一种二氧化碳捕集液化装置的制作方法

本实用新型属于节能环保技术领域，尤其涉及一种二氧化碳捕集液化装置。

背景技术：

随着CO₂等温室气体的大量排放，“温室效应”导致的地球气候变暖越来越引起世界各国的关注，如何“节能减排”、“低碳环保”也成为全球关注的热点。将工业废气中的二氧化碳捕集液化后作为驱油的气源，不仅具有客观的经济效益，而且还将带来巨大的环保贡献。

目前，国内许多CO₂捕集技术已经工业化，其中燃烧前的捕集技术主要应用在电厂废气，燃烧后的捕集技术主要应用在烟道气中，但现有技术中的捕集技术耗能较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供了一种二氧化碳捕集液化装置，用于解决现有技术中在捕集液化CO₂时，耗能较高的技术问题。

本实用新型提供一种二氧化碳捕集液化装置，所述装置包括：

吸收塔，所述吸收塔的第一端与二氧化碳气源相连，用于将所述二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液；

第一换热器，所述第一换热器的第一端与所述吸收塔的出口相连，所述第一换热器的第二端与再沸器的一端相连，所述第一换热器用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热；

第二换热器，所述第二换热器的第一端与所述第一换热器的第三端相连，所述第二换热器的第二端与解析塔的第一端相连，所述第二换热器用于利用所述解析塔中的高温贫胺液对一次换热后的所述富胺液进行二次换热；

解析塔，所述解析塔的第二端与所述再沸器的另一端相连，用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液对所述富胺液进行解析，获取再生贫胺液及二氧化碳；

冷却单元，所述冷却单元的一端与所述解析塔的顶部出口相连，用于冷却分离所述二氧化碳；

液化单元，所述液化单元与所述冷却单元的另一端相连，用于液化分离出的所述二氧化碳。

上述方案中，所述冷却单元包括：

第一空冷器，所述第一空冷器的一端与所述解析塔的出口相连；

第一冷却器，所述第一冷却器的一端与所述第一空冷器的另一端相连。

上述方案中，所述液化单元包括：

压缩机，所述压缩机的一端与所述第一冷却器的另一端相连；

干燥机，所述干燥机的一端与所述压缩机的另一端相连；

制冷机，所述制冷机的一端与所述干燥机的另一端相连。

上述方案中，所述装置还包括：

冷凝液分离罐，所述冷凝液分离罐的一端与所述吸收塔的第三端相连，用于储存分离后的冷凝液；

离心泵，所述离心泵的一端与所述冷凝液分离罐的另一端相连，所述离心泵的另一端与所述吸收塔底富胺液输送泵的回流管线相连。

上述方案中，所述装置还包括：

蒸汽凝液储槽，所述蒸汽凝液储槽的一端与所述第一换热器的第四端相连，用于储存所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热后的冷凝液；

