专利名称：一种高效的CO<sub>2</sub>捕集系统的制作方法
技术领域：
本发明属于洁净煤发电技术领域，涉及一种高效的CO2捕集系统。
背景技术：
以气候变化为核心的全球环境问题日益严重，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。在众多温室气体减排方案中，碳捕集与封存技术是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术，有望实现化石能源使用的CO2低碳排放。CO2捕集过程是通过各种吸收液在一定压力下通过物理化学过程将CO2吸收，然后
通过加热的方法将CO2解吸出来，根据后续要求进行进一步加工。因此，CO2的捕集是一个消耗蒸汽电等能源的过程，无论是燃烧前还是燃烧后CO2捕集系统，降低系统能耗的有效方法是尽量增大吸收液对CO2的吸收，提高系统CO2捕集率，减少蒸汽等公用工程的消耗，这样就可以降低捕集每吨CO2的能量消耗，达到节能的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效的CO2捕集系统，该系统CO2捕集率高，能耗低，能够实现洁净煤发电系统的低碳排放。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种高效的CO2捕集系统，包括由下部半贫液段和上部贫液段两段垂直串联组成的两段式吸收塔1，含CO2气体入口位于两段式吸收塔I的半贫液段下方，两段式吸收塔I底部富液出口接常压解吸塔5的顶部入口，常压解吸塔5底部出液口接两段式吸收塔I半贫液段上部入液口，常压解吸塔5底部出液口还接再生塔12顶部入液口，再生塔12接有重沸器13，再生塔12的底部出液口接两段式吸收塔I贫液段上方的入液口，再生塔12的顶部出气口接常压解吸塔5，常压解吸塔5的顶部出气口接至CO2提纯和压缩液化系统，两段式吸收塔I的顶部出气口接粗氢回收系统。所述两段式吸收塔I的顶部出气口依次接有脱碳气冷却器2和脱碳分液器3，常压解吸塔5的顶部出气口依次接有CO2气冷却器6和CO2气分液器7，脱碳分液器3和CO2气分液器7排出的液体全部送至底层溶液槽16，再由溶液泵15送到常压解吸塔5顶部入液□。所述两段式吸收塔I底部富液出口与常压解吸塔5的顶部入口之间的通道上设置贫富液换热器4，再生塔12的底部出液口与两段式吸收塔I贫液段上方的入液口之间的通道也经过贫富液换热器4，实现贫液与富液的热量交换。所述两段式吸收塔I中的贫液与液储槽17中的溶液相同，均为质量浓度40%的MDEA溶液，半贫液是吸收CO2和H2S的富液经常压闪蒸放出部分酸性气体后的MDEA的溶液，所述贫液中还可以加入质量分数广5%的活化剂如R2ML本发明的有益效果是
I.采用两段式布置的吸收塔，通过半贫液段70 80%的吸收液半贫液将气体中的大部分CO2吸收，然后利用20 30%的贫液彻底吸收剩余的CO2,达到对CO2的高吸收率。这一布置能够减少吸收液的消耗，降低运行费用。2.采用常压解吸与溶液再生解吸相结合的方法，提高CO2回收率，降低蒸汽消耗，而且这一方法可使再生塔的设备尺寸大大降低。3.采用本发明提供的系统可应用一乙醇胺吸收液吸收燃煤电站或天然气联合循环电站烟道气的CO2，可应用N-甲基二乙醇胺(MDEA)或聚乙二醇二甲醚溶液(NHD)吸收含碳燃料水汽变换后产生的CO2。
