适用于多种吸收工艺的碳捕集系统的制作方法

1.本实用新型涉及碳捕集技术领域，具体地涉及一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统。


背景技术：

2.化学吸收法是目前应用最广泛、最有效的co2捕集技术，混合型有机胺吸收剂是目前较为成熟、广泛使用的一类吸收剂。现有碳捕集工艺系统大多采用复合胺吸收工艺为基础进行设计建造。
3.由于有机胺本身的性质，这种类型的吸收剂存在再生能耗高，投资成本大等问题，在某些使用环境下其实用性受到一定的限制。相对于传统热解吸，相变吸收剂在吸收co2后会分成吸收较少co2的稀相和吸收较多co2的浓相，只需将吸收较多co2的浓相送入解吸塔进行解吸即可，吸收较少co2的稀相可直接循环利用，系统中需加热的溶液量显著减少，换热负荷降低，从而可以大幅减少吸收剂再生能耗。相对于传统的复合胺吸收工艺，相变吸收工艺在某些使用环境中存在优势。
4.目前工业上所使用的吸收剂仍以复合胺吸收工艺为主，复合胺吸收工艺无法满足两相吸收剂在吸收二氧化碳后分相再分离的要求。因此如何综合两种工艺，成为二氧化碳捕集系统改进亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了克服上述的技术问题。提供一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统，该系统在复合胺吸收工艺的基础上进行改进，使一套碳捕集装置既能够兼容复合胺吸收工艺又能够兼容相变吸收工艺。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统，其特征在于，该系统包括：吸收单元、第一贫富液换热单元、分离组合单元、第二贫富液换热单元、解吸单元和贫液冷却单元；所述分离组合单元包括：并联的相分离单元和复合胺旁路；其中，
7.所述吸收单元用于将烟气与吸收剂接触进行碳吸收，得到富碳吸收剂；
8.所述第一贫富液换热单元连通所述吸收单元、所述解吸单元，用于利用所述解吸单元流出的解吸气体和贫液加热所述富碳吸收剂，得到第一换热富碳吸收剂和第一换热贫液；
9.所述分离组合单元连通所述贫液冷却单元和所述第二贫富液换热单元，用于将所述第一换热富碳吸收剂经所述复合胺旁路送入所述第二贫富液换热单元、或经所述相分离单元得到送入所述贫液冷却单元的稀相和送入所述第二贫富液换热单元的富碳物相；
10.所述第二贫富液换热单元连通所述贫液冷却单元和所述解吸单元，用于利用所述第一换热贫液与所述第一换热富碳吸收剂或富碳物相进行换热，得到送入所述解吸单元的入塔物料和送入所述贫液冷却单元的第二换热贫液；
11.所述贫液冷却单元连通所述吸收单元，用于将所述稀相或所述第二换热贫液冷却后，返回所述吸收单元。
12.优选地，所述相分离单元包括依次连通的第一阀门、第一分离塔和浓相输送装置；所述复合胺旁路上设置有第二阀门。
13.优选地，所述系统设置所述第一阀门关闭且第二阀门打开，所述系统使用复合胺吸收剂，所述第一换热富碳吸收剂经所述复合胺旁路与所述第一换热贫液在所述第二贫富液换热单元中进行换热。
14.优选地，所述系统设置所述第一阀门打开且第二阀门关闭，所述系统使用双相吸收剂，所述第一换热富碳吸收剂在所述第一分离塔中进行相分离，得到所述稀相和富碳物相，所述富碳物相经所述浓相输送装置与所述第一换热贫液在所述第二贫富液换热单元中进行换热。
15.优选地，所述第一贫富液换热单元还设置有再生气出口，用于排出所述解吸气体与所述富碳吸收剂换热而得的再生气。
16.优选地，所述解吸单元用于将所述入塔物料与解吸蒸汽接触，得到所述解吸气体和贫液。
17.优选地，所述解吸单元选自填料塔，所述填料塔中的总塔板数为10-30块。
18.优选地，所述填料塔的进料位置位于第6块塔板、第7块塔板或第8块塔板中的任意一处，其中塔板数量的计量方式为从塔顶至塔底依次增加。
19.优选地，所述第一贫富液换热单元、所述贫液冷却单元或所述第二贫富液换热单元中的换热装置选自换热器，所述换热器至少为一个。
20.优选地，当所述第一贫富液换热单元、所述贫液冷却单元或所述第二贫富液换热单元中的换热器为两个以上时，所述换热器之间并联。
