一种吸收剂再生设备及再生方法技术

本发明专利技术提供的吸收剂再生设备及再生方法，采用膜催化加压、闪蒸再生的方式脱除吸收剂富液中的二氧化碳，属于节能环保技术领域。将吸收了二氧化碳的富液采用加压泵送入再生塔上部的膜催化反应器的管程，在中空纤维膜的内表面活性组分的催化下及低压蒸汽提供热量的条件下，富液分解为二氧化碳和吸收剂。解吸后的富液由设置在闪蒸再生塔顶的减压阀减压至常压，二氧化碳从溶液中解吸并通过气液分布器进入闪蒸再生塔，其中闪蒸二氧化碳气体由设置在闪蒸再生塔顶的再生气管线排出塔外，贫液经填料层后由闪蒸再生塔底的贫液管线送出塔外。本发明专利技术与现有热再生方式相比，具有再生温度低、能耗低、贫液再生度高等优势，特别适合于化学反应脱碳或物理化学反应脱碳富液的解吸。反应脱碳或物理化学反应脱碳富液的解吸。反应脱碳或物理化学反应脱碳富液的解吸。

【技术实现步骤摘要】
一种吸收剂再生设备及再生方法


[0001]一种吸收剂再生方法及设备，属于节能环保
，用于从吸收了二氧化碳的吸收剂富液中解吸二氧化碳。

技术介绍

[0002]无论是二氧化碳的捕集分离，还是工业气体中二氧化碳的脱除，吸收法均是最成熟、应用最广且净化效果最好的分离技术。
[0003]吸收法捕集二氧化碳，可以大致分为物理吸收法和化学吸收法，物理吸收法是以纯溶剂物理溶解CO2，通过加压吸收减压再生的方式，能耗较低。
[0004]化学吸收法则是利用吸收剂分子与二氧化碳分子的化学反应，实现二氧化碳从气相向液相中的转移过程，具有气体净化度高、吸收容量大、吸收速率快的优点。
[0005]然而，富液再生则需要采用蒸汽将富液加热至较高的温度，能耗很高。如碳酸钾富液的解吸温度通常在105~125℃，MEA富液需要加热至120℃以上，MEA热再生能耗大约为4 MJ/kgCO2，约占整个工艺能耗的80%以上。
[0006]国内外研究者通过采取多种手段如开发新型吸收剂、改进再生方法等方面来降低再生能耗。
[0007]如国内专利CN200680052594.4公开了一种二氧化碳回收中胺类再生方法，该工艺通过递减压力下进行两阶段或更多阶段的汽化来再生用于从原料气中回收二氧化碳的链烷醇胺吸收剂溶液。
[0008]专利CN200810168382.3公开了一种再生二氧化碳吸收剂的方法，该方法是在已使用的吸收剂被输送至再生塔之前，使用压缩机中压缩分离二氧化碳过程中产生的预先加热吸收剂，并且预热的吸收剂被输送至吸收剂流量控制罐中，提高了能量效率。这些通过基于加热吸收剂富液的方法进行吸收剂再生，降耗幅度不明显，而且较高的热再生温度会带来吸收剂的降解。
[0009]CN201010169524.5公布的是一种采用中空纤维膜接触器减压再生系统及方法，通过将富二氧化碳吸收剂加热，并通过增加泵送至中空纤维膜接触器的管程，壳程采用吹扫蒸汽吹扫并由真空泵提供负压，从而可降低再生温度。该方法虽然可以降低再生温度，却无法达到较高的再生效果。
[0010]如文献报道（中国电机工程学报，2013，33（5）：61-67）膜减压再生的再生程度不高，进入吸收塔的贫液负荷仍然较高，导致再吸收过程速率下降，在初始负荷0.5molCO2/mol MEA下，再生度最大只有45%，即仍有55%的CO2残存在吸收剂中。由于溶液循环量不降反增，CO2捕集能耗并没有大幅度下降。
[0011]实际上在富液再生过程中，由于是常压操作，需要汽化大量的水而消耗大量热能。另一方面，之所以需要较高的解吸温度，是因为CO2与吸收剂反应形成的复合物解吸时所需的活化能较高的缘故。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种吸收剂再生方法及设备，属于节能环保
采用催化加压再生法，将再生塔分为上部膜催化反应器和下部闪蒸再生塔两个部分，富液在膜催化反应器中被加热及催化解吸，在闪蒸再生塔中减压进行气液分离。具有再生温度低、能耗低、再生度高等优点。
[0013]为了克服传统富液再生所需解吸温度，同时减少由于大量水的蒸发而带走的潜热。本专利技术的思路是采用膜催化方案降低吸收剂二氧化碳复合物再生活化能，降低解吸温度，采用加压再生方案，降低水分蒸发而导致的热损失。再生塔上部的膜催化反应器在加压下活化解吸为气液混合物，再生塔下部的闪蒸再生塔通过减压阀和气液分布器将富液中的气液分离，从而大大降低了能耗和提高了贫液净化度，有效克服了现有技术的不足本专利技术是这样实现的：吸收剂再生设备，其特征是再生设备包括吸收剂富液储罐、低压蒸汽源、富液泵、再生塔、减压阀、气液分布器，再生塔的上段为膜催化反应器，下段为减压闪蒸塔；所述吸收剂富液储罐与富液泵相连，富液泵与膜催化反应器的顶部管程相连；低压蒸汽源与膜催化反应器上部壳程相连，膜催化反应器的管程底部依次与减压阀、气液分布器相连。
