一种烟气二氧化碳捕集工艺系统技术方案

本发明专利技术提供了一种烟气二氧化碳捕集工艺系统，该系统包括吸收塔、解吸塔和再沸塔，再沸塔的内部具有烟气换热管，所述烟气换热管的烟气进口连通该系统的烟气管道，以将所述烟气的部分热量转化为所述解吸塔富液解吸生成二氧化碳气体所需的热量；与现有技术中利用蒸汽作为再沸塔的热源相比，本发明专利技术中的再沸塔利用系统自身的烟气所携带的热量作为热源对解吸塔进行加热，实现富液解吸生产二氧化碳气体，即充分利用系统烟气余热(含显热和汽化潜热)无需蒸汽即可完成吸收液中二氧化碳气体的充分解吸，降低系统能耗，进而降低系统使用成本，特别适用于钢铁行业、垃圾焚烧行业经低温脱硝后的高含湿烟气。的高含湿烟气。的高含湿烟气。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气二氧化碳捕集工艺系统


[0001]本专利技术涉及二氧化碳收集
，特别涉及一种烟气二氧化碳捕集工艺系统。

技术介绍

[0002]近年来，来自电力、金属冶炼、水泥生产、化工合成等工业领域的CO2温室气体减排途径及CO2捕集分离技术成为国内外研究热点，尤其在世界各国提出碳中和目标的背景下，高效低能耗的碳捕集技术研究开发成为亟待解决的环境问题。有机胺吸收法碳捕集技术由于具有捕集效率高、技术成熟稳定的优势，成为目前研究应用最为广泛的CO2捕集技术。
[0003]目前常用的有机胺吸收法二氧化碳捕集工艺流程如图1所示，图1为现有技术中有机胺吸收法二氧化碳捕集工艺流程示意图。来自工业领域经除尘、脱硫脱硝后的烟气经预处理塔1
’
降温后一般在40℃温度条件下进入吸收塔2
’
，与吸收剂发生接触；烟气中的二氧化碳被吸收剂吸收后形成富液从吸收塔2
’
底部排出，脱碳烟气从吸收塔2
’
的顶部排出。富液通过富液泵经贫富液换热器7
’
加热后输送到再生塔3
’
填料上端。富液在120
‑
140℃以及约200kPa的压力下进行再生，解吸出二氧化碳气体。再生塔再生过程要消耗热能，由再沸器12
’
提供。再生气经过冷凝器10
’
降温，经过回流罐11
’
分离出的冷凝液经冷凝液管道重新输送到再生塔3
’
，分离出的二氧化碳经回流罐11
’/>上的二氧化碳排放管道排出。经再生后的贫液从解吸塔3
’
底部排出后，经降温后返回吸收塔2
’
进行循环吸收。
[0004]传统的烟气二氧化碳捕集工艺的不足之处在于：
①
再沸器热源为蒸汽源且热源单一，为保证吸收液中的CO2充分发生解吸，需要提供大量的蒸汽热源，造成总体能耗较高；
②
所有的CO2需要依靠单一蒸汽热源的方式进行再生，吸收塔负荷较大，造成吸收塔设计规模大，投资成本较高。
[0005]如何有效解决上述缺陷至少一者，是本领域内技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种系统能耗低且使用成本低的烟气二氧化碳捕集工艺系统。
[0007]本专利技术提供了一种烟气二氧化碳捕集工艺系统，包括以下部件；
[0008]吸收塔，具有进烟口、出烟口和富液出口，所述吸收塔用于将烟气中的部分二氧化碳吸收以形成富液；
[0009]解吸塔，其富液进口与所述吸收塔的富液出口连接，所述解吸塔用于将所述富液解吸产生二氧化碳气体；
[0010]再沸塔，所述再沸塔的内部具有烟气换热管，所述烟气换热管的烟气进口连通该系统的烟气管道，以将所述烟气的部分热量转化为所述解吸塔富液解吸生成二氧化碳气体所需的热量。
[0011]与现有技术中利用蒸汽作为再沸塔的热源相比，本专利技术中的再沸塔利用系统自身的烟气所携带的热量(部分显热和潜热)作为热源对解吸塔进行加热，实现富液解吸生产二
氧化碳气体，即充分利用系统烟气余热无需蒸汽即可完成吸收液中二氧化碳气体的充分解吸，降低系统能耗，进而降低系统使用成本，特别适用于钢铁行业、垃圾焚烧行业经低温脱硝后的高含湿烟气。
[0012]可选地，所述再沸塔的烟气换热管的烟气出口能够连通所述吸收塔的进烟口，并且二者的连通管路上还设置有调节部件，用于调节进入所述吸收塔烟气的参数至预定工作参数，所述参数包括温度和压力至少一者。
[0013]可选地，所述调节部件包括至少一个烟气冷却器，各所述烟气冷却器串联或者并联或者串并联于所述再沸塔的烟气出口和所述吸收塔的进烟口之间的连通管道上。
[0014]可选地，所述吸收塔的富液出口和所述解吸塔的富液进口的连通管路上设置有烟气
‑
富液换热器，所述烟气
‑
富液换热器用于对流经其内部的烟气和富液进行热量交换，以对所述富液进行二次预热。
[0015]可选地，所述吸收塔的进烟口和出烟口之间具有至少两级吸收填料层，各吸收填料层间隔布置，还包括级间冷却器，用于冷却位于两所述吸收填料层之间的吸收液。
[0016]可选地，所述级间冷却器位于所述吸收塔的外部，所述吸收塔相邻的吸收填料层之间设置有吸收液出口和级间吸收液进口，所述级间冷却器内部换热流道的两端分别连接所述吸收液出口和级间吸收液进口。
[0017]可选地，各所述烟气冷却器串联，沿烟气流动方向，各所述烟气冷却器分别定义为第一级烟气冷却器至第M级烟气冷却器；
