一种烟气二氧化碳捕集提纯系统技术方案

一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，涉及烟气污染物净化处理领域。解决了现有对低浓度烟气中二氧化碳捕集时，采用物理分离方法存在能耗高，化学吸收法存在环境污染的问题。本实用新型专利技术对烟气依次通过冷水换热器组和第二制冷剂换热器进行两次降温后，通过二氧化碳分离器对低浓度二氧化碳烟气进行低温物理分离碳二氧化碳，分离出液态二氧化碳和混合气体，并对混合气体中残留的二氧化碳气体进一步提纯，从而实现低浓度二氧化碳烟气的提纯。本实用新型专利技术主要对烟气污染物净化处理。要对烟气污染物净化处理。要对烟气污染物净化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气二氧化碳捕集提纯系统


[0001]本技术涉及烟气污染物净化处理领域。

技术介绍

[0002]二氧化碳是造成温室效应等环境问题的主要气体，其主要来源于工业生产中化石燃料的燃烧，随着全球气候问题频发，世界各国都对二氧化碳排放提出了更严格的要求，碳捕集技术是目前最直接的控制二氧化碳排放的方法，并且能够实现大规模工业应用。
[0003]目前，最常用二氧化碳捕集方法是化学吸收法，但是对于低浓度二氧化碳烟气中的碳捕集，化学吸收法存在着捕集设备庞大、再生能耗高等问题，此外，化学试剂的使用会对环境造成影响；而低温物理分离方法也能实现高浓度二氧化碳烟气中的碳捕集，但是捕集低浓度烟气的二氧化碳会消耗大量能源，不适用于大规模捕集。因此，以上问题亟需解决。

