基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置的制作方法

本发明属于二氧化碳捕集，具体涉及基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置。

背景技术：

1、大气中的二氧化碳主要来源于发电、运输、工业、建筑业、动植物呼吸作用这六个方面。其中人为二氧化碳排放的主要来源是能源生产和交通运输中的化石燃料燃烧，全世界以矿物燃料为动力的工厂和发电站以及机动车辆数不胜数，它们排放的废气是大气中二氧化碳的主要来源。

2、二氧化碳为人类带来的危害主要表现在气候方面，最典型的就是温室效应，它致使冰川融化、海平面上升。温室效应还会影响大气环流，使地球的水循环发生变化继而改变全球的降水量分布。从另一方面看，二氧化碳又是一种碳资源。高浓度的二氧化碳可以应用于医疗、食品、焊接等诸多领域。对二氧化碳的捕集与封存是当前最直接的一种控制二氧化碳排放和二氧化碳回收的措施。

3、目前国内外主流二氧化碳回收工艺为mea工艺和变压吸附工艺。但针对采用干法脱硫脱硝除尘的工况，烟气温度高，如直接进入到mea二氧化碳吸收系统或者变压吸附系统，则不利于二氧化碳捕集，同时浪费大量的能量。

4、mea工艺为化学吸收法，是指利用co2与吸收剂进行化学反应形成一种弱联结的中间体化合物，然后通过改变条件，使富含co2的吸收液中的co2解吸出来，同时吸收剂得以再生的方法。典型的化学吸收剂为一乙醇胺（mea）。该法存在一些缺点限制推广，如因溶剂再生时需加热，能耗大，用于电力行业运行成本昂贵，而且还存在污染空气、易氧化降解、对设备腐蚀严重等问题。

5、常规变压吸附利用吸附剂对气体的吸附容量随压力变化而变化的特性，吸附剂在选择吸附的条件下，加压吸附气体中的二氧化碳组分，减压脱附这些组分而使吸附剂得到再生。从而达到产品气与杂质组分的分离，同时吸附剂得以再生。但由于烟气中含有的其他成分不易被减压脱附下来，随着吸附量越来越多，会影响到吸附材料的吸附效率。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，吸收效率高、再生能耗低。

2、本发明所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，包括：烟气换热器、降温塔、二氧化碳吸收塔、再生塔和再沸器；

3、降温塔包括：设置于降温塔下部的降温塔进气口、设于降温塔上部的降温塔出气口、设置于降温塔内上部的降温塔喷淋管、设置于降温塔底部的循环冷却水出口，其中，降温塔喷淋管入口和循环冷却水出口通过设于降温塔外的冷却循环管相连接，冷却循环管上设有冷却水循环泵；

4、二氧化碳吸收塔：二氧化碳吸收塔内部由吸收塔分液盘分为下塔和上塔，其中，下塔包括：设于下塔内的第一离子溶液喷淋管、设于下塔下部的气体入口，设于下塔底部的第一富液出口；上塔包括：设于内部的第二离子溶液喷淋管、设于上塔顶部的排气口；

5、再生塔：再生塔内部由再生塔分液盘分为下再生塔和上再生塔，其中，下再生塔包括：设于内部的催化填料，设于催化填料上部的第一喷淋管、设于催化填料下部的高温离子溶液进口、设于下再生塔底部的第一离子溶液循环出口、设于下再生塔下部的第一贫液出口；上再生塔包括：设于上再生塔内部的第二喷淋管、设于上再生塔顶部的二氧化碳出气口；

6、烟气换热器热侧进口连通高温烟气源，烟气换热器热侧出口连接降温塔进气口，烟气换热器冷侧出口连接再沸器热侧进口；

7、降温塔出气口连接下塔的气体入口，第一富液出口连接第一贫富液换热器冷侧进口，第一贫富液换热器冷侧出口连接第一喷淋管进液口，第一贫富液换热器热侧进口连接第一贫液出口，第一贫富液换热器热侧出口连接第一贫液冷凝器热侧进口，第一贫液冷凝器热侧出口连接第一离子溶液喷淋管进液口；

8、吸收塔分液盘排液口连接第二贫富液换热器冷侧进口，第二贫富液换热器冷侧出口连接第二喷淋管进液口，第二贫富液换热器热侧进口连接再生塔分液盘排液口，第二贫富液换热器热侧出口连接第二贫液冷凝器热侧进口，第二贫液冷凝器热侧出口连接第二离子溶液喷淋管进液口；

9、第一离子溶液循环出口连接再沸器冷侧进口，再沸器冷侧出口连接高温离子溶液进口。

10、优选的，下塔内腔中装有第一离子溶液，上塔内腔中装有第二离子溶液第一离子溶液为再生温度＞120℃的溶液，对二氧化碳吸收效率高，腐蚀性小，再生能耗低，第一离子溶液优选碳酸钾溶液；第二离子溶液为再生温度100~120℃的溶液，第二离子溶液优选dea溶液。

