一种烟气二氧化碳捕集工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于环保节能【技术领域】，提供一种操作简单、造价低廉的用于工艺气体余热回用的二氧化碳捕集工艺，其特征在于采用电除尘的方法分离原料气中的灰尘，并利用高温烟气余热副产蒸汽用于装置的再沸器加热；采用加热膨胀驱动透平机发电的方式利用再生塔顶气余热，所发电可满足整个净化系统的动设备供电。使得整个装置和传统工艺相比，再沸器能耗降低15-25%，动设备无需其他外供能源。
【专利说明】一种烟气二氧化碳捕集工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于环保节能【技术领域】，涉及一种工业脱碳工艺余热的综合利用，是一种节能优化技术。
【背景技术】
[0002]CO2的捕集、利用及封存(CXUS)是目前国际社会关注的热点课题。CO2的捕集技术是CXUS的首要环节，对控制CO2排放具有至关重要的作用。
[0003]以MDEA、MEA、AMP为代表的有机胺系列溶剂被广泛用于烟道气二氧化碳捕集工艺流程中(US4336233A，CN92113637.4)。在胺法脱碳过程中，再生能耗占总运行成本的三分之二以上，在温室气体排放日益严重的今天，如何有效地降低再生能耗，成为降低二氧化碳捕集成本，更好地推广大范围二氧化碳捕集技术的关键问题。
[0004]专利ZL01134103.3提出了一种用于回收低分压二氧化碳的复合胺溶液，使用该溶液可在传统MEA工艺的基础上，蒸汽消耗下降12-40%，胺耗下降30-80% ;在研究再生能耗更低的吸收溶剂的同时，通过工艺优化，综合利用各种热能，降低总体能耗，也是该技术推广面临的一个重要问题，专利WO 2007/012143提出了采用热泵加热原料气用于溶液再生的工艺。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一套操作简单、造价低廉的用于工艺气体余热回用的二氧化碳捕集工艺，能够实现原工艺气体余热的综合利用，较大幅度的降低捕集操作的能耗和电耗。
[0006]本发明的主要技术方案:烟气二氧化碳捕集工艺，其特征在于，采用电除尘的方法分离原料气中的灰尘，并利用高温烟气(180-280°C )余热副产蒸汽用于装置的再沸器加热；采用加热膨胀驱动透平机发电的方式利用再生塔顶气余热，所发电可满足整个净化系统的动设备供电。使得整个装置和传统工艺相比，再沸器能耗降低15-25%，除再沸器加热所需蒸汽外，动设备无需其他外供能源。
[0007]一般地，本发明工艺所需设备主要包括电除尘设备、副产蒸汽的换热器、透平机、吸收塔、再生塔、煮沸器、其他换热器、泵等设备。
[0008]所述高温(180-280°C )的含二氧化碳气体首先进入电除尘装置，除尘后再进入换热器产生低压蒸汽，低压蒸汽进入第一级溶液煮沸器用于加热溶液，加热后的溶液再进入溶液第二级再沸器加热再生。经过副产蒸汽的换热器后，烟气降温到120-140°C，进入换热器用于加热出再生塔的富液，降温到95°C，之后进入下一个换热器，用于加热锅炉水，并降温到50°C，然后再进入吸收塔进行脱碳吸收。这样充分利用了原料烟气的余热，可节约再沸器蒸汽15-25%。
[0009]所述从再生塔顶出来的90-99°C的再生气通过换热器加热氯氟烃，使之气化增压后膨胀，推动透平机发电，做功后的氯氟烃气体温度和压力下降，再经过冷却器后液化，然后经过泵再循环到换热器重新加热气化。这一再生气余热利用可过程可用于发电，所产生的电能可供给系统中的贫液泵和富液泵以及回流泵等设备的动力使用。
[0010]所述的氯氟烃，选用的是沸点在25-65 °C范围内的小分子氯氟烃，如C2H5CUCH2CL2, C2CLF5, CCL3F, C2H4F2, CHCL2F 中的一种或多种。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1为本发明实施例工艺流程示意图。