附图是本发明捕集系统示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。如附图所示，本发明的系统包括两段式吸收塔1，脱碳气冷却器2，脱碳分液器3，贫富液换热器4，常压解吸塔5，CO2气冷却器6，CO2气分液器7，半贫液泵8，常压泵9，第一换热器10，半贫液过滤器11，再生塔12，重沸器13，贫液过滤器14，容液泵15，溶液地槽16，溶液储槽17，贫液泵18，第二换热器19。其中两段式吸收塔I由两段吸收塔垂直串联组成，下部为半贫液段，上部为贫液段。贫液为质量浓度40%的MDEA溶液，其中加有质量分数f 5%的活化剂R2NH,半贫液是吸收CO2和H2S的富液经常压闪蒸放出部分酸性气体后的MDEA的溶液。贫液段吸收液量占吸收液总量的20 30%，半贫液段吸收液占吸收液总量的70 80%，这一结构可减少溶液的消耗量。含CO2气体入口位于两段式吸收塔I的半贫液段下方，含CO2气体从该入口进入半贫液段，之后自下而上运动，先与半贫液形成逆流接触，在填料的表面上发生传质传热反应，大部分的CO2在此被吸收，气体继续向上进入贫液吸收段，在贫液作用下，剩余CO2绝大部分被吸收。两段式吸收塔I的顶部出气口依次通过脱碳气冷却器2和脱碳分液器3接粗氢回收系统，出两段式吸收塔I的气体经脱碳气冷却器2、脱碳分液器3后送到界外根据后续要求进一步处理。两段式吸收塔I底部富液出口接常压解吸塔5的顶部入口，常压解吸塔5底部出液口接两段式吸收塔I半贫液段上部入液口，常压解吸塔5底部出液口还接再生塔12顶部入液口，再生塔12的底部出液口接两段式吸收塔I贫液段上方的入液口。其中两段式吸收塔I底部富液出口与常压解吸塔5的顶部入口之间的通道上设置贫富液换热器4，再生塔12的底部出液口与两段式吸收塔I贫液段上方的入液口之间的通道也经过贫富液换热器4，实现贫液与富液的热量交换。从两段式吸收塔I底部富液出口出来的富液一般还需经减压阀降至0. 3Mpa，经来自再生塔12底部出液口所排出的贫液在贫富液换热器中进行贫富液热量交换后，再进入常压解吸塔5，在其中利用溶液的物理吸收特性将大部分的CO2解吸出来，溶液向下流动变为半贫液，并从常压解吸塔5底部出液口出来分为两部分大部分的半贫液直接经过半贫液泵8增压送到两段式吸收塔I的半贫液段上部，剩余部分由常压泵9升压并由第一换热器10换热后在半贫液过滤器11中进行过滤，过滤后自再生塔12的顶部入液口送至再生塔12中。再生塔12接有重沸器13，再生塔12的顶部出气口接常压解吸塔5。在再生塔12中，溶液自上而下流动，与重沸器13来的水蒸汽接触，使溶液中剩余的CO2全部解吸出来，达到彻底再生的目的，出再生塔12底部的贫液依次由贫富液换热器4进行热交换、贫液泵18进行加压、第二换热器19进行水冷却后，送至两段式吸收塔I的贫液段上部。常压解吸塔5的顶部出气口依次通过CO2气冷却器6和CO2气分液器7接CO2提纯和压缩液化系统，出常压解吸塔5顶部的气体在CO2气冷却器6中进行水冷却、在CO2气分液器7中进行分液后，得到高浓度的CO2气体并送往CO2提纯和压缩液化系统。上述脱碳分液器3和CO2气分液器7排出的液体全部送至底层溶液槽16，再通过溶液泵15将液体经贫液过滤器14过滤后由常压解吸塔5顶部入液口送入至常压解吸塔5，以保持系统水平衡，系统损失的水分由界外来的脱盐水补充，可在贫液过滤器14通路上接溶液储槽17以进行溶液浓度的调节，液储槽17中的溶液即两段式吸收塔I中的贫液。经过以上步骤，利用贫液-半贫液吸收方法CO2的脱除率可达99%以上，而CO2的解吸过程采用常压解吸与溶液再生解吸相结合的方法，提高了 CO2回收率，降低了蒸汽消耗。