11、优选的，催化填料为表面附着贵金属的规整填料。其中，规整填料为陶瓷规整填料；贵金属为铂和钯；贵金属的附着量为100~800g/m2；催化填料的制备方法为：将陶瓷规整填料浸于硝酸铂和硝酸钯的混合溶液中，然后取出，进行无氧煅烧，即得。

12、优选的，烟气换热器冷侧进口、第一贫液冷凝器冷侧进口和第二贫液冷凝器冷侧进口分别通过管道连接冷水。

13、优选的，下塔还包括设于下塔下部的第一进液口，第一进液口通过第一离子溶液输送泵连接第一离子溶液储罐，第一离子溶液储罐内装有第一离子溶液。

14、优选的，上塔还包括设于上塔下部的第二进液口，第二进液口通过第二离子溶液输送泵连接第二离子溶液储罐，第二离子溶液储罐内装有第二离子溶液。

15、优选的，第一贫富液换热器热侧进口和第一贫液出口之间设有第一贫液泵。

16、优选的，第二贫富液换热器热侧进口和再生塔分液盘排液口之间设有第二贫液泵。

17、优选的，第一富液出口和第一贫富液换热器冷侧进口之间设有第一富液泵。

18、优选的，吸收塔分液盘排液口和第二贫富液换热器冷侧进口之间设有第二富液泵。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、利用高温烟气的热量，为再沸器提供热量，对第一离子溶液富液和第二离子溶液富液进行再生；

21、2、由于第一离子溶液吸收效率高，再生能耗高，第二离子溶液吸收效率低，再生能耗低，本发明利用两种离子溶液的不同特性，先后使用两种离子溶液进行二氧化碳捕集，提高了吸收二氧化碳效率；

22、3、本发明两种离子溶液分别进行再生，对于第一离子溶液，结合附着催化填料，降低第一离子溶液富液再生温度，减少再生能耗，利用第一离子溶液富液再生后的剩余热量使第二离子溶液富液再生，充分利用了两种溶液的不同特性和烟气的热量，达到了降低运行能耗的目的；

23、4、本发明应用范围广泛，可应用于钢铁、冶金、建材、水泥等行业。

技术特征：

1.一种基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，包括：烟气换热器（1）、降温塔（2）、二氧化碳吸收塔（3）、再生塔（4）和再沸器（5）；

2.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，下塔（32）内腔中装有第一离子溶液，上塔（33）内腔中装有第二离子溶液，第一离子溶液为碳酸钾溶液，第二离子溶液为dea溶液。

3.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，催化填料（421）为表面附着贵金属的规整填料。

4.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，烟气换热器（1）冷侧进口、第一贫液冷凝器（7）冷侧进口和第二贫液冷凝器（9）冷侧进口分别通过管道连接冷水。

5.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，下塔（32）还包括设于下塔（32）下部的第一进液口（324），第一进液口（324）通过第一离子溶液输送泵（325）连接第一离子溶液储罐（326），第一离子溶液储罐（326）内装有第一离子溶液。

6.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，上塔（33）还包括设于上塔（33）下部的第二进液口（333），第二进液口（333）通过第二离子溶液输送泵（334）连接第二离子溶液储罐（335），第二离子溶液储罐（335）内装有第二离子溶液。

7.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，第一贫富液换热器（6）热侧进口和第一贫液出口（425）之间设有第一贫液泵（61）。

8.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，第二贫富液换热器（8）热侧进口和再生塔分液盘（41）排液口之间设有第二贫液泵（81）。

9.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，第一富液出口（323）和第一贫富液换热器（6）冷侧进口之间设有第一富液泵（62）。

10.根据权利要求1所述的基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置，其特征在于，吸收塔分液盘（31）排液口和第二贫富液换热器（8）冷侧进口之间设有第二富液泵（82）。

技术总结
本发明属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及基于双相离子溶液的高效碳捕集及节能再生装置。本发明包括烟气换热器、降温塔、二氧化碳吸收塔、再生塔和再沸器。本发明利用高温烟气的热量，为再沸器提供热量，对第一离子溶液富液和第二离子溶液富液进行再生，利用两种离子溶液的不同特性，先后使用两种离子溶液进行二氧化碳捕集，提高了吸收二氧化碳效率；对于第一离子溶液，结合附着催化填料，降低第一离子溶液富液再生温度，减少再生能耗，利用第一离子溶液富液再生后的剩余热量使第二离子溶液富液再生，充分利用了两种溶液的不同特性和烟气的热量，达到了降低运行能耗的目的。

技术研发人员：师圆生,杨林鲜,余月勇,任东发,曾福厚
受保护的技术使用者：山东保蓝环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15