一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺，该装置包括依次布置的烟气预处理单元、烟气冷却换热器、压缩机、换热器一、换热器二；换热器二与再沸器相接构成循环通路；经换热器二引出的烟气再进入换热器三，换热器三的底部与换热器一的顶部之间设置通道；换热器三与吸收塔相接构成循环通路，吸收塔塔顶设置碳酸钾溶液喷淋机构，吸收塔底部与再生塔相接，再生塔底部连接闪蒸罐一，闪蒸罐一通过贫液泵与吸收塔塔顶相接；所述的再沸器与再生塔底部相接构成循环通路。对能源的合理利用，节省能源，降低碳捕集成本。降低碳捕集成本。降低碳捕集成本。

【技术实现步骤摘要】
一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺


[0001]本专利技术属于烟气碳捕集
，具体涉及一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺。

技术介绍

[0002]自从工业革命以来，化石燃料的开发使用，大气中二氧化碳的含量显著提升。由于二氧化碳是温室气体的主要成分之一，导致了全球温度持续升高，进而引发海洋酸化、极地冰融化、海平面上升、干旱和飓风等恶劣气候灾害的发生，对人的生存和世界经济可持续发展造成了严重破坏。人的生产生活相关的活动，包括化石燃料的使用、森林植被的破坏、化工工业生产等，则是导致大气中二氧化碳含量不断提升的主要原因。二氧化碳浓度升高导致的全球气候问题已影响到人的生存安全。
[0003][0004]社会经济的发展离不开能源的支撑。中国电力得到了快速发展，总装机容量从1978年的5712万kW发展到2017年的17.77亿kW，其中火电装机容量从3984万kW发展到11.06亿kW。根据能源局数据，2021年中国火电装机容量为12.97亿kW，2022年中国火电装机容量为13.09亿kW。我国富煤的能源结构决定了电力行业必须以燃煤发电为主，虽然目前我国发电采用多种形式来替代传统燃煤发电，例如风力发电、光伏发电、核能发电等，但是火电仍占到70％以上的比重。
[0005]燃煤发电机组单位发电量产生的CO2排放量0.76～0.92g/(kW
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h)，而燃气发电单位发电量产生的CO2排放量仅占燃煤发电的45％～66％。我国燃煤发电量占火力发电量的93％，产生的温室气体排放量巨大。对于烟气中二氧化碳的捕集将势在必行。
[0006]对于烟气的碳捕集工艺，目前用的较多的有变压吸附和化学溶剂吸收，变压吸附一次性投资和运行成本都相对较高。化学(溶剂)吸收法是使原料气与化学溶剂在吸收塔内发生化学反应，溶剂吸收二氧化碳形成富液，富液进入再生塔加热分解出二氧化碳，吸收与再生交替进行，从而实现二氧化碳的分离回收。目前工业中广泛采用的热碳酸钾法和醇胺法均属于化学吸收法。以醇胺(类)作吸收剂的方法有MEA法(一乙醇胺)、DEA法(二乙醇胺)及MDEA(N
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甲基二乙醇胺)法等，也有使用混合胺溶剂作为吸收剂的案例。热钾碱法使用的溶剂是碳酸钾溶液，相对于碳酸钾溶液，醇胺溶剂不适用于氧含量高的环境，因胺溶剂易被氧化，消耗溶剂的同时生成有毒的产物。在氧的存在下醇胺溶液不适用于高压环境的脱碳，因被压缩后氧含量增高，会促进醇胺溶剂的消耗。而碳酸钾溶液不存在这种情况，不会被氧化，且溶剂成本相对较低，脱碳效率高，二氧化碳产品纯度高，在加压环境下适应性好。
[0007]对于烟气的碳捕集，由于多数烟气中二氧化碳含量较低，待处理烟气流量高，若在常压下进行碳捕集，效率很低且再生能耗高。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺，对能源的合
理利用，节省能源，降低碳捕集成本。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，包括依次布置的烟气预处理单元、烟气冷却换热器、压缩机、换热器一、换热器二；换热器二与再沸器相接构成循环通路；经换热器二引出的烟气再进入换热器三，换热器三的底部与换热器一的顶部之间设置通道；换热器三与吸收塔相接构成循环通路，吸收塔塔顶设置碳酸钾溶液喷淋机构，吸收塔底部与再生塔相接，再生塔底部连接闪蒸罐一，闪蒸罐一通过贫液泵与吸收塔塔顶相接；所述的再沸器与再生塔底部相接构成循环通路。
[0010]进一步的，所述的吸收塔自上而下设置有液体再分布器、填料、气体均布器，所述的碳酸钾溶液喷淋机构设置于吸收塔的液体再分布器上，吸收塔的液体再分布器上方设置脱碳液入口，气体均布器下方设置脱碳富液出口，脱碳富液出口设置减压阀，吸收塔的液体再分布器与填料之间设置气体出口，气体均布器与脱碳富液出口之间设置气体入口，所述的气体入口、气体出口与换热器三相接构成循环通路，所述的脱碳液入口与贫液泵相接。
[0011]再进一步的，吸收塔底部与再生塔之间设置膨胀机二，所述的换热器一为气
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气换热器，换热器一底部的烟气出口依次连接膨胀机一、烟囱；所述的脱碳富液出口与膨胀机二相接。
