一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集系統及方法技術方案

一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集系統及方法，包括預處理裝置，其高爐煤氣進氣口與原始高爐煤氣管路相連通，高爐煤氣排氣口與二氧化碳吸收塔的煤氣進氣口相連通，吸收塔的吸收劑出口與分相器入口相連通，分相器的二氧化碳富相輸送口與貧富液換熱器的冷流體入口相連通，熱流體出口與解吸塔的二氧化碳富相入口相連通，解吸塔的二氧化碳出氣口與冷凝器的熱氣體入口相連通，冷凝器的熱氣體出口與壓縮機的氣體入口相連通，壓縮機的氣體出口與二氧化碳儲存罐的二氧化碳氣體入口相連通；再生貧液從解吸塔的第一二氧化碳貧液出口依次經過貧富液換熱器、混合器與冷卻器，流入二氧化碳吸收塔內；本發明專利技術能減少吸收劑的損耗，具有降低系統再生能耗的特點。具有降低系統再生能耗的特點。具有降低系統再生能耗的特點。

【技術實現步驟摘要】
一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集系統及方法


[0001]本專利技術屬于二氧化碳捕集
，具體涉及一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集系統及方法。

技術介紹

[0002]在全球工業碳排放中鋼鐵行業碳排放量最大，占工業總碳排放的28％，占全球碳排放總量的6.7％，平均生產1噸鋼排放1.8噸CO2。從鋼鐵生產工藝流程分析，高爐煤氣是最大的碳排放源，約占鋼鐵廠碳排放總量的69％。因此，針對高爐煤氣開展碳捕集對鋼鐵行業的碳減排具有重要意義。而當前針對高爐煤氣的碳捕集的工藝還在積極的探索研究階段。
[0003]目前，已經工業示范應用的工業煙氣二氧化碳捕集系統主要由二氧化碳吸收塔、貧富液換熱器及二氧化碳解吸塔組成，通常采用傳統有機胺溶液為吸收劑在二氧化碳吸收塔中進行二氧化碳捕集，吸收二氧化碳后的吸收劑由富液泵抽送至貧富液換熱器，經換熱升溫后的二氧化碳富相被送至二氧化碳解吸塔進行解吸，解吸后形成的二氧化碳進行壓縮存儲，解吸后形成的二氧化碳貧液經貧富液換熱器降溫返回至二氧化碳吸收塔進行循環吸收。由于現有二氧化碳捕集系統中的全部吸收劑參與吸收
?
再生循環，從而導致系統再生能耗大，運行成本高的問題。
[0004]公開號為CN116236882A的專利申請，公布了一種CO2復合胺吸收劑及其應用，其提出一種由苯甲胺、氨基乙基哌嗪和添加劑構成的CO2復合胺吸收劑，提高了CO2吸收速率、解吸速率和抗氧化降解能力，但系統中的全部吸收劑參與吸收
?
再生循環，從而使系統再生能耗高。
[0005]公開號為CN216825562U的專利申請，公布了一種二氧化碳捕集系統，此系統包括碳酸化裝置、預熱裝置、煅燒爐和二氧化碳儲存裝置，采用鈣基二氧化碳吸收劑，充分利用煅燒爐內產生的高溫余熱實現對產物碳酸鈣的預加熱，提高高溫余熱利用率；但在解吸過程中碳酸鈣沉淀難以溶解，需要更高的溫度，會增大再生能耗，同時碳酸鈣為固體沉淀，長期運行會堵塞管道和設備，更易出現系統運行不穩定的問題。

