一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统及方法，包括烟气脱碳装置，所述烟气脱碳装置包括依次连接的吸收单元、助解吸单元、换热单元、再生单元和脱盐单元；吸收塔采用脱碳溶剂对烟气中的二氧化碳进行脱除，部分富液进入助解吸单元，通过泵入助解吸剂调节pH对富液进行预处理；再生单元中的再生贫液经过换热降温后，部分贫液进入除盐单元中将其中的无机酸胺盐或有机酸胺盐去除。本发明专利技术在现有烟气脱碳装置的基础上，通过增加助解吸单元和脱盐单元，利用酸化实现对富液pH的精准调控，使其再生时需要的能量显著减小，脱盐单元对胺盐进行复活提升溶液pH值，确保吸收速率不受影响，工艺简单，占地面小。占地面小。占地面小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统及方法


[0001]本专利技术涉及气体净化
，具体而言，涉及一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统及方法。

技术介绍

[0002]醇胺法是目前燃烧后烟气碳捕集的主流技术，其中脱碳装置主要由吸收单元、换热单元、再生单元几部分组成，常规的工艺流程如下：烟气经过预处理除尘降温后，在吸收塔内与脱碳溶液接触，脱除其中的CO2气体后经过净化气分离器后进入排放烟囱；脱碳吸收塔塔底富胺液通过换热升温后，进入再生塔中再生成高温脱硫贫液，贫液经过换热、冷却后到脱碳吸收塔循环使用；富液再生所得的酸气冷却后送至后续的脱水、压缩装置进行CO2存储和利用。
[0003]由于分离二氧化碳，是通过加热吸收二氧化碳的吸收剂过程，需要克服反应热以及水蒸发潜热，将耗费较大的能量，其再生能耗占到整个碳捕集过程能耗的70％左右。目前基于化学胺的CO2吸收剂，第一代技术如MEA乙醇胺、DEA二乙醇胺等溶剂的再生能耗普遍在3.5～5.0GJ/ton CO2范围，第二代技术以混合胺(MDEA+MEA甲基二乙醇胺+乙醇胺、MDEA+PZ甲基二乙醇胺+哌嗪、AMP+MEA2
‑
氨基
‑
2甲基
‑1‑
丙醇+乙醇胺)，包括一些国外公司的专利配方溶剂，如BASF的Oblue溶剂、壳牌的DC溶剂，日本KS溶剂、NS溶剂可以将再生能耗降到2.3～2.7GJ/ton CO2，目前已经在国内外普遍应用；第三代技术以离子液体、相变溶剂、少水溶剂为研究对象，希望克服胺氧化降解、增加吸收剂的负载量并进一步降低能耗，但是溶剂成本相对较高，并没有得到大规模的推广使用，技术经济性提升有限。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统及方法，对现有烟气脱碳装置及工艺进行改进，通过增加助解吸单元，利用酸化增加对富液pH的精准调控，能够明显降低再生温度和再生能耗，使其再生时需要的能量显著减小；同时由于酸化后会生成部分弱酸胺盐，致使少部分胺失活，再生后的溶液pH值会有所下降，为了避免影响脱碳溶液的吸收效果，还增加了脱盐单元对胺盐进行复活提升溶液pH值，确保吸收速率不受影响；相比传统烟气碳捕集路线，可以大幅度降低烟气碳捕集能耗，同时额外增加的单元占地面积小，工艺简单。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，所述烟气脱碳装置包括依次连接的吸收单元、助解吸单元、换热单元、再生单元和脱盐单元；
[0008]所述吸收单元包括吸收塔、贫液冷却器、富液泵，吸收塔采用脱碳溶剂对烟气中的二氧化碳进行脱除，吸收塔底得到吸收富液；
[0009]所述助解吸单元设置在吸收单元和换热单元之间，部分富液进入助解吸单元，通
过泵入助解吸剂调节pH对富液进行预处理；
[0010]所述再生单元包括再生塔、重沸器、酸气分离罐、贫液泵，通过蒸汽对塔内的富液进行加热，解吸出吸收的CO2得到高温再生贫液；
[0011]所述脱盐单元设置在换热单元和吸收单元之间，再生塔中的再生贫液经过换热降温后，部分贫液进入除盐单元中将其中的无机酸胺盐或有机酸胺盐去除，然后贫液再泵入吸收塔循环使用。
[0012]进一步的，所述助解吸单元包括pH调节罐和加注泵，所述pH调节罐上部与吸收单元连接，下部与换热单元相连，吸收单元底部排出的一部分富液进入pH调节罐，根据pH测定结果，加注泵自动向pH调节罐中加注一定量的助解吸剂，然后与其余部分的富液混合进入换热单元后进入再生单元。
[0013]进一步的，所述助解吸剂采用无机弱酸类如硼酸、磷酸、己二酸或无机弱酸酯如磷酸酯、硼酸酯。
[0014]进一步的，所述助解吸剂的添加量为脱碳溶剂中吸收剂含量的10～50wt％，优选为吸收剂含量的20～30wt％，助解吸单元调节富液的pH值至8～8.5。