21.通过上述技术方案，本实用新型提供的一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统具有如下有益效果：
22.本实用新型通过设置分离组合单元，分离组合单元用于将第一换热富碳吸收剂经复合胺旁路送入第二贫富液换热单元、或经相分离单元得到送入贫液冷却单元的稀相和送入第二贫富液换热单元的富碳物相。实现了在一套碳捕集装置中既能够兼容复合胺吸收工艺又能够兼容相变吸收工艺。
附图说明
23.图1是本实用新型提供的一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统的结构示意图。
24.附图标记说明
25.1-吸收单元；2-富液泵；3-第一贫富液换热单元；4-第一阀门；5-第二阀门；6-第一分离塔；7-浓相输送装置；8-贫液冷却单元；9-贫液泵；10-第二贫富液换热单元；11-解吸单元；12-解吸气体；13-解吸用蒸汽；14-烟气；15-贫液；16-再生气。
具体实施方式
26.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各
个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
27.本实用新型提供的一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统，如图1所示，该系统包括：吸收单元1、第一贫富液换热单元3、分离组合单元、第二贫富液换热单元10、解吸单元11和贫液冷却单元8；所述分离组合单元包括：并联的相分离单元和复合胺旁路；其中，
28.所述吸收单元1用于将烟气14与吸收剂接触进行碳吸收，得到富碳吸收剂；
29.所述第一贫富液换热单元3连通所述吸收单元1、所述解吸单元11，用于利用所述解吸单元11流出的解吸气体12和贫液15加热所述富碳吸收剂，得到第一换热富碳吸收剂和第一换热贫液；
30.所述分离组合单元连通所述贫液冷却单元8和所述第二贫富液换热单元10，用于将所述第一换热富碳吸收剂经所述复合胺旁路送入所述第二贫富液换热单元10、或经所述相分离单元得到送入所述贫液冷却单元8的稀相和送入所述第二贫富液换热单元10的富碳物相；
31.所述第二贫富液换热单元10连通所述贫液冷却单元8和所述解吸单元11，用于利用所述第一换热贫液与所述第一换热富碳吸收剂或富碳物相进行换热，得到送入所述解吸单元11的入塔物料和送入所述贫液冷却单元8的第二换热贫液；
32.所述贫液冷却单元8连通所述吸收单元1，用于将所述稀相或所述第二换热贫液冷却后，返回所述吸收单元1。
33.本实用新型中，一套装置既需要满足复合胺吸收工艺的条件又需要满足相变吸收工艺的条件，由于富含二氧化碳的有机胺腐蚀性比常规复合胺腐蚀性大，本实用新型中，第一分离塔6至进解吸单元11前的输送管道均采用不锈钢管道，其余输送富含高浓度二氧化碳物料的管道和设备，包括第一分离塔6的旁路管道，可使用防腐内衬。
34.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述相分离单元包括依次连通的第一阀门4、第一分离塔6和浓相输送装置7；所述复合胺旁路上设置有第二阀门5。
35.本实用新型中，在运行相变工艺时，富碳物相粘度较大，通过在第一分离塔6后加装浓相输送装置7，能够顺利将富碳物相经第二贫富液换热单元10输送至解吸单元11。
36.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述系统设置所述第一阀门4关闭且第二阀门5打开，所述系统使用复合胺吸收剂，所述第一换热富碳吸收剂经所述复合胺旁路与所述第一换热贫液在所述第二贫富液换热单元10中进行换热。
37.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述系统设置所述第一阀门4打开且第二阀门5关闭，所述系统使用双相吸收剂，所述第一换热富碳吸收剂在所述第一分离塔6中进行相分离，得到所述稀相和富碳物相，所述富碳物相经所述浓相输送装置7与所述第一换热贫液在所述第二贫富液换热单元10中进行换热。