技术实现思路

[0004]本技术目的是为了解决现有对低浓度烟气中二氧化碳捕集时，采用物理分离方法存在能耗高，化学吸收法存在环境污染的问题，提供了一种烟气二氧化碳捕集提纯系统。
[0005]一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，包括第一空气压缩机、第二空气压缩机、冷水换热器组、第一制冷剂换热器、第二制冷剂换热器、二氧化碳分离器、气体热交换器、凝华器、升华器、第一调压阀、第二调压阀、第一增压泵、第二增压泵、二氧化碳储罐和精馏塔；
[0006]第一空气压缩机的进气口用于接收烟气；
[0007]第一空气压缩机输出的烟气依次通过冷水换热器组进行第一次换热降温、第一制冷剂换热器进行第二次换热降温后，送至二氧化碳分离器；
[0008]二氧化碳分离器，用于对烟气中的二氧化碳进行分离，输出的液态二氧化碳和混合气体；
[0009]二氧化碳分离器输出的液态二氧化碳通过第一增压泵泵入二氧化碳储罐，二氧化碳储罐输出的液态二氧化碳通过第二制冷剂换热器进行降温后，送至精馏塔；
[0010]精馏塔，用于对液态二氧化碳进行精馏提纯，生成提纯后的液态二氧化碳；
[0011]其中，在二氧化碳储罐与第二制冷剂换热器之间的管路上设有第二调压阀；
[0012]二氧化碳分离器输出的混合气体通过第二空气压缩机压缩后，再通过气体热交换器降温后，送至凝华器；
[0013]凝华器，用于对混合气体中残留的二氧化碳气体和杂质气体进行凝华分离，其中，
[0014]凝华器使混合气体中残留的二氧化碳气体凝华后，送至升华器升华成气体后，经第一调压阀升压变成二氧化碳液体后，通过第二增压泵泵入到二氧化碳储罐；
[0015]凝华器使混合气体中的杂质气体，以气态的形式返回至气体热交换器对其气体热交换器接收的混合气体降温后，排出。
[0016]优选的是，提纯系统还包括烟气余热回收单元和烟气干燥单元；
[0017]烟气干燥单元，用于对烟气进行干燥后，再送至第一空气压缩机；
[0018]烟气余热回收单元，用于向冷水换热器组通入冷却水对烟气进行降温，通过冷却水回收烟气余热后，并将其回收烟气余热后的冷却水进行回收。
[0019]优选的是，冷水换热器组包括第一冷水换热器和第二冷水换热器；
[0020]烟气余热回收单元包括低温水储罐、高温水储罐和第三制冷剂换热器；
[0021]烟气干燥单元包括气液分离器和储水罐；
[0022]第一冷水换热器设置在第一空气压缩机与第一制冷剂换热器之间的管路上；
[0023]低温水储罐，用于给第一冷水换热器和第二冷水换热器提供冷却水，经第一冷水换热器和第二冷水换热器换热后的冷却水均送至高温水储罐的进水口；其中，在低温水储罐的出水口设置有阀门V1，在高温水储罐的进水口处设有阀门V2；
[0024]高温水储罐输出的换热后的冷却水经第三制冷剂换热器制冷后送至低温水储罐；
[0025]第二冷水换热器对烟气进行降温后送至气液分离器，气液分离器用于对降温后的烟气进行气液分离，分离出的液体和干燥的烟气，其中，将气液分离器分离出的液体存储至储水罐，将气液分离器分离出的干燥的烟气送至第一空气压缩机。
[0026]优选的是，提纯系统还包括压缩气体储能单元和发电单元；
[0027]压缩气体储能单元，用于对气体热交换器输出的杂质气体进行回收；
[0028]发电单元利用高温水储罐输出的换热后的冷却水，对压缩气体储能单元输出的杂质气体进行加热，并利用加热后的杂质气体进行气体做功发电后排出；而对杂质气体进行加热后的冷却水送至烟气余热回收单元。
[0029]优选的是，压缩气体储能单元包括第一压缩气体储罐、第二压缩气体储罐、阀门V4至 V7；
[0030]发电单元包括第一膨胀机、第二膨胀机、第三膨胀机、第一热水换热器、第二热水换热器和第三热水换热器；
[0031]气体热交换器的杂质气体输出口与第一压缩气体储罐的进气口连通，第一压缩气体储罐的出气口与第一热水换热器的进气口连通，第一热水换热器的出气口与第一膨胀机进气口连通，第一膨胀机出气口与第二热水换热器的进气口连通，第二热水换热器的出气口与第二膨胀机的进气口连通，第二膨胀机的出气口与第三热水换热器的进气口连通，第三热水换热器的出气口与第三膨胀机的进气口连通，第三膨胀机的出气口用于排出做功后的杂质气体；
[0032]第一压缩气体储罐的进气口和出气口处分别设有阀门V4和阀门V5；
[0033]第二压缩气体储罐的进气口和出气口处分别设有阀门V6和阀门V7；
[0034]高温水储罐的出液口与第一热水换热器的进液口、第二热水换热器的进液口和第三热水换热器的进液口同时连通，第一热水换热器的出液口与第二热水换热器的出液口、第三热水换热器的出液口和第三制冷剂换热器的进液口连通；
[0035]其中，高温水储罐的出液口处设有阀门V8，第三制冷剂换热器的进液口处设有阀门V9。
[0036]优选的是，低温水储罐的储液温度范围为20℃至30℃，高温水储罐的储液温度范围为 110℃至130℃。
[0037]优选的是，第一膨胀机、第二膨胀机和第三膨胀机的进气口压力大于或等于4Mpa；
