本发明专利技术提供一种烟气碳捕集系统及烟气碳捕集方法。系统包括相连接的吸收塔、分相器以及解析塔，吸收塔内部能够通入相变吸收剂组合物；分相器用于分离吸收塔产生的分相富胺溶液，以获得富胺溶液和贫胺溶液；在分相器的外部设置有分相剂调节器，分相剂调节器用于储存贫胺溶液；并且，分相剂调节器能够调节贫胺溶液的储存量，和/或，分相剂调节器能够调节贫胺溶液输送至吸收塔的流量；解析塔和分相器相连接，用于对富胺溶液进行解析以得到解析气体产物和解析液体产物；在解析塔的外部设置有相连接的解析塔气液分离器和水调节器，水调节器用于储存经解析塔气液分离器分离解析气体产物得到的冷凝液相成分，且水调节器能够调节冷凝液相成分的储存量。液相成分的储存量。液相成分的储存量。
【技术实现步骤摘要】
一种分相可控烟气碳捕集系统及烟气碳捕集方法
[0001]本专利技术涉及一种分相可控烟气碳捕集系统，属于工业烟气二氧化碳捕集领域。
技术介绍
[0002]控制温室气体排放、实现碳中和是世界各国的共识。碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现既定碳中和目标的托底技术选择。基于有机胺吸收剂的化学吸收法具有吸收容量大、碳捕集效率高等特点，有望实现商业化推广应用。目前国内外具有一批已建成的碳捕集项目，碳捕集规模从万吨级至百万吨级，积累了实际工程运行经验。有机胺法碳捕集技术存在的主要问题之一为捕集成本过高，其中解吸能耗比例最大。以30％MEA吸收剂为例，其解吸能耗为3.5～4.0GJ/tCO2，占总运行能耗的～70％，碳捕集成本为350
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500元/tCO2。采用相变吸收剂实现贫胺溶液(含少量胺与二氧化碳吸收产物)与富胺溶液(含大量胺与二氧化碳吸收产物)的分离，只对富胺溶液进行再生，可以有效降低再生过程中的蒸发潜热和显热，从而降低解吸能耗。
[0003]吸收剂分相过程的精准控制对于相变吸收剂的实际操作具有重要意义。一般情况下，分相速率与分相比例与二氧化碳载量与吸收剂组分含量有重要关系。提高载量与分相剂含量均有利于缩短分相时间，控制水分的浓度对分相时间与富胺溶液粘度也有显著影响。在实际工业过程中，由于运行工况与负荷的不断变化，会导致烟气流量与二氧化碳浓度均会存在较大的波动。从碳捕集效率的角度来看，我们可以采用调节吸收液流量的方式应对烟气流量和二氧化碳浓度的变化，例如，当二氧化碳通量增加或者降低时可以相应增加或者降低吸收剂流量以实现稳定的二氧化碳捕集效率。然而在这种情况下，吸收塔出口的分相富胺溶液中二氧化碳载量将会发生较大变化。在相变吸收剂成分比例固定的情况下，二氧化碳载量较低会大幅延长分相所需时间，二氧化碳载量较高会导致分相不彻底；上述两种情况均会导致碳捕集装置运行不稳定，无法发挥相变吸收剂低能耗的优势。目前研究学者主要通过碳捕集装置与系统的改进与设计，以实现相变吸收剂的高效运行。
[0004]参考文献1公开了一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集系统，包括高温吸收塔、低温吸收塔和解析塔。该专利设置第一、第二分相器，饱和溶液通过第一分相器后，富相进入解析塔，贫胺溶液经过换热后进入到第二分相器，有利于相变吸收剂的分相过程。参考文献2)公开了一种用于强化相变吸收剂相分离的方法。该专利设计了两个吸收剂饱和溶液静置分离槽，第一分离槽中设置磁场，第二分离槽中设置超声场，通过产生协同磁场作用促使溶液进行相分离。可以看出，现有技术主要针对现有相变吸收剂，进行碳捕集装置与工艺改进，从而解决相变吸收剂运行过程中的分相问题。上述装置和工艺的改进较为复杂，不易实现。
[0005]参考文献：
[0006]参考文献1：CN 108187455 A
[0007]参考文献2：CN 112295363 A
技术实现思路
[0008]专利技术要解决的问题
[0009]鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：在处理烟气流量或二氧化碳含量有较大波动时，导致吸收塔出口分相富胺溶液中二氧化碳载量变化幅度较大，进而影响分相过程等问题，本专利技术首先提供一种分相可控烟气碳捕集系统，通过增设分相剂调节器与水调节器调节实现吸收塔内相变吸收剂组合物以及水分含量的在线调整。
[0010]用于解决问题的方案
[0011][1]、一种烟气碳捕集系统，其包括相连接的吸收塔、分相器以及解析塔，其中，
[0012]所述吸收塔内部能够通入相变吸收剂组合物；
[0013]所述分相器用于分离吸收塔产生的分相富胺溶液，以获得富胺溶液和贫胺溶液；在所述分相器的外部设置有分相剂调节器，所述分相剂调节器用于储存贫胺溶液；并且，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液的储存量，和/或，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液输送至所述吸收塔的流量；
[0014]所述解析塔和所述分相器相连接，用于对富胺溶液进行解析以得到解析气体产物和解析液体产物；
[0015]在所述解析塔的外部设置有相连接的解析塔气液分离器和水调节器，所述水调节器用于储存经解析塔气液分离器分离所述解析气体产物得到的冷凝液相成分，且所述水调节器能够调节冷凝液相成分的储存量。
[0016][2]、根据上述[1]所述的烟气碳捕集系统，其中，所述分相剂调节器和吸收塔之间还设置有吸收剂混合器，且所述吸收剂混合器还与所述分相剂相连接；并且，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液输送至所述吸收剂混合器的流量。
[0017][2]、根据上述[1]或[2]所述的烟气碳捕集系统，其中，所述吸收塔的塔顶设置有冷却组件，所述冷却组件包含吸收塔换热器和吸收塔气液分离器；其中，
[0018]所述吸收塔换热器用于将在吸收塔吸收二氧化碳的过程中产生的气体物质降温；
