【技术实现步骤摘要】
本申请属于烟气中二氧化碳捕集，更具体的涉及基于碳捕集的三级膜分离系统。
技术介绍
1、在co2减排技术研究中，目前被认为最具发展前景的是二氧化碳的捕集、利用与封存(ccus)技术。co2的低成本捕集是成功实施ccus的技术关键。根据不同工艺流程阶段，捕集技术可分为三类：燃烧前捕集、富氧燃烧以及燃烧后捕集。其中，根据现有烟气的特点，燃烧后捕集技术的工程量较小，被视为最具可行性的co2捕集技术。
2、燃烧后捕集技术根据原理的不同，可归结为：吸收法、吸附法、低温分离法和膜分离法等。其中膜分离法由于其操作简单、无相变、无二次污染、系统能耗低、易于放大和与其他技术集成等优势在工业废气、锅炉烟气、沼气、天然气等co2气体分离领域潜力很大，发展应用前景良好。
3、高性能的膜系统是实现低成本高效率捕集的关键，而膜系统的模块和工艺设计又决定了膜系统性能的优劣。在工业中对于co2浓度低、排量大的烟气，简单的一级、二级膜分离系统难以同时满足高捕集率、高捕集纯度及低能耗的要求。因此提出和设计具有合理和高效的膜分离系统具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于碳捕集的三级膜分离系统。
2、本申请实施例采用的技术方案是：一种基于碳捕集的三级膜分离系统，包括：
3、进气预处理模块，用于对原料气进行冷却及气液分离；
4、二氧化碳膜分离模块，包括依次连接的一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元，所
5、气体供压模块，分别设于所述一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元的上游，用于对进入到所述一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元的气体分别进行压缩。
6、可选实施例中，所述进气预处理模块包括冷却器、气液分离器和预处理缓冲罐；
7、所述冷却器的进气口连接原料气提供管线，用于将原料气送入所述冷却器内进行冷却；
8、所述气液分离器的进口连接所述冷却器的出气口，用于使经由所述冷却器冷却后的原料气进入所述气液分离器进行气液分离；所述气液分离器的气体出口连接所述预处理缓冲罐。
9、可选实施例中，所述气体供压模块包括一级供压单元、二级供压单元和三级供压单元；
10、所述一级供压单元与所述进气预处理模块的所述预处理缓冲罐连接，用于对所述预处理缓冲罐出来的气体进行压缩，并使压缩后的气体进入所述一级膜分离单元；
11、所述二级供压单元设于所述一级膜分离单元与所述二级膜分离单元之间，用于对所述一级膜分离单元的渗透气进行压缩，并使压缩后的气体进入所述二级膜分离单元；
12、所述三级供压单元设于所述二级膜分离单元与所述三级膜分离单元之间，用于对所述二级膜分离单元的渗透气进行压缩，并使压缩后的气体进入所述三级膜分离单元。
13、可选实施例中，所述一级供压单元包括一级压缩机和一级缓冲罐，所述一级压缩机的进口与所述预处理缓冲罐的出口连接，所述一级压缩机的出口与所述一级缓冲罐的进口连接，所述一级缓冲罐的出口与所述一级膜分离单元的进口连接；和/或
14、所述二级供压单元包括二级压缩机和二级缓冲罐，所述二级压缩机的进口与所述一级膜分离单元的渗透侧连接，所述二级压缩机的出口与所述二级缓冲罐的进口连接，所述二级缓冲罐的出口与所述二级膜分离单元的进口连接；和/或
15、所述三级供压单元包括三级压缩机和三级缓冲罐，所述三级压缩机的进口与所述二级膜分离单元的渗透侧连接，所述三级压缩机的出口与所述三级缓冲罐的进口连接，所述三级缓冲罐的出口与所述三级膜分离单元的进口连接。
16、可选实施例中，所述一级膜分离单元包括一级第一膜组件，所述一级第一膜组件的进口连接所述一级缓冲罐的出口，所述一级第一膜组件的渗透侧连接所述二级压缩机的进口，所述一级第一膜组件的截留侧连接所述预处理缓冲罐。
17、可选实施例中，所述二级膜分离单元包括依次连接的二级第一膜组件、二级第二膜组件和二级第三膜组件。
18、可选实施例中，所述二级第一膜组件的进口连接所述二级缓冲罐的出口，所述二级第一膜组件的渗透侧连接所述三级压缩机的进口，所述二级第一膜组件的截留侧连接所述二级第二膜组件的进口；
19、所述二级第二膜组件的渗透侧连接所述二级压缩机的进口，所述二级第二膜组件的截留侧连接所述二级第三膜组件的进口；
20、所述二级第三膜组件的渗透侧连接所述预处理缓冲罐，所述二级第三膜组件的截留侧连接第一外排管线。
21、可选实施例中，所述三级膜分离单元包括依次连接的三级第一膜组件、三级第二膜组件和三级第三膜组件。
22、可选实施例中，所述三级第一膜组件的进口连接所述三级缓冲罐的出口，所述三级第一膜组件的渗透侧连接第二外排管线，所述三级第一膜组件的截留侧连接所述三级第二膜组件的进口；
23、所述三级第二膜组件的渗透侧连接所述三级压缩机的进口，所述三级第二膜组件的截留侧连接所述三级第三膜组件的进口；
24、所述三级第三膜组件的渗透侧连接所述三级压缩机的进口，所述三级第三膜组件的截留侧连接第三外排管线。
25、可选实施例中，膜组件包括筒体和通过管板固定于所述筒体内的多根膜束，所述膜束一端封堵，一端开口，所述筒体上设有与所述筒体内连通的进气口和截留气出口，所述筒体的一端设置端盖，所述端盖内形成独立于所述筒体内的渗透气腔，所述膜束的开口端伸入至所述渗透气腔，所述端盖上设有与所述渗透气腔连通的渗透气出口。
