一种碳捕集系统及方法

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，特别涉及一种碳捕集系统及方法。

背景技术

对燃煤电厂、钢铁、水泥等低CO

近年来，众多研究人员提出了各种类型的新型吸收剂，包括混合胺吸收剂、两相吸收剂、无水吸收剂等，以降低碳捕集能耗和运行成本。其中两相吸收剂是指吸收液在吸收CO

两相吸收剂类型较多，从富CO

由于两相吸收剂分相后形成了两种物性差异较大的溶液，其中仅富液相需要进行加热解吸，待富液相解吸后才与贫液相混合形成吸收剂，整个循环过程跟常规单相胺吸收剂存在很大的差异。专利CN201810104607.2公开了一种基于两相吸收剂的烟气二氧化碳捕集系统，该烟气二氧化碳捕集系统采用吸收塔双塔、双分相器、设置膜热回收等方案。专利CN202210224992.0公开了基于相变吸收剂的二氧化碳捕集系统，该系统设置了吸收塔、分相器、动力装置和热泵等。在已公开的现有技术中，所提出的两相吸收剂系统并未合理考虑两相吸收剂类型适应性问题、吸收剂贫相和富相回收混合问题、富相中胺浓度高导致的粘度高和易降解问题、再沸器供热系统热量有效利用问题，这些不利于两相吸收剂的稳定和节能经济运行，针对上述问题，有必要研究一种新的碳捕集系统。

发明内容

为了克服现有碳捕集系统存在热量利用不彻底的问题，本发明的目的之一在于提供一种碳捕集系统，本发明的目的之二在于提供一种碳捕集方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种碳捕集系统，包括：

吸收塔；

重力分相器，所述重力分相器与所述吸收塔相连；

吸收剂储罐，所述吸收剂储罐分别与所述重力分相器、所述吸收塔相连；

第一换热器，所述第一换热器分别与所述重力分相器、所述吸收剂储罐相连；

第二换热器，所述第二换热器分别与所述重力分相器、所述第一换热器相连；

闪蒸罐，所述闪蒸罐与所述第二换热器相连；

解吸塔，所述解吸塔与所述闪蒸罐相连；

再沸器，所述再沸器分别与所述解吸塔、所述第二换热器相连；

第三换热器，所述第三换热器分别与所述再沸器、所述解吸塔、所述闪蒸罐相连；

第四换热器，所述第四换热器分别与所述第一换热器、所述解吸塔相连；

冷凝器，所述冷凝器与所述第四换热器相连；

气液分离器，所述气液分离器与所述冷凝器相连。

优选的，这种碳捕集系统还包括第五换热器，第五换热器与第三换热器、气液分离器、解吸塔相连；通过第五换热器，再沸器形成的蒸汽凝液对气液分离器产生的冷凝液进行加热，冷凝液加热后进入解吸塔内。

优选的，这种碳捕集系统还包括水洗塔，水洗塔与吸收塔相连；吸收塔处理后的尾气进入水洗塔内进行进一步水洗，水洗后的尾气从水洗塔顶部排放。

进一步优选的，碳捕集系统还包括第十一输送泵和第三冷却器；水洗塔、第十一输送泵、第三冷却器闭环连接；水洗塔底部的水洗液通过第十一输送泵并经过第三冷却器降温后返回至水洗塔顶部。

优选的，这种碳捕集系统中，重力分相器与吸收剂储罐之间设有贫CO

优选的，这种碳捕集系统中，第一换热器与吸收剂储罐之间设有富CO

优选的，这种碳捕集系统还包括吸收剂净化系统，吸收剂净化系统与富CO

进一步优选的，吸收剂净化系统包括前过滤器、离子交换树脂、活性炭吸附器、后过滤器。

优选的，这种碳捕集系统中，吸收剂储罐与吸收塔之间设有第二冷却器；吸收剂储罐内的吸收剂经过第二冷却器冷却后进入吸收塔。

优选的，这种碳捕集系统中，第三换热器与解吸塔之间还设有第一减压器。

优选的，这种碳捕集系统中，第四换热器与解吸塔之间还设有第二减压器。

本发明第二方面提供了一种碳捕集方法，采用上述碳捕集系统进行二氧化碳回收，具体包括如下步骤：

含CO

所述富CO

所述解吸塔底部的解吸液经过再沸器加热后依次经过第二换热器、第一换热器降温后进入吸收剂储罐；所述解吸塔顶部的气体经过第四换热器换热后依次经过冷凝器、气液分离器得到CO