[0019]所述吸收塔气液分离器用于将气体物质降温后得到的烟气液相成分和烟气气相成分进行分离。
[0020][4]、根据上述[1]‑
[3]任一项所述的烟气碳捕集系统，其中，所述解析塔的塔顶设置有冷却组件，所述冷却组件包含解析塔换热器；其中，
[0021]所述解析塔换热器用于将所述解析气体产物降温；然后利用解析塔气液分离器分离得到的冷凝液相成分和冷凝气相成分。
[0022][5]、根据上述[1]‑
[4]任一项所述的烟气碳捕集系统，其中，所述解析液体产物和/或所述冷凝液相成分与所述富胺溶液经过换热器进行热量交换。
[0023][6]、根据上述[1]‑
[5]任一项所述的烟气碳捕集系统，其中，所述相变吸收剂组合物包括主吸收剂、活化剂、分相剂、添加剂和水，其中，所述分相剂包括非质子极性溶剂；
[0024]以所述相变吸收剂组合物的总质量为100％计，所述主吸收剂的含量为25～40wt.％，所述活化剂的含量为0～10wt.％，所述分相剂的含量为30～60wt.％，所述添加剂的含量为0～3wt.％，所述水的含量为0～44.5％。
[0025][7]、根据上述[6]所述的烟气碳捕集系统，其中，所述主吸收剂包含有三级胺或四级胺盐，优选地，所述主吸收剂包括N,N
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二乙基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四甲基二丙烯三胺、
五甲基二乙烯三胺、三亚乙基四胺、三乙胺、二甲氨基丙胺、二甲氨基乙醇、N
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甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合。
[0026][8]、根据上述[6]或[7]所述的烟气碳捕集系统，其中，所述活化剂包括一级胺或二级胺，优选地，所述活化剂包括乙醇胺、二乙醇胺、异丁醇胺、二乙烯三胺、二异丙醇胺、哌嗪、N
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甲基单乙醇胺中的一种或两种以上的组合。
[0027][9]、根据上述[6]‑
[8]任一项所述的烟气碳捕集系统，其中，所述分相剂包括聚乙二醇二甲醚、二甲基亚砜、环丁砜、N,N
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二甲基甲酰胺、丙酮、1,3
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二甲基
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咪唑啉酮中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种烟气碳捕集系统，其特征在于，包括相连接的吸收塔、分相器以及解析塔，其中，所述吸收塔内部能够通入相变吸收剂组合物；所述分相器用于分离吸收塔产生的分相富胺溶液，以获得富胺溶液和贫胺溶液；在所述分相器的外部设置有分相剂调节器，所述分相剂调节器用于储存贫胺溶液；并且，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液的储存量，和/或，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液输送至所述吸收塔的流量；所述解析塔和所述分相器相连接，用于对富胺溶液进行解析以得到解析气体产物和解析液体产物；在所述解析塔的外部设置有相连接的解析塔气液分离器和水调节器，所述水调节器用于储存经解析塔气液分离器分离所述解析气体产物得到的冷凝液相成分，且所述水调节器能够调节冷凝液相成分的储存量。2.根据权利要求1所述的烟气碳捕集系统，其特征在于，所述分相剂调节器和吸收塔之间还设置有吸收剂混合器，且所述吸收剂混合器还与所述分相剂相连接；并且，所述分相剂调节器能够调节贫胺溶液输送至所述吸收剂混合器的流量。3.根据权利要求1或2所述的烟气碳捕集系统，其特征在于，所述吸收塔的塔顶设置有冷却组件，所述冷却组件包含吸收塔换热器和吸收塔气液分离器；其中，所述吸收塔换热器用于将在吸收塔吸收二氧化碳的过程中产生的气体物质降温；所述吸收塔气液分离器用于将气体物质降温后得到的烟气液相成分和烟气气相成分进行分离。4.根据权利要求1
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3任一项所述的烟气碳捕集系统，其特征在于，所述解析塔的塔顶设置有冷却组件，所述冷却组件包含解析塔换热器；其中，所述解析塔换热器用于将所述解析气体产物降温；然后利用解析塔气液分离器分离得到的冷凝液相成分和冷凝气相成分。5.根据权利要求1
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4任一项所述的烟气碳捕集系统，其特征在于，所述解析液体产物和/或所述冷凝液相成分与所述富胺溶液经过换热器进行热量交换。6.根据权利要求1
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5任一项所述的烟气碳捕集系统，其特征在于，所述相变吸收剂组合物包括主吸收剂、活化剂、分相剂、添加剂和水，其中，所述分相剂包括非质子极性溶剂；以所述相变吸收剂组合物的总质量为100％计，所述主吸收剂的含量为25～40wt.％，所述活化剂的含量为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈阵，李俊华，李金洋，詹国雄，彭悦，陈建军，司文哲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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