所述蒸汽凝液储槽的另一端与脱盐水管线相连。

上述方案中，所述装置还包括：

第二空冷器，所述第二空冷器的一端与所述第二换热器的第三端相连，所述第二换热器的第四端与所述解析塔的第三端相连；

第二冷却器，所述第二冷却器的一端与所述第二空冷器的另一端相连，所述第二冷却器的另一端与所述吸收塔的第二端相连。

上述方案中，所述装置还包括：

富胺液回流管线，所述富胺液回流管线的一端连接在所述第一换热器与所述吸收塔之间的管线上；

所述富胺液回流管线的另一端连接在所述第二换热器与所述第二空冷器之间的管线上。

上述方案中，所述装置还包括：止回阀，所述止回阀安装在所述干燥机与所述制冷机之间的管线上。

上述方案中，所述富胺液回流管线上依次安装有第一闸阀、流量计、气动调节阀及第二闸阀。

上述方案中，所述装置还包括：气液分离部件，所述气液分离部件安装在液体产品装车泵入口处。

本实用新型提供了一种氧化碳捕集液化装置，所述装置包括：用于将所述二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液的吸收塔，所述吸收塔的第一端与二氧化碳气源相连；用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热的第一换热器，所述第一换热器的第一端与所述吸收塔的出口相连，所述第一换热器的第二端与再沸器的一端相连；用于利用所述解析塔中的高温贫胺液对一次换热后的所述富胺液进行二次换热的第二换热器，所述第二换热器的第一端与所述第一换热器的第三端相连，所述第二换热器的第二端与解析塔的第一端相连；用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液对所述富胺液进行解析，获取再生贫胺液及二氧化碳的解析塔，所述解析塔的第二端与所述再沸器的另一端相连；用于冷却分离所述二氧化碳的冷却单元，所述冷却单元的一端与所述解析塔的顶部出口相连；用于液化分离出的所述二氧化碳液化单元，所述液化单元与所述冷却单元的另一端相连；如此，所述第一换热器利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热，对所述富胺液进行升温，降低了对富胺液进行加热的蒸汽的使用量，同时节约了用于降低高温蒸汽凝液温度的循环水用量；且降温后的蒸汽凝液可以补充装置的脱盐水，进一步降低了脱盐水的用量，进而减少了在捕集液化二氧化碳时的能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的二氧化碳捕集液化装置整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的二氧化碳捕集液化装置局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的二氧化碳捕集液化装置的又一局部结构示意图。

附图标记说明：

1-吸收塔；2-第一换热器；3-再沸器；4-第二换热器；5-解析塔；6-冷凝液分离罐；7-离心泵；8-第一空冷器；9-第一冷却器；10-截止阀；11-第二空冷器 11；12-第二冷却器；13-蒸汽凝液储槽；14-减温水箱；21-压缩机；22-干燥机； 23-制冷机；24-液体CO₂储罐；25-气液分离部件；31-第一闸阀；32-流量计； 33-气动调节阀；34-第二闸阀。

具体实施方式

为了在捕集液化CO₂时，降低能耗，本实用新型提供了一种氧化碳捕集液化装置，所述装置包括：用于将所述二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液的吸收塔，所述吸收塔的第一端与二氧化碳气源相连；用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热的第一换热器，所述第一换热器的第一端与所述吸收塔的出口相连，所述第一换热器的第二端与再沸器的一端相连；用于利用所述解析塔中的高温贫胺液对一次换热后的所述富胺液进行二次换热的第二换热器，所述第二换热器的第一端与所述第一换热器的第三端相连，所述第二换热器的第二端与解析塔的第一端相连；用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液对所述富胺液进行解析，获取再生贫胺液及二氧化碳的解析塔，所述解析塔的第二端与所述再沸器的另一端相连；用于冷却分离所述二氧化碳的冷却单元，所述冷却单元的一端与所述解析塔的顶部出口相连；用于液化分离出的所述二氧化碳液化单元，所述液化单元与所述冷却单元的另一端相连。

下面通过附图及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种氧化碳捕集液化装置，如图1所示，所述装置包括：吸收塔1、第一换热器2、再沸器3、第二换热器4、解析塔5、冷却单元及压缩液化单元；其中，

所述吸收塔1的第一端与二氧化碳气源相连，用于将所述二氧化碳引入所述吸收塔，并与所述吸收塔1内的贫胺液进行反应生成富胺液；其中，所述二氧化碳气源为天然气制氢装置PSA出口的驰放气，驰放气中的主要成分为氢、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氩气等，本实施例中驰放气从吸收塔1的第一端(底部)流入吸收塔1内，驰放气中的CO₂与吸收塔1顶部进入的贫胺液进行反应后生成富胺液。

这里，驰放气中的其他组分进入冷凝液分液罐6进行分离冷凝。所述冷凝液分离罐6的一端与所述吸收塔1的第三端相连，用于储存分离后的冷凝液。

参见图1，为了回收分离后的冷凝液，减少系统脱盐水的补给，同时防止装置异常情况时带走循环胺液，所述装置还包括：离心泵7，所述离心泵7的一端与所述冷凝液分离罐的6另一端相连，所述离心泵7的另一端与所述吸收塔1的回流管线相连。具体地，所述离心泵7的另一端与富胺液输送泵的出口处最小的回流管线相连，通过此管线对冷凝液回收利用。

所第一换热器2的第一端通过管线与所述吸收塔1的出口相连，所述第一换热器2的第二端通过管线与再沸器3的一端相连，所述第一换热器2用于利用所述再沸器3内的高温蒸汽凝液与流入至所述第一换热器2内的所述富胺液进行一次换热，以对所述富胺液进行升温；所述第一换热器2可以为板式换热器。

