本发明专利技术提供一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法，包括步骤A，烟气自下而上通过吸收塔，喷淋的氨水吸收其中的CO2；步骤B，含碳富液在解吸塔中热解吸；步骤C，解吸后的混合气体在水洗塔中水洗除NH3，再经冷凝器除水后得到高浓度的二氧化碳气体；步骤D，前三个步骤中得到的稀氨水泵送至蒸氨塔中被提浓；步骤E，在吸氨塔中用水稀释浓氨以调配喷淋氨水的浓度。本发明专利技术还相应提供一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的设备。本发明专利技术提供的方法和设备能适应电站烟气流量大、二氧化碳浓度低的情况，能有效脱除其中二氧化碳。本发明专利技术中氨和水循环利用，更加节约能源，并大大降低运行维护的费用。优选将设备分离出的CO2气体制备为工业级液态二氧化碳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳减排领域，具体涉及一种氨水细喷雾捕集电厂烟气中二氧化碳的方法及其设备。
技术介绍
随着温室效应对全球气候变化影响越来越严重，控制主要温室气体-CO2的排放已然成为一个国际性的和迫切需要解决的问题。目前，在相当长的时期内，新能源还不能成为人类主要依赖的能源，并且节能减排和提高能源使用效率对碳减排的贡献毕竟有限，而碳捕获与封存技术(CCS-Carbon capture and storage)被认为是一种实现碳减排的有效途径。世界上约40%的CO2由化石燃料电厂产生，而在中国则比例更大，所以化石燃料电厂的低碳排放或者零排放是实现CO2减排的关键。同时，二氧化碳在化工领域也有广泛的用途， 可用于生产尿素或甲醇，也可用于食品保鲜，还可用于提高采油率等。电厂烟气中二氧化碳的捕集回收方法有主要有以下几种化学吸收法、物理吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法和生物固定法。工业上考虑较多的是化学吸收法和物理吸收法，其中物理吸收法更适合于具有高压和高CO2浓度的烟气；对于化石燃料电厂的烟气，其二氧化碳浓度较低且烟气流量高，合理的脱碳方式是采用化学吸收法。化学吸收法的原理就是利用CO2的酸性特点，使二氧化碳与化学试剂发生反应而被吸收，生成富液(含碳量高的液体)。富液进入再生塔中加热分解释放出二氧化碳，达到分离捕集二氧化碳的目的，其中化学试剂可再生循环利用。目前常用的化学试剂为醇胺溶液，利用吸收塔和再生塔组成循环系统捕集co2。使用醇胺法捕碳主要有以下几个方面的问题首先，醇胺与二氧化碳反应速率较低，吸收效率不高；其次，其富液对系统有腐蚀作用；再次，由于氧化、热降解、发生不可逆反应和蒸发等原因，将造成醇胺溶剂的损失和溶液性能的改变，而醇胺是一种比较昂贵的化工用品，这必然会增加回收二氧化碳的成本。最后，因电厂烟气流量大，其二氧化碳浓度不高(约为10-15% )，使用醇胺溶液脱除二氧化碳时，会造成吸收塔体积庞大，施工、运行和设备检修困难。相对于传统的乙醇胺(MEA)吸收CO2,氨水吸收技术具有材料成本低，吸收效率高，吸收能力强，对吸收塔的腐蚀小以及再生能耗低等优点。现有关于氨水吸收CO2脱除率的研究表明，在适当条件下，烟气中CO2脱除率可保持在95%至99%之间。如在中国专利文献CN101423214A和CN201333374Y中有使用氨水吸收烟气中二氧化碳的报道。在 CN201333374Y中描述了一种氨法空塔捕集电站烟气中二氧化碳的设备，包括吸收塔、再生塔、水洗塔等；其中吸收塔为空塔结构，其内设有多孔板、两级氨水喷淋装置和除雾装置，在吸收塔内氨水捕集二氧化碳生成碳酸氢铵富液，在再生塔内碳酸氢铵分解释放二氧化碳， 在水洗塔内氨气被工艺水淋洗生成氨水循用；在水洗塔后连接有气液分离器、干燥器、压缩机、冷凝器和液态二氧化碳贮罐，用于将从烟气中分离出来的二氧化碳提取成工业级液态用品ο
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有效减少电厂烟气中二氧化碳排放的方法和设备，该方法和设备能适应电站烟气中气体流量大，二氧化碳浓度低的特点；并且该方法和设备与现有技术相比，其氨和水均为封闭循环利用，更加节约能源，降低运行成本。本专利技术提供的除碳技术方案是，一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于包括如下几个步骤步骤A，氨水喷淋吸收CO2 烟气从吸收塔下方烟气入口引入，同时将一定浓度的氨水溶液以细喷雾状态从塔顶喷入吸收塔内，与烟气逆流接触，烟气中的二氧化碳被氨水吸收，生成的碳化氨水富液落入吸收塔底部，而经过脱碳处理的烟气进入吸收塔顶部的洗涤段，在此烟气中携带的氨气被清水洗脱后烟气排入大气，同时洗涤段中生成一定量的稀氨水溶液；落入吸收塔底部的富液分成两路，其中一路经过泵以喷雾状态在吸收塔内循环使用。