38.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述第一贫富液换热单元3还设置有再生气出口，用于排出所述解吸气体12与所述富碳吸收剂换热而得的再生气16。
39.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述解吸单元11用于将所述入塔物料与解吸蒸汽接触，得到所述解吸气体12和贫液15。
40.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述解吸单元11选自填料塔，所述填料塔中的总塔板数为10-30块。
41.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述填料塔的进料位置位于第6块塔板、第7块塔板或第8块塔板中的任意一处，其中塔板数量的计量方式为从塔顶至塔底依次增加。
42.现有解吸单元中的解吸装置，既可以使用填料塔，也可以采用板式塔，本实用新型中为在两种吸收工艺中均实现较好的解吸效果选用填料塔。经过模拟计算，填料塔的进料位置位于第6块塔板、第7块塔板或第8块塔板中的任意一处时解吸效果较好。
43.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，所述第一贫富液换热单元3、所述贫液冷却单元8或所述第二贫富液换热单元10中的换热装置选自换热器，所述换热器至少为一个。
44.本实用新型提供的具体实施方式中，优选地，当所述第一贫富液换热单元3、所述贫液冷却单元8或所述第二贫富液换热单元10中的换热器为两个以上时，所述换热器之间并联。
45.本实用新型中，第一贫富液换热单元3、贫液冷却单元8或第二贫富液换热单元10中的换热装置可以设置为多个，各个换热装置之间并联可进一步强化换热装置的换热效果。
46.以下结合本实用新型提供的图1所示的系统，说明本实用新型中一种适用于多种吸收工艺的碳捕集系统的工艺操作。
47.烟气14进入吸收单元1后与贫液泵9送入的吸收剂在吸收单元1内接触，吸收剂充分吸收烟气14中的二氧化碳后转变为富碳吸收剂。富液泵2将富碳吸收剂送入第一贫富液换热单元3中，第一贫富液换热单元3利用解吸单元11流出的解吸气体12和贫液15加热富碳吸收剂，得到第一换热富碳吸收剂、第一换热贫液和再生气16，再生气16去往压缩液化工段。
48.当系统中使用复合胺吸收剂时，此时分离组合单元中的相分离单元不运行，可通过关闭第一阀门4切断第一换热富碳吸收剂进入相分离单元的路径。打开第二阀门5，第一换热富碳吸收剂经设置有第二阀门5的复合胺旁路送入第二贫富液换热单元10。
49.当系统中使用相变吸收剂时，关闭第二阀门5，打开第一阀门4，相分离单元正常运行，第一换热富碳吸收剂进入相分离单元进行粗分离，得到富碳物相和稀相，稀相进入冷却单元8，富碳物相经浓相输送装置7进入第二贫富液换热单元10。
50.第二贫富液换热单元10利用第一换热贫液加热分离组合单元流出的第一换热富碳吸收剂或富碳物相，得到入塔物料和第二换热贫液，第二换热贫液输送入贫液冷却单元8中。
51.入塔物料在解吸单元11中与解吸用蒸汽13接触完成解吸，得到解吸气体12和贫液15。
52.贫液冷却单元8，分别与吸收单元1、第一分离塔6和第二贫富液换热单元10连接，用于将第二换热贫液和稀相冷却后返回所收单元1中。
53.本实用新型中对复合胺吸收剂和相变吸收剂无特殊要求，市售常规吸收剂即可，例如：相变吸收剂的种类可选含纳米颗粒的相变吸收剂，可包括醇胺类吸收剂、胺类吸收剂、纳米颗粒以及水。吸收剂组配包括25％～65％的协萃剂、5％～45％的有机胺、0％～8％的助剂、余量为水。相变吸收剂中的消泡剂可选用有机硅氧烷或脂肪醇；抗氧化剂可选用酒
石酸钠、酒石酸钾或硫代硫酸钠；缓蚀剂可选用硝酸盐、铬酸盐或钼酸盐。复合胺物料组配为乙醇胺和活化剂，比例为1～4：1，其中，活化剂为哌嗪、乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的一种或多种混合物。
54.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。