所述第二换热器4的第一端通过管线与所述第一换热器2的第三端相连，所述第二换热器4的第二端通过管线与解析塔5的第一端相连，所述第二换热器4用于利用所述解析塔5中的高温贫胺液对一次换热后的所述富胺液进行二次换热，以对所述富胺液进一步升温直至预定的温度值后，所述富胺液流入解析塔5内进行解析；其中，所述第二换热器4具体为贫富胺液换热器。

所述解析塔5的第二端通过管线与所述再沸器3的另一端相连，用于利用所述再沸器3内通入的0.3MPa低压的高温蒸汽对所述富胺液进行加热升温，当升温至预设的解析温度时，二氧化碳可以从胺液中分离出来，同时获取再生贫胺液，并通过管线将再生贫胺液送入吸收塔1内进行循环使用。

所述冷却单元的一端与所述解析塔5的出口相连，用于冷却分离所述二氧化碳；所述液化单元与所述冷却单元的另一端相连，用于液化分离出的所述二氧化碳。分离出的液体水作为回流液经解析塔5顶的回流泵返回至解析塔5内。

再生后的贫胺液经解析塔5底部的输送泵输送至第二换热器4与来自吸收塔1的富胺液进行换热，贫胺液温度降至预定值时，进一步冷却后输送至吸收塔1顶部，再次利用。

这里，参见图1，所述冷却单元包括：第一空冷器8及第一冷却器9；其中，

所述第一空冷器8的一端与所述解析塔5的顶部出口相连，所述第一冷却器9的一端与所述第一空冷器8的另一端相连，用于对分离出的CO₂进行冷却分离。

参见图2，所述液化单元包括：压缩机21、干燥机22及制冷机23；其中，所述第一冷却器9的另一端与解析塔5顶部的分液罐相连，分液罐与所述压缩机21的一端相连；所述干燥机22的一端与所述压缩机21的另一端相连；所述制冷机23的一端与所述干燥机22的另一端相连，用于液化所述分离出的CO₂。所述制冷机23的另一端与液体CO₂储罐24相连。

这里，为了防止制冷机23紧急停机情况下，低温液体CO₂出现倒流进入到干燥机22出口管线甚至进入干燥塔内部，造成管线冻结和干燥塔内部分子筛结冰。参见图2，所述装置还包括：止回阀10，所述止回阀10安装在所述干燥机22与所述制冷机23之间的管线上。

进一步地，参见图1，贫胺液温度降至预定值时，对所述贫胺液进行进一步冷却时，所述装置还包括：第二空冷器11及第二冷却器12；其中

所述第二空冷器11的一端与所述第二换热器4的第三端相连，所述第二换热器4的第四端通过贫胺液管线与所述解析塔5的第三端相连；

所述第二冷却器12的一端与所述第二空冷器11的另一端相连，所述第二冷却器12的另一端与所述吸收塔1的第二端相连，从而将达到温度工艺指标的冷却后的贫胺液输送至吸收塔1内部。

进一步地，为了可以回收利用再沸器3内的高温蒸汽凝液与流入至所述第一换热器2内的所述富胺液进行一次换热后形成的冷凝液，参见图1，所述装置还包括：蒸汽凝液储槽13，所述蒸汽凝液储槽13的一端与所述第一换热器2 的第四端相连，用于储存所述再沸器3内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热后形成的冷凝液。

且所述蒸汽凝液储槽13的另一端通过管线与解析塔5顶部的分液罐底的回流泵入口管线相连，解析塔5回流泵的出口通过管线与脱盐水管线相连。另外，在蒸汽凝液储槽13的另一端通过管线与的解析塔5回流泵入口之间的管线上还设置有三通及截止阀。实际应用时，利用重力将凝液压至回流泵进口，通过回流泵增压将凝液输送至脱盐水管线中，进行补水。

并且，为了进一步减少脱盐水的使用量，降低生产成本，所述蒸汽凝液储槽13的另一端还通过管线与蒸汽减温水箱14相连，并在减温水箱入口处安装截止阀，在需要向减温水箱14补水时，打开截止阀，启动泵体即可向减温水箱 14内进行补水。这样利用蒸汽凝液替代脱盐水，可减少300Kg/小时脱盐水的补给，降低生产成本。

