一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统，包括分区多级循环吸收塔、贫富液换热器、CO2再生塔、CO2浓缩装置，分区多级循环吸收塔、贫富液换热器、CO2再生塔和CO2浓缩装置顺次连通，所述分区多级循环吸收塔包括顺次连通的预洗涤装置、1～n

【技术实现步骤摘要】
一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统


[0001]本技术属于大气污染治理和碳减排
，具体的说是涉及一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，二氧化碳主要源自煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧。然而，燃煤机组和工业生产碳排放量大，整体排烟性质表现为：烟气量大，烟气中二氧化碳含量低、分压低，导致二氧化碳捕集成本高；烟气中含有SO2、SO3、NO
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、重金属和烟尘等杂质，易产生二次污染物，对CO2捕集过程产生一定的负面影响。目前对于碳减排的要求也越来越高，碳排放削减的主要技术手段是CCS(碳捕集与封存)和CCUS(碳捕集、封存与利用)。国内正在进行碳捕集技术探索，在石化、化工行业已有较大的碳捕集示范项目，利用尾气捕集二氧化碳用于化工、驱油、地质封存或者生物固碳。电力行业也已建有多个碳捕集示范工程，由于系统运行成本高、产品出路难等种种原因，在投运后或者长期停运或者偶尔运行。在CCUS技术的捕集、输送、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本占比较大的环节。国内当前的低浓度捕集成本为300～600元/t(CO2)。燃烧后捕集技术是当前应用较为广泛的，应用最为广泛的MEA化学吸收法，运行能耗可达4.0～6.0MJ/kg CO2，这将降低燃煤电厂热效率25％～40％。投资和运行成本过高，能量消耗大，难以满足CCUS的迫切需求，因此应开发低能耗、低成本的燃烧后捕集技术迫在眉睫。
[0003]中国专利CN 102784546 A设计了一种CO2捕集系统，包括由下部半贫液段和上部贫液段两段垂直串联组成的两段式吸收塔，底部富液进入常压解吸塔，常压解吸塔底部出液口接两段式吸收塔半贫液段上部入液口，常压解吸塔底部出液口还接解吸塔顶部入液口，解吸塔接有重沸器。该技术通过半贫液
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贫液方法提高CO2捕集率，采用常压解吸与溶液解吸相结合提高CO2回收率。但该技术具有以下不足：半贫液段未将吸收液吸收至饱和就送入解吸塔，且未添加循环吸收液进入解吸塔流量大，解吸能耗大；未对气溶胶等二次污染物进行控制。
[0004]中国专利CN 109745850 A设计了一种用于燃煤电厂二氧化碳捕集的预处理系统。系统包括：水洗塔、设于水洗塔内部且自下而上分布的多个填料层本体、循环水冷却器、自动加碱装置以及盐度调节装置。该系统采用多个填料层本体组合的方式清除烟气中的灰尘、SO2等有害物质。水洗塔外部设有的自动加碱装置和盐度调节装置，能有效地去除烟尘中的酸性物质含量。但该技术具有以下不足：水洗塔和捕集塔分离单独设置，投资运行成本高，CO2捕集效率进一步提升难度大，解吸能耗大，系统运行参数可调节范围小，可调性能差。
[0005]为了降低现有烟气净化系统与碳捕集系统分离运行的高昂成本，开发新型吸收速率高、吸收容量大、解吸能耗低的吸收剂是最为有效的方法，但由于技术难度大，需要大量的实验积累。
[0006]因此，针对现有技术的不足，亟需研究一种成本低廉、稳定高效、捕集率高的CO2捕
集浓缩系统。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术存在的不足，本技术提供了一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统；在发挥其高碳捕集效率优点的同时，分区分级调控各段循环CO2吸收过程，同时吸收过程和解吸过程分段调节，大幅度降低捕集能耗，工艺流程便捷易操作。
[0008]本技术采用的技术方案为：
[0009]一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统，所述CO2捕集浓缩系统包括分区多级循环吸收塔(CO2吸收塔)、贫富液换热器、CO2再生塔、CO2浓缩装置，分区多级循环吸收塔、贫富液换热器、CO2再生塔和CO2浓缩装置顺次连通，所述分区多级循环吸收塔包括顺次连通的预洗涤装置、1～n
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1级CO2吸收段和n级水洗段，n≥3；1～n
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1级CO2吸收段和n级水洗段自下而上逐级串联在吸收塔内。
[0010]作为优选，所述CO2捕集浓缩系统还包括智能调控系统，所述智能调控系统分别与1～n
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1级CO2吸收段、n级水洗段相连。
