一种水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置及方法与流程

文档序号:12146431阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置,其特征在于,该装置包括依次连通的气源、流量分配器、气体流量计、设有两个吸入液体入口的文丘里射流单元、管式水合物反应单元、气液固三相分离单元、第一浆液泵、顶端设有稳压阀的水合物分解单元、第二浆液泵、顶端设有安全阀的溶液饱和罐,此外还包括依次连通的化学吸收塔、第二耐腐蚀泵、热交换器、再生塔、第三耐腐蚀泵、装有CO2的化学吸收剂的储液罐;所述储液罐经第一耐腐蚀泵跟化学吸收塔的上部连通,形成一个回路;所述流量分配器跟溶液饱和罐的底部入口连通,所述溶液饱和罐的底部出口依次经液相质量流量计、第九截止阀跟文丘里射流单元的两个吸入液体入口连通;所述气液固三相分离单元顶端设有安全阀,所述气液固三相分离单元依次经第三单向气阀、第二稳压阀、第四单向气阀跟化学吸收塔的下部连通;所述化学吸收塔的上部经第五单向气阀与设有安全阀的氢气收集罐连通;所述再生塔还跟水合物分解单元连通,再生后的二氧化碳气体进入水合物分解单元与分解后的二氧化碳混合后进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置,其特征在于,所述文丘里射流单元从左到右包括文丘里射流器主体段、渐缩段、喉管段和扩散段,所述文丘里射流器主体段长度为250mm,管径与管式水合物反应单元的管径相同,喉管段最窄处到扩散段出口处的距离为80~100mm;所述文丘里射流单元设有两个吸入液体入口,其中一个吸入液体入口设在距离喉管段最窄处偏入口段30~50mm处,跟连接溶液饱和罐的管路经第九截止阀连通;另一个吸入液体入口设于喉管段最窄处,跟连接溶液饱和罐的管路依次经球阀和第九截止阀连通;所述文丘里射流器主体段入口处设有长度为100~120mm的拉瓦尔喷管,拉瓦尔喷管大喇叭口的最大外径与管式水合物反应单元的管径相同,拉瓦尔喷管小喇叭口的最大直径为大喇叭口直径的1/2,拉瓦尔喷管中部最窄处的直径为大喇叭口直径的1/6。

3.根据权利要求1或2所述的水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置,其特征在于,所述管式水合物反应单元由三段直管段和二段弯管组成,在三段直管段上分别连接有温度传感器和压力传感器,所述管式水合物反应单元和溶液饱和罐外部设有水冷夹套,管式水合物反应单元和溶液饱和罐的温度由外部冷机控制。

4.根据权利要求1或2所述的水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置,其特征在于,气源、流量分配器间设有第一单向气阀;所述气液固三相分离单元、第一浆液泵、顶端设有稳压阀的水合物分解单元、第二浆液泵、顶端设有安全阀的溶液饱和罐相互之间分别设有第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀;热交换器、再生塔、第三耐腐蚀泵相互之间分别设有第七截止阀、第八截止阀;储液罐、第一耐腐蚀泵、化学吸收塔相互之间分别设有第六截止阀、第五截止阀;流量分配器跟溶液饱和罐的底部入口间设有第十截止阀。

5.一种水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离方法,其特征在于,利用权利要求1-4中任一权利要求所述水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离装置,包括以下步骤:

(1)IGCC合成气在流量分配器的作用下一方面向溶液饱和罐中鼓入气体对添加有促进水合物形成的添加剂的水合物反应液进行预饱和,并使溶液饱和罐维持着3-5MPa的压力,所述预饱和采用底部鼓泡的形式进行;另一方面,IGCC合成气在流量分配器分配后流经文丘里射流单元;同时,溶液饱和罐的饱和溶液在文丘里射流单元的作用下射流与流经的气体混合雾化后进入管式水合物反应单元生成水合物浆液,控制管式水合物反应单元及饱和溶液罐的温度为0-10℃之间,压力为3-6MPa;

(2)步骤(1)生成的水合物浆液由管式水合物反应单元流出,进入气液固三相分离单元,得到的水合物及其浆液由气液固三相分离单元下部流出,在第一浆液泵的作用下进入水合物分解单元,分解后的二氧化碳经过第一稳压阀进行后续处理,分解后的水在第二浆液泵提供动力的基础上回到溶液饱和罐进行重复使用;经气液固三相分离单元分离后的剩余气体中二氧化碳摩尔浓度处于6%-17%之间,所述剩余气体经第二稳压阀从化学吸收塔的下部进入,与由储液罐流出的从化学吸收塔的上部流入的CO2的化学吸收剂在塔中充分接触,脱除了二氧化碳的气体由化学吸收塔上部流出进入氢气收集罐,收集的氢气浓度为95%-99%;吸收了二氧化碳的化学吸收液在第二耐腐蚀泵的作用下经过与热交换器换热,在再生塔内进行气提再生,气提再生的温度控制在100-150℃之间,再生后的二氧化碳气体进入水合物分解单元与分解后的二氧化碳混合后进行后续处理,再生后的化学吸收液在第三耐腐蚀泵的作用下进入储液罐重新利用。

6.根据权利要求5所述水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离方法,其特征在于,所述促进水合物形成的添加剂选自四氢呋喃、四丁基溴化铵、环戊烷中的一种或两种以上。

7.根据权利要求6所述水合物法联合化学吸收法的CO2气体分离方法,其特征在于,所述CO2的化学吸收剂选自乙醇胺或者N-甲基二乙醇胺。

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