本发明利用贫液-半贫液吸收提高CO2捕集率的方法既可用于燃煤电站、天然气联合循环电站烟道气CO2的捕集，也可应用于整体煤气化联合循环系统产生的煤气合成气的燃烧前CO2捕集。还可应用一乙醇胺吸收液吸收燃煤电站或天然气联合循环电站烟道气的CO2捕集，以及N-甲基二乙醇胺(MDEA)或聚乙二醇二甲醚溶液(NHD)吸收含碳燃料水汽变换后产生的CO2捕集。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种高效的CO2捕集系统，其特征在于，包括由下部半贫液段和上部贫液段两段垂直串联组成的两段式吸收塔(I)，含CO2气体入口位于两段式吸收塔(I)的半贫液段下方，两段式吸收塔(I)底部富液出口接常压解吸塔(5)的顶部入口，常压解吸塔(5)底部出液口接两段式吸收塔(I)半贫液段上部入液口，常压解吸塔(5)底部出液口还接再生塔(12)顶部入液口，再生塔(12)接有重沸器(13)，再生塔(12)的底部出液口接两段式吸收塔(I)贫液段上方的入液口，再生塔(12)的顶部出气口接常压解吸塔(5)，常压解吸塔(5)的顶部出气口接至CO2提纯和压缩液化系统，两段式吸收塔(I)的顶部出气口接粗氢回收系统。
2.根据权利要求I所述高效的CO2捕集系统，其特征在于，所述两段式吸收塔(I)的顶部出气口依次接有脱碳气冷却器(2)和脱碳分液器(3)，常压解吸塔(5)的顶部出气口依次接有CO2气冷却器(6 )和CO2气分液器(7 )，脱碳分液器(3 )和CO2气分液器(7 )排出的液体全部送至底层溶液槽(16 )，再由溶液泵(15 )送到常压解吸塔(5 )顶部入液口。
3.根据权利要求I所述高效的CO2捕集系统，其特征在于，所述两段式吸收塔(I)底部富液出口与常压解吸塔(5)的顶部入口之间的通道上设置贫富液换热器(4)，再生塔(12)的底部出液口与两段式吸收塔(I)贫液段上方的入液口之间的通道也经过贫富液换热器(4),实现贫液与富液的热量交换。
4.根据权利要求I所述提高CO2捕集率的装置，其特征在于，所述两段式吸收塔(I)中的贫液与液储槽(17)中的溶液相同，均为质量浓度40%的MDEA溶液，半贫液是吸收CO2和H2S的富液经常压闪蒸放出部分酸性气体后的MDEA的溶液。
5.根据权利要求4所述提高CO2捕集率的装置，其特征在于，所述贫液中加入有质量分数I 5%的活化剂。
6.根据权利要求5所述提高CO2捕集率的装置，其特征在于，所述活化剂为R2ML
全文摘要
一种高效的CO2捕集系统，包括由下部半贫液段和上部贫液段两段垂直串联组成的两段式吸收塔，含CO2气体入口位于两段式吸收塔的半贫液段下方，两段式吸收塔底部富液出口接常压解吸塔的顶部入口，常压解吸塔底部出液口接两段式吸收塔半贫液段上部入液口，常压解吸塔底部出液口还接再生塔顶部入液口，再生塔接有重沸器，再生塔的底部出液口接两段式吸收塔贫液段上方的入液口，再生塔的顶部出气口接常压解吸塔，常压解吸塔的顶部出气口接至CO2提纯和压缩液化系统，两段式吸收塔的顶部出气口接粗氢回收系统，本发明通过半贫液-贫液方法提高CO2捕集率，采用常压解吸与溶液再生解吸相结合提高CO2回收率，实现了洁净煤发电系统的低碳排放。
文档编号B01D53/18GK102784546SQ20121027547
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者任永强, 夏军仓, 张瑞云, 徐越, 李晨, 王保民, 程健, 许世森 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司