[0011]作为优选，所述预洗涤装置为文丘里式预洗涤段或直立式预洗涤塔。
[0012]预洗涤装置洗涤除杂降温水为软化水，采用高效雾化喷嘴喷淋，洗涤除杂降温水循环使用，定期外排至湿法脱硫制浆系统作为制浆用水。
[0013]预洗涤装置布置于湿法脱硫塔出口(50～65℃)和CO2吸收塔入口之间，此段温度在50～65℃，不利于CO2的吸收，且高温下吸收液的挥发和夹带量更多；烟气中还含有飞灰、石膏微粒、SO2、SO3、HCl、NOx等杂质，而强酸性气体会优先CO2与吸收液反应，生成稳定的盐类，难以分解再生，导致吸收液性能迅速降低；针对上述问题，本技术适用于燃煤机组排烟碳捕集的预洗涤装置，降低吸收过程中吸收液的损耗，同时抑制烟气中杂质向吸收液中的转移，保证吸收液可高效循环使用，降低运行成本，解决了因预处理不当导致捕集系统运行失常等问题。
[0014]以设有文丘里式预洗涤段的n级循环吸收塔(n＝4)为例，预洗涤装置为文丘里式预洗涤段，循环吸收塔为n＝4的四级循环吸收塔；作为优选，所述多级循环吸收塔包括文丘里预洗涤段、一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段，一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段自下而上逐级串联，所述文丘里预洗涤段与一级CO2吸收段相连通。
[0015]上述四级循环吸收塔的分区多级循环CO2捕集浓缩系统使用时，包括下述步骤：
[0016](1)高温烟气进入四级循环吸收塔，经过设置在前部的文丘里式预洗涤段除去杂质离子降温后进入依次进入一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段；
[0017]其中，一级CO2吸收段为吸收剂循环，pH 7.7～9.0，温度49～60℃；
[0018]二级CO2吸收段为吸收剂循环，pH 8.0～10.0，温度44～53℃；
[0019]三级CO2吸收段为吸收剂循环，pH 9.5～11.5，温度40～48℃；
[0020]四级水洗段为软化水循环，pH 8.5～10.0，温度40～48℃；
[0021](2)富液经贫富液换热器加热至90～98℃后进入CO2解吸塔，吸收液被加热至105～115℃后，贫液出CO2解吸塔进入贫富液换热器降温至60～68℃，进入清洗装置，随后进入三级CO2吸收段；
[0022](3)CO2解吸塔再生蒸汽进入CO2浓缩装置，经过冷却器降温至CO2沸点以下进入气液分离器获得高纯度CO2；
[0023](4)智能调控系统分别与一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段相连，基于包括各级pH、温度、循环量在内的关键参数建立的分区多级循环CO2吸收系统全局优化参数模型实现系统的稳定高效低成本运行。
[0024]CO2吸收塔在不同高度处的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分区多级循环CO2捕集浓缩系统，其特征在于：所述CO2捕集浓缩系统包括分区多级循环吸收塔、贫富液换热器、CO2再生塔、CO2浓缩装置，分区多级循环吸收塔、贫富液换热器、CO2再生塔和CO2浓缩装置顺次连通，所述分区多级循环吸收塔包括顺次连通的预洗涤装置、1～n
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1级CO2吸收段和n级水洗段，n≥3；1～n
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1级CO2吸收段和n级水洗段自下而上逐级串联在吸收塔内。2.根据权利要求1所述分区多级循环CO2捕集浓缩系统，其特征在于：所述CO2捕集浓缩系统还包括智能调控系统，所述智能调控系统分别与1～n
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1级CO2吸收段、n级水洗段相连。3.根据权利要求1或2所述分区多级循环CO2捕集浓缩系统，其特征在于：所述预洗涤装置为文丘里式预洗涤段或直立式预洗涤塔。4.根据权利要求3所述分区多级循环CO2捕集浓缩系统，其特征在于：所述多级循环吸收塔包括文丘里预洗涤段、一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段，一级CO2吸收段、二级CO2吸收段、三级CO2吸收段和四级水洗段自下而上逐级串联，所述文丘里预洗涤段与一级CO2吸收段相连通。5.根据权利要求4所述分区多级循环CO2捕集浓缩系统，其特征在于：所述一级CO2吸收段包括由下而上顺次设置的一段填料层、一段喷嘴、第一隔板和第一升气帽，吸收塔底部通过富液泵、一段循环冷却器与一段喷嘴相连通；二级CO2吸收段包括由下而上顺次设置的二段填料层、二段喷嘴、第二隔板和第二升气帽，底部与二段循环槽相连通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，郑成航，刘昶，周灿，张悠，赵中阳，张淼，张杨，李钦武，张涌新，翁卫国，吴卫红，张霄，杨洋，姚龙超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：