技術實現思路

[0006]為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集系統及方法，采用兩相吸收劑作為吸收液，兩相吸收劑在吸收二氧化碳后會發生分相，通過在二氧化碳吸收塔后增設分相器，能夠分離吸收二氧化碳后所形成的二氧化碳貧富相，僅需對二氧化碳富相進行解吸再生，顯著降低吸收劑的再生能耗；通過增設混合器，能將經過分相器分離出來的二氧化碳貧相和經過二氧化碳解吸塔解吸后的二氧化碳貧液進行回收循環利用，同時能減少吸收劑的損耗，從而具有降低系統再生能耗的潛力。
[0007]為了實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：
[0008]一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，包括預處理裝置2，所述預處理裝
置2底部的高爐煤氣進氣口34與原始高爐煤氣管路1相連通，預處理裝置2頂部設置的高爐煤氣排氣口35與二氧化碳吸收塔4底部一側設置的煤氣進氣口36相連通，二氧化碳吸收塔4底部的吸收劑出口37與分相器7的分相器入口38相連通，分相器7的二氧化碳富相輸送口39與貧富液換熱器18的冷流體入口40相連通，貧富液換熱器18的熱流體出口41與二氧化碳解吸塔20的二氧化碳富相入口42相連通，二氧化碳解吸塔20的二氧化碳出氣口43與冷凝器22的第一熱氣體入口44相連通，冷凝器22的第一熱氣體出口45與壓縮機24的氣體入口46相連通，壓縮機24的氣體出口47與二氧化碳儲存罐26的二氧化碳氣體入口48相連通；
[0009]所述分相器7的二氧化碳貧相輸送口49與混合器11的二氧化碳貧相入口50相連通，混合器11的混合液出口51與冷卻器13的第二熱氣體入口52相連通，冷卻器13的第二熱氣體出口53與二氧化碳吸收塔4的吸收劑入口54相連通，形成循環回路。
[0010]所述二氧化碳吸收塔4頂部設置的高爐煤氣凈化后氣體排出口55與脫碳煤氣管路5相連通。
[0011]所述二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳貧液出口56與貧富液換熱器18的熱流體入口57相連通，所述貧富液換熱器18的冷流體出口58與混合器11的第一二氧化碳貧液入口59相連通。
[0012]所述二氧化碳解吸塔20的第二二氧化碳貧液出口60與再沸器32的第二二氧化碳貧液入口61相連通，再沸器32的氣液兩相出口62與二氧化碳解吸塔20上方一側設置的氣液兩相入口63相連通。
[0013]所述分相器7的二氧化碳富相輸送口39通過富液泵16與貧富液換熱器18的冷流體入口40相連通。
[0014]所述分相器7的二氧化碳貧相輸送口49通過第一貧液泵9與混合器11的二氧化碳貧相入口50相連通。
[0015]所述二氧化碳解吸塔20的第一二氧化碳貧液出口56通過第二貧液泵28與貧富液換熱器18的熱流體入口57相連通。
[0016]本專利技術還提供了一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集方法，包括以下步驟：
[0017]步驟1：高爐煤氣經預處理裝置2進行預處理后，通過預處理裝置2頂部的高爐煤氣排氣口35將煤氣送入二氧化碳吸收塔4底部，進入二氧化碳吸收塔4的煤氣與二氧化碳吸收塔4內的吸收劑接觸，煤氣中的二氧化碳與吸收劑在二氧化碳吸收塔4內發生反應，其中，二氧化碳被吸收劑吸收，經處理凈化后，可達標排放的高爐煤氣由二氧化碳吸收塔4頂部的高爐煤氣凈化后氣體排出口55排出；
[0018]步驟2：吸收二氧化碳后的吸收劑在二氧化碳吸收塔4內形成互不相溶的兩相，從二氧化碳吸收塔4的吸收劑出口37輸送至分相器7的分相器入口38內，分相器7將其分成上下兩層，上層為貧相，下層為富相；
[0019]步驟3：分相器7內的富相通過分相器7的二氧化碳富相輸送口39輸送至貧富液換熱器18的冷流體入口40中進行熱交換，貧富液換熱器18將富相的溫度升至解吸溫度后，從貧富液換熱器18的熱流體出口41輸送至二氧化碳解吸塔20的二氧化碳富相入口42內，富相中含有的中間產物在二氧化碳解吸塔20中分解，釋放出二氧化碳，而二氧化碳富相本身被解吸后會形成再生貧液，二氧化碳由二氧化碳解吸塔20頂部的二氧化碳出氣口43排入冷凝
器22的第一熱氣體入口44內；
[0020]步驟4：經過冷凝器22降溫后，含有飽和水蒸氣的高濃度二氧化碳氣流通過冷凝器22的第一熱氣體出口45輸送至壓縮機24的氣體入口46內，經過壓縮后得到的高純度二氧化碳從壓縮機24的氣體出口47輸送至二氧化碳儲存罐26的二氧化碳氣體入口48中，進行回收利用；