[0012]再进一步的，所述的再生塔上设置液体再分布器，再生塔的液体再分布器上设置循环水喷淋机构，再生塔顶部连接水洗塔，水洗塔与闪蒸罐二相接构成循环通路，闪蒸罐二通过循环水泵与水洗塔循环对接。
[0013]再进一步的，闪蒸罐二通过压缩机与再生塔底部相接；经压缩机压缩后达到0.8
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2MPa的压力，烟气相应地升温至250
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400℃。
[0014]再进一步的，所述的碳酸钾溶液为碳酸钾水溶液、活化剂、缓蚀剂的混合液，所述的活化剂为三氧化二砷、氨基乙酸、二乙醇胺、二乙醇胺—硼酸中的一种或多种的组合，所述的缓蚀剂为三氧化二砷、五氧化二钒中的一种或多种的组合。
[0015]一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置的工艺，包括以下步骤：
[0016](1)经烟道引来的烟气预处理后冷却到所需温度进行加压到0.8
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2MPa；
[0017](2)通过设置的系列换热器将加压烟气降温至110
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120℃后送入吸收塔，在吸收塔内烟气与脱碳溶剂逆流接触，二氧化碳被吸收脱除；
[0018](3)脱碳富液在再生塔内与汽提蒸汽逆流接触，二氧化碳被解吸后经气体出口引出，通过水洗将水蒸气冷凝，后经进一步干燥、压缩获得二氧化碳产品；
[0019](4)脱碳贫液送回吸收塔进行新一轮碳捕集。
[0020]进一步的，对预处理后的烟气进行加压至0.8
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2MPa，加压后的烟气从70
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150℃升温至250
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400℃，通过换热器一冷却至150
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200℃，冷侧为脱碳烟气，脱碳烟气在此换热器一内由115
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125℃升温至230
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380℃；从换热器一引出的150
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200℃的烟气进入换热器二，换热降温至130
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140℃，冷侧为循环水，经换热升温，将热量送往再沸器；经换热器二引出的烟气再进入换热器三，烟气冷却至110
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120℃，冷侧为从吸收塔引出的脱碳烟气，脱碳烟气经吸收塔引出温度为90
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100℃，经换热器三加热后升温至115
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125℃；烟气温度为110
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120℃，经换热器三引出的烟气经吸收塔塔底气体入口送入吸收塔，由下而上和吸收塔塔顶喷淋的碳酸钾溶液逆流接触，烟气中二氧化碳被碳酸钾溶液吸收脱除，脱碳烟气经吸收塔塔顶气体出口引出；
[0021]碳酸钾溶液吸收二氧化碳后在吸收塔塔底汇集形成脱碳富液，由吸收塔底部的液体出口引出吸收塔，吸收塔底部的液体出口接入减压阀将压力降低至100<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于，包括依次布置的烟气预处理单元(1)、烟气冷却换热器(2)、压缩机(3)、换热器一(6)、换热器二(7)；换热器二(7)与再沸器(13)相接构成循环通路；经换热器二(7)引出的烟气再进入换热器三(8)，换热器三(8)的底部与换热器一(6)的顶部之间设置通道；换热器三(8)与吸收塔(9)相接构成循环通路，吸收塔(9)塔顶设置碳酸钾溶液喷淋机构，吸收塔(9)底部与再生塔(12)相接，再生塔(12)底部连接闪蒸罐一(11)，闪蒸罐一(11)通过贫液泵(17)与吸收塔(9)塔顶相接；所述的再沸器(13)与再生塔(12)底部相接构成循环通路。2.根据权利要求1所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于：所述的吸收塔(9)自上而下设置有液体再分布器、填料、气体均布器，所述的碳酸钾溶液喷淋机构设置于吸收塔(9)的液体再分布器上，吸收塔(9)的液体再分布器上方设置脱碳液入口，气体均布器下方设置脱碳富液出口，脱碳富液出口设置减压阀，吸收塔(9)的液体再分布器与填料之间设置气体出口，气体均布器与脱碳富液出口之间设置气体入口，所述的气体入口、气体出口与换热器三(8)相接构成循环通路，所述的脱碳液入口与贫液泵(17)相接。3.根据权利要求2所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于：吸收塔(9)底部与再生塔(12)之间设置膨胀机二(10)，所述的换热器一(6)为气