[0014]本专利技术还提供了吸收剂再生方法，将再生塔分为上部膜催化反应器和下部闪蒸再生塔两部分，吸收了二氧化碳的富液由加压泵泵送至膜催化反应器的管程，壳程由低压蒸汽加热为富液提供能量，在膜催化反应器的管程内表面活性位点催化作用及低压蒸汽提供的能量条件下，富液中的吸收剂复合物解吸为吸收剂和二氧化碳，由于是加压状态，气体不析出。催化反应后的富液经由设置在膜催化反应器底部的减压阀加压至常压，二氧化碳气体从液体中析出并通过气液分布器及减压再生塔与膜催化反应器之间的空间进行气液分离，气体为再生气送出塔，液体为再生后的贫液并由设置在塔底的贫液管线送出塔。
[0015]所述加热低压蒸汽可采用余热或其他低品位热源，吸收剂富液只需要加热至70℃~90℃。
[0016]所述富液为吸收了二氧化碳的吸收剂水溶液，吸收剂的种类可为碳酸钾、氢氧化钠、氨水、醇胺中的一种。
[0017]所述再生塔顶部的膜催化反应器为中空纤维致密复合膜，壳程走低压蒸汽，管程走富液。
[0018]所述中空纤维致密膜，其内表面材料采用沸石分子筛Al2O3、ZrO2、SiO2为基膜骨架，掺杂TiO2纳米颗粒。
[0019]所述中空纤维致密膜，其外表面材料采用金属铜、银、金导热材料的一种镀层，低压蒸汽在壳程中空纤维致密膜外表面冷凝放热，通过金属薄壁导热加热富液。
[0020]所述再生塔上部的膜催化反应器管程操作压力为0.3~0.5 MPa。
[0021]所述再生塔上部的膜催化反应器壳程低压蒸汽加热富液温度至70~90℃。
[0022]所述再生塔下部自膜催化反应器来的富液经减压阀减压至0kPa ~10kPa。
[0023]所述富液在膜催化反应器中的停留时间为80s~120s。
[0024]所述富液在减压再生塔中的停留时间为150s~300s。
[0025]所述再生后的贫液中CO2残留量小于饱和吸收量的10%。
[0026]本专利技术的技术效果
本专利技术的吸收剂再生设备和方法，将吸收了二氧化碳的富液经富液泵加压后送至再生塔上部的膜催化反应器的管程，在管程内壁膜材料催化作用及壳程纤维外表面低压蒸汽热量的作用下，二氧化碳解吸形成气液混合物，富液由膜催化反应器底部的减压阀及气液分布器减压至常压并经气液分离后进入再生塔下部的减压闪蒸塔，分离后的再生气由再生塔中部管线排出，气液分离后的贫液由设置在减压闪蒸塔底的贫液管线送至塔外。
[0027]相比与常规的热再生，本专利技术的催化加压闪蒸再生具有再生温度低、能耗低、贫液再生度高等优势。特别适用于以化学法或物理化学法脱除二氧化碳后富液的再生。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例中吸收剂再生方法的连接示意图。
[0029]图中，1—吸收剂富液储罐，2—低压蒸汽源，3—富液泵，4—再生塔，5—膜催化反应器，6—减压闪蒸塔，7—减压阀，8—气液分布器。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0031]实施例1如图所示，吸收剂再生设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸收剂再生设备，其特征是再生设备包括吸收剂富液储罐、低压蒸汽源、富液泵、再生塔、减压阀、气液分布器，再生塔的上段为膜催化反应器，下段为减压闪蒸塔；所述吸收剂富液储罐与富液泵相连，富液泵与膜催化反应器的顶部管程相连；低压蒸汽源与膜催化反应器上部壳程相连，膜催化反应器的管程底部依次与减压阀、气液分布器相连。2.一种吸收剂再生方法，其特征是将吸收富液经富液泵送至再生塔顶部，在再生塔分为两段再生，再生塔的上部为膜催化加压再生，富液进入膜催化反应器的管程，在膜表面负载的催化剂作用下富液中CO2从吸收剂分子中解离，膜催化反应器的壳程采用低压蒸汽加热，冷凝水排出；再生塔的下部为减压闪蒸再生，从膜催化反应器底部来的富液经减压阀一步减压至常压，而后通过气液分布器闪蒸再生，气体穿过气液分布器与再生塔壁的环隙进入设置在塔中部的再生气管线排出体系，液体喷淋至塔底部的填料上，最终汇聚到塔底，由贫液管线排出体系。3.根据权利要求2所述的吸收剂再生方法，其特征在于再生塔顶部的膜催化反应器为中空纤维致密膜，壳程走低压蒸汽，管程走富液；所述富液为吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：于品华，孔凡敏，赵运生，苏豪，徐莉，张叶，吴小莲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：