[0021]步驟5：分相器7內的貧相通過二氧化碳貧相輸送口49進入混合器11的二氧化碳貧相入口50內，經混合器11混合后的貧相從混合器11的混合液出口51進入冷卻器13的第二熱氣體入口52內，冷卻后的混合液從冷卻器13的第二熱氣體出口53返回至二氧化碳吸收塔4的吸收劑入口54內，與引入二氧化碳吸收塔4內的新鮮吸收劑一同參與二氧化碳的吸收，反應后的吸收劑流至二氧化碳吸收塔4塔底，進行循環吸收二氧化碳；
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，包括預處理裝置(2)，其特征在于：所述預處理裝置(2)底部的高爐煤氣進氣口(34)與原始高爐煤氣管路(1)相連通，預處理裝置(2)頂部設置的高爐煤氣排氣口(35)與二氧化碳吸收塔(4)底部一側設置的煤氣進氣口(36)相連通，二氧化碳吸收塔(4)底部的吸收劑出口(37)與分相器(7)的分相器入口(38)相連通，分相器(7)的二氧化碳富相輸送口(39)與貧富液換熱器(18)的冷流體入口(40)相連通，貧富液換熱器(18)的熱流體出口(41)與二氧化碳解吸塔(20)的二氧化碳富相入口(42)相連通，二氧化碳解吸塔(20)的二氧化碳出氣口(43)與冷凝器(22)的第一熱氣體入口(44)相連通，冷凝器(22)的第一熱氣體出口(45)與壓縮機(24)的氣體入口(46)相連通，壓縮機(24)的氣體出口(47)與二氧化碳儲存罐(26)的二氧化碳氣體入口(48)相連通；所述分相器(7)的二氧化碳貧相輸送口(49)與混合器(11)的二氧化碳貧相入口(50)相連通，混合器(11)的混合液出口(51)與冷卻器(13)的第二熱氣體入口(52)相連通，冷卻器(13)的第二熱氣體出口(53)與二氧化碳吸收塔(4)的吸收劑入口(54)相連通，形成循環回路。2.根據權利要求1所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述二氧化碳吸收塔(4)頂部設置的高爐煤氣凈化后氣體排出口(55)與脫碳煤氣管路(5)相連通。3.根據權利要求1所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第一二氧化碳貧液出口(56)與貧富液換熱器(18)的熱流體入口(57)相連通，所述貧富液換熱器(18)的冷流體出口(58)與混合器(11)的第一二氧化碳貧液入口(59)相連通。4.根據權利要求1所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第二二氧化碳貧液出口(60)與再沸器(32)的第二二氧化碳貧液入口(61)相連通，再沸器(32)的氣液兩相出口(62)與二氧化碳解吸塔(20)上方一側設置的氣液兩相入口(63)相連通。5.根據權利要求1所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述分相器(7)的二氧化碳富相輸送口(39)通過富液泵(16)與貧富液換熱器(18)的冷流體入口(40)相連通。6.根據權利要求1所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述分相器(7)的二氧化碳貧相輸送口(49)通過第一貧液泵(9)與混合器(11)的二氧化碳貧相入口(50)相連通。7.根據權利要求3所述的一種兩相吸收劑捕集高爐煤氣中二氧化碳系統，其特征在于：所述二氧化碳解吸塔(20)的第一二氧化碳貧液出口(56)通過第二貧液泵(28)與貧富液換熱器(18)的熱流體入口(57)相連通。8.一種基于兩相吸收劑的高爐煤氣中二氧化碳捕集方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：高爐煤氣經預處理裝置(2)進行預處理后，通過預處理裝置(2)頂部的高爐煤氣排氣口(35)將煤氣送入二氧化碳吸收塔(4)底部，進入二氧化碳吸收塔(4)的煤氣與二氧化碳吸收塔(4)內的吸收劑接觸，煤氣中的二氧化碳與吸收劑在二氧化碳吸收塔(4)內發生反應，其中，二氧化碳被吸收劑吸收，經處理凈化后，可達標排放的高爐煤氣由二氧化碳吸收塔(4)頂部的高爐煤氣凈化后氣體排出口(55)排出；
步驟2：吸收二氧化碳后的吸收劑在二氧化碳吸收塔(4)內形成互不相溶的兩相，從二氧化碳吸收塔(4)的吸收劑出口(37)輸送至分相器(7)的分相器入口(38)內，分相器(7)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張立欣，張霜霜，東渴言，李飛躍，安搏茹，陳經敏，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：