[0018]还包括贫液冷却器，用于对自所述解吸塔流出的贫液进行降温；
[0019]还包括气体冷却器，用于对所述解吸塔流出的二氧化碳气体进行冷却降温；
[0020]所述级间冷却器、所述第M级冷却器、所述气体冷却器和所述贫液冷却器换热后的冷却介质汇集流入所述第一级烟气冷却器。
[0021]可选地，所述解吸塔的内部包括N级解吸填料层和至少一级催化填料层，所述解吸填料层用于为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创造条件，以利于CO2解吸传质和传热过程，提升解吸效率，所述催化填料层用于降低CO2解吸所需能垒，降低解吸温度，促进解析效率，降低再生能耗；所述N级解吸填料层沿所述解吸塔的高度方向间隔布置，所述催化填料层位于所有所述解吸填料层的下方，所述解吸塔的内部还设置有位于所述催化填料层下方的喷气口，所述喷气口连通所述解吸塔的气体出口管路。
[0022]可选地，包括至少两级所述催化填料层，各所述催化填料层沿高度方向间隔布置，每一级所述催化填料层的下方均设置有一层喷气口。
[0023]可选地，所述解吸塔包括第一连接口和第二连接口，分别与所述再沸塔的进液换热管的两端连接，所述第一连接口位于最下层所述催化填料层的下方，所述第二连接口位于最上层所述催化填料层和最下层所述解吸填料层之间。
[0024]可选地，还包括气液分离器，设置于所述解吸塔的气体出口管路，所述气液分离器的液体介质出口连通所述吸收器设置有吸收剂的内腔。
[0025]可选地，还包括贫富液换热器，用于自所述吸收塔流出的富液和自所述解吸塔流出的贫液进行热量交换；
[0026]或者/和，所述吸收塔的富液出口和所述解吸塔的富液进口的连通管路上还设置有富液泵；
[0027]或者/和，所述解吸塔的贫液出口和所述吸收塔的贫液返回口的连通管路上还设置有贫液泵。
附图说明
[0028]图1为现有技术中有机胺吸收法二氧化碳捕集工艺流程示意图；
[0029]图2为本专利技术烟气二氧化碳捕集工艺系统的一种具体实施例中的结构示意图。
[0030]图1至图2中附图标记与部件名称一一对应关系如下：
[0031]预处理塔1
’
、吸收塔2
’
、再生塔3
’
、贫富液换热器7<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工艺系统，其特征在于，包括以下部件；吸收塔，具有进烟口、出烟口和富液出口，所述吸收塔用于将烟气中的部分二氧化碳吸收以形成富液；解吸塔，其富液进口与所述吸收塔的富液出口连接，所述解吸塔用于将所述富液解吸产生二氧化碳气体；再沸塔，所述再沸塔的内部具有烟气换热管，所述烟气换热管的烟气进口连通该系统的烟气管道，以将所述烟气的部分显热和潜热转化为所述解吸塔富液解吸生成二氧化碳气体所需的热量。2.如权利要求1所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，所述再沸塔的烟气换热管的烟气出口能够连通所述吸收塔的进烟口，并且二者的连通管路上还设置有调节部件，用于调节进入所述吸收塔烟气的参数至预定工作参数，所述参数包括温度和压力至少一者。3.如权利要求2所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，所述调节部件包括至少一个烟气冷却器，各所述烟气冷却器串联或者并联或者串并联于所述再沸塔的烟气出口和所述吸收塔的进烟口之间的连通管道上。4.如权利要求3所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，所述吸收塔的富液出口和所述解吸塔的富液进口的连通管路上设置有烟气
‑
富液换热器，所述烟气
‑
富液换热器用于对流经其内部的烟气和富液进行热量交换，以对所述富液进行二次预热。5.如权利要求3或4任一项所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，所述吸收塔的进烟口和出烟口之间具有至少两级吸收填料层，各吸收填料层间隔布置，还包括级间冷却器，用于冷却位于两所述吸收填料层之间的吸收液。6.如权利要求5所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，所述级间冷却器位于所述吸收塔的外部，所述吸收塔相邻的吸收填料层之间设置有吸收液出口和级间吸收液进口，所述级间冷却器内部换热流道的两端分别连接所述吸收液出口和级间吸收液进口。7.如权利要求6所述的烟气二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，各所述烟气冷却器串联，沿烟气流动方向，各所述烟气冷却器分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶凯，庄烨，赵亚飞，张翼，巫毅飞，郑芳，严永桂，柳涛，
申请(专利权)人：福建龙净环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：