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气换热器，换热器一(6)底部的烟气出口依次连接膨胀机一(4)、烟囱(5)；所述的脱碳富液出口与膨胀机二(10)相接。4.根据权利要求3所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于：所述的再生塔(12)上设置液体再分布器，再生塔(12)的液体再分布器上设置循环水喷淋机构，再生塔(12)顶部连接水洗塔(16)，水洗塔(16)与闪蒸罐二(15)相接构成循环通路，闪蒸罐二(15)通过循环水泵(18)与水洗塔(16)循环对接。5.根据权利要求4所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于：闪蒸罐二(15)通过压缩机(14)与再生塔(12)底部相接；经压缩机(14)压缩后达到(0.8
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2)MPa的压力，烟气相应地升温至(250
‑
400)℃。6.根据权利要求5所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置，其特征在于，所述的碳酸钾溶液为碳酸钾水溶液、活化剂、缓蚀剂的混合液，所述的活化剂为三氧化二砷、氨基乙酸、二乙醇胺、二乙醇胺—硼酸中的一种或多种的组合，所述的缓蚀剂为三氧化二砷、五氧化二钒中的一种或多种的组合。7.根据权利要求1
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6任意一项所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置的工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)经烟道引来的烟气预处理后冷却到所需温度进行加压到(0.8
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2)MPa；(2)通过设置的系列换热器将加压烟气降温至(110
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120)℃后送入吸收塔(9)，在吸收塔(9)内烟气与脱碳溶剂逆流接触，二氧化碳被吸收脱除；(3)脱碳富液在再生塔(12)内与汽提蒸汽逆流接触，二氧化碳被解吸后经气体出口引出，通过水洗将水蒸气冷凝，后经进一步干燥、压缩获得二氧化碳产品；(4)脱碳贫液送回吸收塔(9)进行新一轮碳捕集。8.根据权利要求7所述的一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置的工艺，其特征在于：
对预处理后的烟气进行加压至(0.8
‑
2)MPa，加压后的烟气从(70
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150)℃升温至(250
‑
400)℃，通过换热器一(6)冷却至(150
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200)℃，冷侧为脱碳烟气，脱碳烟气在此换热器一(6)内由(115
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125)℃升温至(230
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380)℃；从换热器一(6)引出的(150
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200)℃的烟气进入换热器二(7)，换热降温至(130
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140)℃，冷侧为循环水，经换热升温，将热量送往再沸器(13)；经换热器二(7)引出的烟气再进入换热器三(8)，烟气冷却至(110
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120)℃，冷侧为从吸收塔(9)引出的脱碳烟气，脱碳烟气经吸收塔(9)引出温度为(90
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100)℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄乃金，石勇，王一瑧，解彬，毛宜超，吴天晴，
申请(专利权)人：安徽威达环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：