[0015]进一步的，进入助解吸单元处理的富液流量为富液循环量的20～50wt％，优选为富液循环量的25～30wt％。
[0016]本专利技术将助解吸剂(酸)加入溶液中时，发生解离以产生氢离子(H
+
)，其浓度是以pH测量的，将酸添加到该反应体系中能够增加氢离子浓度并对反应(1)、(3)和(4)的平衡造成干扰，在所有上述这些反应中，由H
+
浓度增加带来的平衡移动有利于发生反向反应以释放二氧化碳分子；因此实际上，本专利技术助解吸剂(酸)的加入改变了平衡，为吸收提供了驱动力，从而降低了逆向反应的能垒，明显降低了再生时需要的能耗。
[0017]本专利技术所添加的助解吸单元和脱盐单元，可以嵌入任何一种胺法脱碳工艺流程中，如：级间冷却工艺、富液分流工艺、MVR工艺等，以减少上述工艺的再生能耗，并不限于本专利技术所使用的通用流程。
[0018]进一步的，所述脱盐单元至少包括一个除固悬物和一个除盐功能的吸附罐或塔类容器，所述脱盐单元采用离子树脂交换去除贫液中的无机胺盐或有机胺盐；进入脱盐单元处理的贫液流量为贫液循环量的5～20wt％。
[0019]进一步的，所述脱盐单元所处理的贫液必须经换热单元降至30～60℃，优选降至40～45℃。
[0020]进一步的，所述脱盐单元可以采用氢氧化钠碱液对离子树脂进行再生，氢氧化钠碱液使用浓度为10～30wt％，优选浓度为15～20wt％。
[0021]进一步的，所述脱盐单元所处理的贫液中盐类含量需要＜5wt％，优选为1～2wt％。
[0022]其中，所述脱盐单元的废水可以进入工厂的污水池或盐结晶工段。
[0023]本专利技术的脱盐单元采用离子交换法工艺的装置，是基于去除胺液中的盐类而开发的技术。当溶液流经离子交换树脂时，溶液中的阴离子与树脂上的阴离子发生置换脱除；当树脂上的离子被置换完全后，使用碱对树脂进行再生以恢复其置换能力。离子交换设备通常安装于贫胺液冷却器后端以避免溶液高温引起树脂性能下降，同时树脂需具备耐碱性能，离子交换仅对胺液中带电粒子进行脱除，因此理论上不损失胺液，理想情况胺液回收率
可达99％以上。离子交换技术的核心是树脂，但并非本专利技术中的核心技术，市场上任何成熟可靠的离子交换技术均可应用于本专利技术中。具体过程说明如下：
[0024]置换过程：
[0025]胺H
+
+HSS
‑
+树脂
+
OH
‑
→
胺+H2O+树脂
+
HSS
‑
[0026]再生过程：
[0027]树脂
+
HSS
‑
+NaOH
→
树脂
+
OH
‑
+Na
+
HSS
‑
[0028]热稳定盐阴离子与树脂上的氢氧根交换，阴离子被吸附在树脂上，置换出氢氧根离子。如果是热稳定胺盐，经树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，所述烟气脱碳装置包括依次连接的吸收单元、换热单元和再生单元，其特征在于，还包括助解吸单元和脱盐单元；所述助解吸单元设置在吸收单元和换热单元之间，吸收塔采用脱碳溶剂对烟气中的二氧化碳进行脱除，部分富液进入助解吸单元，通过泵入助解吸剂调节pH对富液进行预处理；所述脱盐单元设置在换热单元和吸收单元之间，再生单元中的再生贫液经过换热降温后，部分贫液进入除盐单元中将其中的无机胺盐或有机胺盐去除。2.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，其特征在于，所述助解吸单元包括pH调节罐和加注泵，所述pH调节罐上部与吸收单元连接，下部与换热单元相连，吸收单元底部排出的一部分富液进入pH调节罐，根据pH测定结果，加注泵自动向pH调节罐中加注一定量的助解吸剂，然后与其余部分的富液混合进入换热单元后进入再生单元。3.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，其特征在于，所述助解吸剂采用无机弱酸或无机弱酸酯。4.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，其特征在于，所述助解吸剂的添加量为脱碳溶剂中吸收剂含量的10～50wt％，助解吸单元调节富液的pH值至8～8.5。5.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，其特征在于，进入助解吸单元处理的富液流量为富液循环量的20～50wt％。6.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱碳装置的助解吸节能系统，其特征在于，所述脱盐单元采用离子树...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭修军，黄晨直，杨鹏，熊钢，刘陶然，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：