具有堆叠部分的基于冷氨的二氧化碳减排系统的制作方法

本发明的实施方案整体涉及用于减少来自烟道气或其他二氧化碳源的二氧化碳排放的技术，并且更具体地涉及用于基于氨的二氧化碳减排(即，用于从烟道气中移除二氧化碳)的系统和方法。

背景技术：

1、世界上使用的大部分能量来源于含有碳和氢的燃料诸如煤、石油和天然气(化石燃料)的燃烧。除了碳和氢之外，这些燃料还含有氧、水分和污染物诸如灰分、硫(通常呈硫氧化物的形式，称为sox)、氮化合物(通常呈氮氧化物的形式，称为nox)、氯、汞和其他微量元素。

2、关于燃烧期间释放在大气中的污染物的破坏作用的认识触发了对来自发电厂、精炼厂和其他工业过程的排放实施越来越严格的限制。对于此类设备的操作者而言，实现污染物的接近零排放的压力增加。

3、在用于发电或用于生产水泥、钢和玻璃、蒸汽、加热介质和氢气等材料的燃料(例如，煤、石油、泥炭、废物、生物燃料、天然气等)的燃烧中，产生了热烟道气流。除了其他污染物质之外，热烟道气含有大量二氧化碳(co2)，其导致所谓的温室效应和相关的全球温度升高。

4、已经开发出旨在减少污染物排放的许多系统和工艺。这些系统和工艺包括但不限于脱硫系统、颗粒过滤器以及使用从烟道气中吸收污染物的一种或多种吸附剂。吸附剂的示例包括但不限于活性炭、氨、石灰石等。

5、已经表明氨有效地从烟道气流中移除二氧化碳以及其他污染物，诸如二氧化硫和氯化氢。在一个特定的应用中，用氨从烟道气流中吸收和移除二氧化碳在低温下进行，例如在0℃与20℃之间。这些系统基于所谓的冷氨工艺(简称为cap)。为了保护系统的效率并符合排放标准，期望将氨保留在烟道气流处理系统内，即不应将氨释放到大气中。

6、在现有技术的cap系统中，在已经在二氧化碳吸收器中从烟道气流中移除co2之后，烟道气含有从二氧化碳吸收器中使用的溶剂中放出的大量氨。为了限制氨损失，cap技术的特征在于所谓的氨洗涤部分(nh3洗涤)，也称为氨水洗涤部分。氨水洗涤部分或nh3洗涤部分包括填充床塔，在填充床塔中，烟道气与水流直接接触。然后，离开nh3水洗涤部分的富氨水在专用塔系统(即汽提器塔)中再生，在汽提器塔中，水和氨被分离。水被路由回到nh3水洗涤部分，氨被再循环回到二氧化碳吸收器。

7、直接接触式加热器是加热流出nh3水洗涤部分的烟道气的另一个塔。这具有两个效果：产生在直接接触式冷却器中使用的冷水流；以及将烟道气加热至其在烟囱处分散所需的最低温度。馈送到直接接触式加热器的水来自直接接触式冷却器。

8、当前的cap技术仍有待于进一步发展以实现更高的效率，例如，在减少所需的空间和系统或工厂的部件的数量或减少投资成本方面。

技术实现思路

1、本文公开了一种基于冷氨的二氧化碳去除系统，该系统包括直接接触式冷却器，该直接接触式冷却器适于接收和冷却含有气态二氧化碳的烟道气。该系统还包括二氧化碳吸收器，该二氧化碳吸收器设置在直接接触式冷却器的下游并且流体耦合到该直接接触式冷却器。二氧化碳吸收器适于接收来自直接接触式冷却器的经冷却的烟道气，并经由基于氨的贫co2溶液从该烟道气吸收气态二氧化碳，以形成基于氨的富co2溶液流和贫co2烟道气流。该系统还包括氨水洗涤部分，该氨水洗涤部分流体耦合到吸收器并适于：从该吸收器接收贫co2烟道气流，经由洗涤溶液从该烟道气吸收氨逃逸，并形成富氨水流。该系统还包括直接接触式加热器，该直接接触式加热器流体耦合到氨水洗涤部分，以从该氨水洗涤部分接收贫co2、贫氨的烟道气，并加热该烟道气流。

2、再生器与吸收器流体耦合并适于：从该吸收器接收基于氨的富co2溶液流，从该基于氨的富co2溶液流释放co2，并将基于氨的贫co2溶液返回到该吸收器。co2水洗涤部分适于：从再生器接收气态二氧化碳，经由洗涤溶液从二氧化碳流吸收氨，并形成富氨水流。还提供了氨汽提塔，该氨汽提塔适于：从co2水洗涤部分和从氨水洗涤部分接收富氨水流，从该富氨水流中除去氨，并且将氨向该co2水洗涤部分和向该氨水洗涤部分返回至吸收器和贫氨洗涤溶液。为了减小系统的总尺寸和占地面积以及所需的设备部件，再生器、co2水洗涤部分和氨汽提塔堆叠在单个塔中。

3、在目前优选的实施方案中，co2水洗涤部分设置在再生器和氨汽提塔之间，再生器设置在塔的下部，并且氨汽提塔设置在塔的上部。然而，不排除其他堆叠顺序。

4、为了进一步减小系统的总占地面积和部件的数量，在一些实施方案中，直接接触式冷却器、氨水洗涤部分和直接接触式加热器可以依次堆叠在单个塔中。例如，氨水洗涤部分可以设置在直接接触式冷却器和直接接触式加热器之间，并且直接接触式冷却器可以设置在塔的底部。

技术特征：

1.一种基于冷氨的二氧化碳去除系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述co2水洗涤部分设置在所述再生器和所述氨汽提塔之间，所述再生器设置在所述塔的下部，并且所述氨汽提塔设置在所述塔的顶部。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述直接接触式冷却器、所述氨水洗涤部分和所述直接接触式加热器堆叠在单个塔中。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述氨水洗涤部分设置在所述直接接触式冷却器和所述直接接触式加热器之间，所述直接接触式冷却器设置在所述塔的底部。

5.一种用于基于氨的二氧化碳减排系统的组合塔，所述塔组合地包括：

6.根据权利要求5所述的塔，其中，所述co2水洗涤部分设置在所述再生器和所述氨汽提塔之间，所述再生器设置在所述塔的下部，并且所述氨汽提塔设置在所述塔的顶部。

技术总结
在基于氨的二氧化碳捕获系统中，系统的部分堆叠，以形成单个塔并且节省土建工程、占地面积和部件。具体地，氨再生器、二氧化碳水洗涤部分和氨汽提塔堆叠，以形成单个塔。

技术研发人员：B·施诺尔,J·比尔德斯海姆,C·魏因加特纳
受保护的技术使用者：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16