26、与现有技术相比，本申请实施例的有益效果在于：本申请通过三级膜分离，最大化发挥膜系统分离性能，从而实现高效碳捕集；此外，本申请还采用压缩工艺提供膜两侧的压力差，作为膜分离的驱动力，避免了渗透侧抽真空和吹扫气的操作，不需要真空泵，相对简化了膜分离系统工艺流程。即，本申请能够同时满足高捕集率、高捕集纯度及低能耗的要求。
27、应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本申请。
28、本申请中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
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1.一种基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述进气预处理模块包括冷却器、气液分离器和预处理缓冲罐；
3.根据权利要求2所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述气体供压模块包括一级供压单元、二级供压单元和三级供压单元；
4.根据权利要求3所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述一级供压单元包括一级压缩机和一级缓冲罐，所述一级压缩机的进口与所述预处理缓冲罐的出口连接，所述一级压缩机的出口与所述一级缓冲罐的进口连接，所述一级缓冲罐的出口与所述一级膜分离单元的进口连接；和/或
5.根据权利要求4所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述一级膜分离单元包括一级第一膜组件，所述一级第一膜组件的进口连接所述一级缓冲罐的出口，所述一级第一膜组件的渗透侧连接所述二级压缩机的进口，所述一级第一膜组件的截留侧连接所述预处理缓冲罐。
6.根据权利要求4所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述二级膜分离单元包括依次连接的二级第一膜组
7.根据权利要求6所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述二级第一膜组件的进口连接所述二级缓冲罐的出口，所述二级第一膜组件的渗透侧连接所述三级压缩机的进口，所述二级第一膜组件的截留侧连接所述二级第二膜组件的进口；
8.根据权利要求4所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述三级膜分离单元包括依次连接的三级第一膜组件、三级第二膜组件和三级第三膜组件。
9.根据权利要求8所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述三级第一膜组件的进口连接所述三级缓冲罐的出口，所述三级第一膜组件的渗透侧连接第二外排管线，所述三级第一膜组件的截留侧连接所述三级第二膜组件的进口；
10.根据权利要求5至9中任一项所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，膜组件包括筒体和通过管板固定于所述筒体内的多根膜束，所述膜束一端封堵，一端开口，所述筒体上设有与所述筒体内连通的进气口和截留气出口，所述筒体的一端设置端盖，所述端盖内形成独立于所述筒体内的渗透气腔，所述膜束的开口端伸入至所述渗透气腔，所述端盖上设有与所述渗透气腔连通的渗透气出口。
...【技术特征摘要】
1.一种基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述进气预处理模块包括冷却器、气液分离器和预处理缓冲罐；
3.根据权利要求2所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述气体供压模块包括一级供压单元、二级供压单元和三级供压单元；
4.根据权利要求3所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述一级供压单元包括一级压缩机和一级缓冲罐，所述一级压缩机的进口与所述预处理缓冲罐的出口连接，所述一级压缩机的出口与所述一级缓冲罐的进口连接，所述一级缓冲罐的出口与所述一级膜分离单元的进口连接；和/或
5.根据权利要求4所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述一级膜分离单元包括一级第一膜组件，所述一级第一膜组件的进口连接所述一级缓冲罐的出口，所述一级第一膜组件的渗透侧连接所述二级压缩机的进口，所述一级第一膜组件的截留侧连接所述预处理缓冲罐。
6.根据权利要求4所述的基于碳捕集的三级膜分离系统，其特征在于，所述二级膜分离单元包括依次连接的二级第一膜组件、二级第二膜组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦锋，陈海平，明红芳，张帆，胡苏阳，秦亚迪，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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