在此步骤中进行的化学反应如下CO2 (g) +2NH3 (g)<——>NH2COONH4 (s)NH2COONH4 (s)+H20(g)^^(NH4 )2 CO3 (s)CO2 (g) +2NH3 (aq) ^^m^COOm^ (s)+H20CO2 (g) +2NH3 (aq)——(aq) +NH2COO" (aq)CO2 (g) +2NH3 (1) +H2O(I) ^(NH4 )2 CO3 (s)CO2 (g) +NH3 (1)+H20(1)^^NH4HC03 (s)步骤B，解吸出CO2气体步骤A中塔底富液中另一路经由富液泵和换热器进入解吸塔顶部，进行加热解吸处理，得到高浓度二氧化碳、氨气和水蒸气混合气体，同时得到碳化氨水贫液往下流入稀氨水罐成为稀氨水溶液。此步骤相应的化学反应式为NH4HCO3 ^^C02+NH3+H2O步骤C，水洗除NH3 在水洗塔中水洗步骤B所得混合气体，清水吸收其中的氨气生成稀氨水溶液往下流入稀氨水罐，未被吸收的气体向上流入冷凝器，在其中分离出二氧化碳气体，液态水流回水洗塔。步骤D，氨水提浓步骤A中洗涤段生成的稀氨水溶液泵送至蒸氨塔，步骤B和C 中稀氨水罐内的稀氨水溶液也经泵送至蒸氨塔，来自蒸氨塔底部的蒸汽自下而上气提稀氨水，从而得到高浓度氨气与水蒸气的混合气体，经气提处理后的水向下流至循环水箱中。步骤E，调配喷淋氨水浓度将步骤D中的混合气体通入吸氨塔，并将蓄水箱中的水经过换热器冷却后，从吸氨塔上方喷淋稀释，以配制一定浓度的氨水溶液，作为二氧化碳吸收剂循环使用。优选在所述方法中还包括步骤F，即将步骤C中由冷凝器分离出的气态二氧化碳经纯化、液化后制备液态CO2产品。例如，先对冷却处理后的高浓度CO2进行气液分离，脱除凝结水分，得到纯度高达99 %的CO2气体；该气体进一步干燥后，再经过压缩冷凝变成工业级二氧化碳液态成品。如此操作使得电站锅炉尾部烟气变废为宝，在有效减少温室气体二氧化碳排放的同时获得工业级液态二氧化碳。优选在所述方法的步骤A中喷淋氨水的质量浓度为6% 15%，喷雾粒径为30 100微米，喷淋氨水中的氨与烟气中二氧化碳摩尔比大于2，反应温度10 50°C，反应压力为Iatm lOatm。进一步优选氨水溶液质量浓度为8%，反应温度为35°C左右，反应压力为常压。优选在所述方法的步骤B中热解吸的温度为100 150°C ；在此解吸温度下，碳酸氢铵可以迅速完全分解释放出二氧化碳气体。优选所述步骤C中水洗除NH3的温度为60 900C ；在此温度下，喷淋水可以很好的吸收氨气，生成的氨水又不易与二氧化碳发生反应， 即在这个条件下具有良好的选择性吸收。优选冷凝器将所述未被吸收的气体冷却至25 35°C，更优选25°C ；这样绝大多数水蒸气冷凝为水而被脱除。优选步骤D中氨水提浓的温度为90 120°C。优选在所述步骤E中将调配至一定浓度的氨水冷却至10 40°C。相应地，本专利技术还提供一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的设备，该部分内容将在下文的具体实施方式部分结合附图详述。本专利技术提供的方法和设备具有以下有益效果其一，将烟气中的二氧化碳进行有效捕集，有利于实现烟气资源化利用，减少温室气体的排放。第二，相对于传统的_乙醇胺 (MEA)法吸收CO2，氨水洗涤技术具有材料成本低，对吸收塔的腐蚀小以及节约能源等优点， 且氨水对二氧化碳的脱除率可以高达95%以上。第三，相对于填料塔，喷雾塔本文档来自技高网...
【技术保护点】
调配喷淋氨水浓度：将步骤Ｄ中的混合气体通入吸氨塔（１１），并将蓄水箱（１７）中的水经过换热器（１８）冷却后，从吸氨塔（１１）上方喷淋稀释，以配制一定浓度的氨水溶液，作为二氧化碳吸收剂循环使用。的稀氨水溶液泵送至蒸氨塔（１４），步骤Ｂ和Ｃ中稀氨水罐（２０）内的稀氨水溶液也经泵送至蒸氨塔（１４），来自蒸氨塔（１４）底部的蒸汽自下而上气提稀氨水，从而得到高浓度氨气与水蒸气的混合气体，经气提处理后的水向下流至循环水箱（１７）中；步骤Ｅ，步骤Ｃ，水洗除ＮＨ３：在水洗塔（２３）中水洗步骤Ｂ所得混合气体，清水吸收其中的氨气生成稀氨水溶液往下流入稀氨水罐（２０），未被吸收的气体向上流入冷凝器（２２），在其中分离出二氧化碳气体，液态水流回水洗塔；步骤Ｄ，氨水提浓：步骤Ａ中洗涤段生成态在吸收塔内循环使用；步骤Ｂ，解吸出ＣＯ２气体：步骤Ａ中塔底富液中另一路经由富液泵（８）和换热器进入解吸塔（２１）顶部，进行加热解吸处理，得到高浓度二氧化碳、氨气和水蒸气混合气体，同时得到碳化氨水贫液往下流入稀氨水罐（２０）成为稀氨水溶液；收，生成的碳化氨水富液落入吸收塔（２）底部，而经过脱碳处理的烟气进入吸收塔顶部的洗涤段（４），在此烟气中携带的氨气被清水洗脱后烟气排入大气，同时洗涤段中生成一定量的稀氨水溶液；落入吸收塔（２）底部的富液分成两路，其中一路经过泵（７）以喷雾状１．一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤Ａ，氨水喷淋吸收ＣＯ２：烟气从吸收塔（２）下方烟气入口（１）引入，同时将一定浓度的氨水溶液以细喷雾状态从塔顶喷入吸收塔（２）内，与烟气逆流接触，烟气中的二氧化碳被氨水吸...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭印诚，曾庆，牛振褀，林文漪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。