[0038]第一热水换热器、第二热水换热器和第三热水换热器输出的杂质气体温度大于或等于 105℃。
[0039]优选的是，二氧化碳分离器的分离温度范围为
‑
50至
‑
55℃，升华器的分离温度范围为分离温度范围为
‑
100℃至
‑
80℃。
[0040]优选的是，第一空气压缩机的出口压力范围为3Mpa至3.5Mpa，第二空气压缩机出口压力范围为4Mpa至5Mpa。
[0041]优选的是，第一增压泵、第二增压泵的增压范围为0.5Mpa至1.5Mpa。
[0042]本技术带来的有益效果：
[0043]本技术提出的烟气二氧化碳提纯系统可针对低浓度二氧化碳烟气的无污染、低耗能的低温物理分离碳二氧化碳，不会对环境造成污染，且在保证碳捕集率的前提下能够大幅降低碳捕集能耗。其中，低浓度二氧化碳烟气是指在浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，其特征在于，包括第一空气压缩机(1
‑
1)、第二空气压缩机(1
‑
2)、冷水换热器组(2)、第一制冷剂换热器(3
‑
1)、第二制冷剂换热器(3
‑
2)、二氧化碳分离器(4)、气体热交换器(5)、凝华器(6)、升华器(7)、第一调压阀(8
‑
1)、第二调压阀(8
‑
2)、第一增压泵(9
‑
1)、第二增压泵(9
‑
2)、二氧化碳储罐(10)和精馏塔(11)；第一空气压缩机(1
‑
1)的进气口用于接收烟气；第一空气压缩机(1
‑
1)输出的烟气依次通过冷水换热器组(2)进行第一次换热降温、第一制冷剂换热器(3
‑
1)进行第二次换热降温后，送至二氧化碳分离器(4)；二氧化碳分离器(4)，用于对烟气中的二氧化碳进行分离，输出的液态二氧化碳和混合气体；二氧化碳分离器(4)输出的液态二氧化碳通过第一增压泵(9
‑
1)泵入二氧化碳储罐(10)，二氧化碳储罐(10)输出的液态二氧化碳通过第二制冷剂换热器(3
‑
2)进行降温后，送至精馏塔(11)；精馏塔(11)，用于对液态二氧化碳进行精馏提纯，生成提纯后的液态二氧化碳；其中，在二氧化碳储罐(10)与第二制冷剂换热器(3
‑
2)之间的管路上设有第二调压阀(8
‑
2)；二氧化碳分离器(4)输出的混合气体通过第二空气压缩机(1
‑
2)压缩后，再通过气体热交换器(5)降温后，送至凝华器(6)；凝华器(6)，用于对混合气体中残留的二氧化碳气体和杂质气体进行凝华分离，其中，凝华器(6)使混合气体中残留的二氧化碳气体凝华后，送至升华器(7)升华成气体后，经第一调压阀(8
‑
1)升压变成二氧化碳液体后，通过第二增压泵(9
‑
2)泵入到二氧化碳储罐(10)；凝华器(6)使混合气体中的杂质气体，以气态的形式返回至气体热交换器(5)对其气体热交换器(5)接收的混合气体降温后，排出。2.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，其特征在于，提纯系统还包括烟气余热回收单元和烟气干燥单元；烟气干燥单元，用于对烟气进行干燥后，再送至第一空气压缩机(1
‑
1)；烟气余热回收单元，用于向冷水换热器组(2)通入冷却水对烟气进行降温，通过冷却水回收烟气余热后，并将其回收烟气余热后的冷却水进行回收。3.根据权利要求2所述的一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，其特征在于，冷水换热器组(2)包括第一冷水换热器(2
‑
1)和第二冷水换热器(2
‑
2)；烟气余热回收单元包括低温水储罐(13)、高温水储罐(14)和第三制冷剂换热器(3
‑
3)；烟气干燥单元包括气液分离器(15)和储水罐(16)；第一冷水换热器(2
‑
1)设置在第一空气压缩机(1
‑
1)与第一制冷剂换热器(3
‑
1)之间的管路上；低温水储罐(13)，用于给第一冷水换热器(2
‑
1)和第二冷水换热器(2
‑
2)提供冷却水，经第一冷水换热器(2
‑
1)和第二冷水换热器(2
‑
2)换热后的冷却水均送至高温水储罐(14)的进水口；其中，在低温水储罐(13)的出水口设置有阀门V1，在高温水储罐(14)的进水口处设有阀门V2；高温水储罐(14)输出的换热后的冷却水经第三制冷剂换热器(3
‑
3)制冷后送至低温水
储罐(13)；第二冷水换热器(2
‑
2)对烟气进行降温后送至气液分离器(15)，气液分离器(15)用于对降温后的烟气进行气液分离，分离出的液体和干燥的烟气，其中，将气液分离器(15)分离出的液体存储至储水罐(16)，将气液分离器(15)分离出的干燥的烟气送至第一空气压缩机(1
‑
1)。4.根据权利要求2或3所述的一种烟气二氧化碳捕集提纯系统，其特征在于，提纯系...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙锐，王兴益，杜谦，孟晓晓，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：