进一步地，为了提高二氧化碳的捕集率，参见图1，所述装置还包括：富胺液回流管线，所述富胺液回流管线的一端连接在所述第一换热器2与所述吸收塔1之间的管线上；所述富胺液回流管线的另一端连接在所述第二换热器3 与所述第二空冷器11之间的管线上。

具体地，参见图3，所述富胺液回流管线上依次安装有第一闸阀31、流量计32、气动调节阀33及第二闸阀34。

在正常运行下，打开第一闸阀31及第二闸阀34；通过气动调节阀33控制管线的流量。这样可以根据生产需求及时调整解析塔5内的富胺液的循环量，从而降低生产成本，并且回收至吸收塔1内的富胺液与高温贫胺液混合，可降低贫胺液的温度，从而降低第二空冷器11的电负荷和第二冷却器12的水负荷，达到节能降耗的目的。

另外，在将液体CO₂从液体CO₂储罐24底部出口装车泵入口段管线时，为了避免在外界环境温度升高是，液体CO₂出现气化，导致产品损失；及避免管线内存在气体在装车启动过程中导致机泵机械密封出现干磨，损坏机封；参见图2，所述装置还包括：气液分离部件25，所述气液分离部件25安装在液体产品装车泵入口处。原管道内的气化排放量全部返回至压缩机重新进行压缩液化；气体在进入泵壳之前已进行分离，不会再造成机泵机封出现干磨现象，延长了机封的使用寿命，节约了装置备品备件消耗，同时减少了装置产品排空损失量。

本实用新型提供的实施例至少带来的有益效果是：

本实用新型提供了一种氧化碳捕集液化装置，所述装置包括：吸收塔，所述吸收塔的第一端与二氧化碳气源相连，用于将所述二氧化碳引入所述吸收塔，并与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液；第一换热器，所第一换热器的第一端与所述吸收塔的出口相连，所述第一换热器的第二端与再沸器的一端相连，所述第一换热器用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热；第二换热器，所述第二换热器的第一端与所述第一换热器的第三端相连，所述第二换热器的第二端与解析塔的第一端相连，所述第二换热器用于利用所述解析塔中的高温贫胺液对一次换热后的所述富胺液进行二次换热；解析塔，所述解析塔的第二端与所述再沸器的另一端相连，用于利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液对所述富胺液进行解析，获取再生贫胺液及二氧化碳；冷却单元，所述压缩液化单元的一端与所述解析塔的顶部出口相连，用于冷却分离所述二氧化碳；液化单元，所述液化单元与所述冷却单元的另一端相连，用于液化分离出的所述二氧化碳；如此，所述第一换热器利用所述再沸器内的高温蒸汽凝液与所述富胺液进行一次换热，对所述富胺液进行升温，降低了对富胺液进行加热的蒸汽的使用量，同时节约了用于降低高温蒸汽凝液温度的循环水用量；且降温后的蒸汽凝液可以补充装置的脱盐水，进一步降低了脱盐水的用量，进而减少了在捕集液化二氧化碳时的能耗。

在实际运行中，若蒸汽凝液量大，富胺液换热温差在7℃左右，蒸汽凝液量中等负荷情况下换热温差在3～4℃左右，现增加第一换热器，提升富胺液温度，每小时可节约1～1.5吨蒸汽；蒸汽凝结水温度可从105℃降至50℃可节约循环水10t/h，降温后的蒸汽凝液代替系统内脱盐水补充，每小时可节约脱盐水 0.8吨。

同时，由于增加了富胺液的回流管道，可以调整进入解吸塔合适的流量以满足解吸需求，由之前的每吨产品CO₂生产需要消耗1.9吨蒸汽降低至1.5吨左右，降低了装置蒸汽消耗；并保持进入吸收塔的胺液循环量较大可使液体较多的覆盖填料层，胺液能够达到很好的吸收效果，避免液泛现象的发生；且自吸收塔底部出来的富胺液返回至吸收塔过程中，与高温贫胺液混合可降低贫胺液的温度，从而可使第二冷却器的电负荷降低27.3％。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。