[0012]图中，1-二氧化碳气体，2-电除尘装置，3-换热器，4-富液预热器，5-锅炉水加热器，6-吸收塔，7-富液泵，8-贫富液换热器，9-再生塔，10-贫液泵，11-贫液冷却器，12-再生气冷却器，13-冷凝水回流泵，14-第一级溶液煮沸器，15-第二级溶液煮沸器，16-蒸汽冷凝水进水，17-低压蒸气，18-蒸汽冷凝水出水，19-蒸汽进，20-冷凝水出，21-再生气，22-氯氟烃带压蒸汽，23-透平机，24-低压氯氟烃，25-冷却器，26-液态氯氟烃，27-循环泵，28-液态氯氟烃回换热器，29-锅炉水进，30-预热后的锅炉水，31-再生气出，32-冷却水进，33-冷却水出，34-原料气进分离器，35-分离器，36-冷凝水出。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例和附图对本发明工艺加以详细描述。
[0014]实施例:本实施例工艺附图1所示，其过程如下:
高温(250°C)的含二氧化碳气体I首先进入电除尘装置2，除尘后再进入换热器3，换热后产生低压蒸汽，低压蒸汽进入第一级溶液煮沸器14，加热溶液，加热后的溶液再进入溶液第二级再沸器24加热再生。经过副产蒸汽的换热器后，烟气降温到130°C，进入换热器4用于加热出再生塔的富液，降温到95°C，之后进入换热器5，用于加热锅炉水，并降温到50°C，然后再进入吸收塔6进行吸收。这样充分利用了原料烟气的余热，可节约再沸器蒸汽。同时比传统工艺少了水洗塔和水洗循环泵等设备，减少了设备投资，降低了运行成本。
[0015]从再生塔9顶出来的98°C的再生气通过换热器12加热氯氟烃，使之气化增压后膨胀，推动透平机23发电，做功后的氯氟烃气体温度和压力下降，再经过冷却器25后液化，然后经过泵27再循环到换热器12重新加热气化。这一再生气余热利用过程可用于发电，所产生的电能可供给系统中的贫液泵10和富液泵7以及回流泵13等设备的动力使用。
[0016]应用案例
某装置原料气250°C，体积流量每小时43000标方，含二氧化碳12%，水蒸气11%，氧气
5.3%，其余为氮气，经过上述工艺处理后，可副产蒸汽1.8吨/小时，再沸器蒸汽消耗量8.2吨/小时；该装置再生气流量6200标立方每小时，温度98度，通过换热器加热CCL3F气化膨胀，使之推动透平发电的工艺以后，每小时发电120千瓦时，可同时满足整个系统中的贫液泵、富液泵以及回流泵等设备的动力使用。
[0017]比较例
某装置原料气250°C，体积流量每小时43000标方，含二氧化碳12%，水蒸气11%，氧气
5.3%，其余为氮气，原料气热能不进行利用，直接经冷却循环水冷却至50°C，分离冷凝水后进入吸收塔，再生气余热也不进行利用，其余操作与实施例相同，该条件下再沸器蒸汽消耗量10吨/小时，同时需要动设备供电105千瓦时。[0018]通过对比可以看出，本发明所提供的工艺可以把蒸汽消耗从10吨/小时降低到
8.2吨/小时，减少再生能耗18%，另外发电120千瓦时，满足动设备供电需求，节能降耗效
果明显。
【权利要求】
1.一种烟气二氧化碳捕集工艺，其特征在于，在高温烟气进吸收塔前，采用电除尘的方法分离原料气中的灰尘，并利用高温烟气余热副产蒸汽为装置的再沸器提供热量；在再生塔顶，利用再生塔顶的再生气加热低沸点介质，使之升温膨胀后做功驱动透平机发电，所发电满足整个净化系统的动设备供电。
2..如权利要求书I所述的工艺，其特征在于高温烟气首先进入电除尘装置，除尘后再进入换热器产生低压蒸汽，低压蒸汽进入第一级溶液煮沸器用于加热溶液，加热后的溶液再进入溶液第二级再沸器加热再生；经过副产蒸汽的换热器后，蒸汽用于再生塔底的再沸器加热，烟气降温到120-140°C，进入换热器用于加热出再生塔的富液，降温到95°C，之后进入下一个换热器，用于加热锅炉水，并降温到50°C，然后再进入吸收塔进行脱碳吸收。
3.如权利要求书I所述的工艺，其特征在于从再生塔顶出来的90-99°C的再生气通过换热器加热氯氟烃，使之气化增压后膨胀，推动透平机发电，做功后的氯氟烃气体温度和压力下降，再经过冷却器后液化，然后经过泵再循环到换热器重新加热气化。
4.如权利要求书3所述的工艺，其特征在于所述氯氟烃选用沸点在25-65°C范围内的小分子氯氟烃。
5.如权利要求书3或4所述的工艺，其特征在于所述氯氟烃选用C2H5CUCH2CL2、C2CLF5、CCL3F, C2H4F2, CHCL2F 中的一种或多种。
【文档编号】F22B1/18GK103566712SQ201210277347
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】毛松柏, 汪东, 江洋洋, 叶宁, 陈曦, 黄汉根 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院