所述再沸器形成的蒸汽凝液经过第三换热器对所述闪蒸液体加热。

本发明中，重力分相器通过密度差将吸收塔内吸收CO

优选的，这种碳捕集方法中，吸收塔的运行温度为50-60℃，运行压力为常压；吸收塔为填料塔。

本发明的重力分相器利用不互溶的两种液相的密度差异进行分离，重力分相器设有轻相和重相两个出口，通过管路阀门控制可以切换管路走向。

进一步优选的，重力分相器的轻相出口管路上设置第一阀门和第二阀门，重相出口管路上设置第三阀门和第四阀门；通过切换不同阀门，可以适应重相或轻相为富CO

优选的，这种碳捕集方法中，富CO

优选的，这种碳捕集方法中，经过第二换热器加热后的富CO

优选的，这种碳捕集方法中，经过闪蒸罐处理的富CO

优选的，这种碳捕集方法中，解吸塔的运行温度为100-130℃，运行压力为常压；进一步优选的，解吸塔的运行温度为105-125℃；再进一步优选的，解吸塔的运行温度为110-120℃。

本发明的解吸塔塔底液相出口与再沸器冷端液相入口连接，再沸器冷端气相出口与解吸塔低气相入口相连，再沸器热端入口与公用工程蒸汽出口相连，再沸器热端出口(蒸汽凝液)与第三换热器、第五换热器热端相连，进入再沸器的公用工程蒸汽为饱和蒸汽，饱和蒸汽经相变传热后形成蒸汽凝液，蒸汽凝液仍保持较高温度，用于第三换热器、第五换热器加热，从而充分回收公用工程蒸汽热量，减少整体能耗成本。再沸器冷端液相出口与第二换热器相连，第二换热器和第一换热器分别回收解吸完的高温富CO

本发明的有益效果是：

本发明的碳捕集系统可以适用于不同类型的两相吸收剂，热量利用充分，运行能耗低。

本发明的碳捕集系统设置了贫CO

本发明的碳捕集系统设置了第一换热器和第二换热器，对富CO

本发明的碳捕集系统设置了闪蒸罐，闪蒸罐中通过降压降温解吸出一部分CO

本发明的碳捕集系统设置了第三换热器对预解吸后的富CO

本发明的碳捕集系统设置了第一换热器和第二换热器，解吸塔底部的解吸液经过再沸器加热后依次经过第二换热器、第一换热器，分别对分流的富CO

附图说明

图1为本发明的碳捕集系统示意图；

图2为一种碳捕集系统的实施例图。

附图1-2标记：

100-吸收塔，200-重力分相器，300-吸收剂储罐，400-第一换热器，500-第二换热器，600-闪蒸罐，700-解吸塔，800-再沸器，900-第三换热器，1000-第四换热器，1100-冷凝器，1200-气液分离器，1300-第五换热器，1400-第一输送泵，1500-第一冷却器，1600-第二输送泵，1700-第三输送泵，1800-第二冷却器，1900-第四输送泵，2000-第五输送泵，2100-贫CO

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。

如图1所示，一种碳捕集系统，包括：

吸收塔100，重力分相器200，吸收剂储罐300，第一换热器400，第二换热器500，闪蒸罐600，解吸塔700，再沸器800，第三换热器900，第四换热器1000，冷凝器1100，气液分离器1200；

重力分相器200与吸收塔100相连；吸收剂储罐300与重力分相器200、吸收塔100相连；第一换热器400与重力分相器200、吸收剂储罐300相连；第二换热器500与重力分相器200相连，第二换热器500还与第一换热器400相连；闪蒸罐600与第二换热器500相连；解吸塔700与闪蒸罐600相连；再沸器800与解吸塔700、第二换热器500相连；第三换热器900与再沸器800、解吸塔700、闪蒸罐600相连；第四换热器1000与第一换热器400、解吸塔700相连；冷凝器1100与第四换热器1000相连；气液分离器1200与冷凝器1100相连。

如图1所示，一种碳捕集方法，具体包括如下步骤：

含CO

下面参考图2描述根据本发明实施例的碳捕集系统。

如图2所示，根据本发明实施例的碳捕集系统，包括吸收塔100，重力分相器200，吸收剂储罐300，第一换热器400，第二换热器500，闪蒸罐600，解吸塔700，再沸器800，第三换热器900，第四换热器1000，冷凝器1100，气液分离器1200，第五换热器1300，第一输送泵1400，第一冷却器1500，第二输送泵1600，第三输送泵1700，第二冷却器1800，第四输送泵1900，第五输送泵2000，贫CO

如图2所示，在本发明的一些具体实施例中，燃煤电厂排放烟气经预处理塔洗涤降温至40℃左右后从吸收塔100塔底入口进入塔中，吸收塔100中部(可根据实际情况选择具体位置)的半富液(吸收了二氧化碳的溶液)通过第二输送泵1600、第一冷却器1500回到吸收塔100内；吸收剂储罐300内的环丁砜基两相吸收剂通过第三输送泵1700，并经过第二冷却器1800降温后从吸收塔100上端入口进入，吸收塔100的运行温度在50-60℃，运行压力为常压，CO

CO

解吸塔700底部经再沸器800产生的高温解吸液(富CO

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。