透气并入原料气缓冲罐1，另外一部分渗透气进入化学吸收塔5，经过化学吸收后的富液被再生。原料气为模拟烟气，温度40℃，常压，由CO2为12%，O2为8%，N2为80%组成。压缩机1经过压缩且被换热后的气体压力为0.3MPa，温度为45℃，渗透气中的CO2含量为32.4%，进入化学吸收塔5的气体占渗透气的15%，产品气二氧化碳浓度93.2%。实施例2本实施例的方法具有以下步骤：使用附图的装置进行二氧化碳捕集性能评价试验，原料气经过压缩机2压缩后进入膜分离器3，部分渗透气并入原料气缓冲罐1，另外一部分渗透气进入化学吸收塔5，经过化学吸收后的富液被再生。原料气为模拟烟气，温度40℃，常压，由CO2为12%，O2为8%，N2为80%组成。压缩机经过三级压缩且被换热后的气体压力为0.5MPa，温度为47℃，渗透气中的CO2含量为42%，进入化学吸收塔的气体占渗透气的15%，产品气二氧化碳浓度9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO

【技术特征摘要】
1.一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，包括膜分离器（3），其特征在于：所述膜分离器（3）的气体输入口和压缩机（2）连接，所述膜分离器（3）有两个气体输出口，一个输出口味截留气出口，对外排空或者输送至原料气中被压缩机压缩，另一个气体输出口为渗透气出口，其中一部分渗透气进入到缓冲罐（1），一部分渗透气进入到吸收塔（5），所述缓冲罐（1）和压缩机（2）连接，所述压缩机（2）对缓冲罐（1）内的气体进行压缩，所述吸收塔（5）内得到的CO2排出进入CO2回收装置，所述吸收塔（5）内吸收后的富液进入到再生塔（6）。


2.如权利要求1所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，其特征在于：所述压缩机（2）和再生塔（6）的底部之间设置有热泵（4），通过热泵（4）将压缩机（2）压缩的气体热量传递给富液。


3.如权利要求1所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，其特征在于：所述缓冲罐（1）内的气体经过压缩机（2）压缩后气体温度提升至48-95℃，气体压力为0.2-1.5Mpa。


4.如权利要求3所述的所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，其特征在于：所述缓冲罐（1）内的气体经过压缩机（2）压缩后气体温度提升至55-74℃，气体压力为0.4-0.8Mpa。


5.如权利要求1-4任一权利要求所述的膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气CO2装置，其特征在于：所述渗透气出口中，其中55-90%的渗透气并入原料气进入到缓冲罐（1）中，10-45V%渗透气连接吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：季燕，毛松柏，郭本帅，陈曦，
申请(专利权)人：中石化南京化工研究院有限公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32