【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及二氧化碳捕集，具體涉及基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)及其方法。
技術介紹
1、二氧化碳捕集的主流技術有化學吸收法、物理吸收法、吸附分離法和膜分離法等，其中化學吸收法因其吸收速度快、吸收容量大、市場前景較好等特點，應用最為廣泛。
2、化學吸收法的原理是：低溫下溶劑與co2發(fā)生化學反應將其吸收，加熱時飽和吸收劑發(fā)生吸收的逆反應，從而將co2解吸出來。其中，具備一定co2濃度的煙氣經(jīng)過預處理(包括除塵、脫硫、脫硝等)后進入吸收塔，與吸收劑(即貧液)逆流接觸，通過傳質、擴散和反應等過程，co2與吸收劑發(fā)生化學反應，形成可溶解于水的穩(wěn)定或亞穩(wěn)定化合物。吸收了co2的吸收劑(即富液)經(jīng)換熱器升溫后流入再生塔中并與高溫蒸汽再次發(fā)生熱交換，穩(wěn)定或亞穩(wěn)定化合物受熱發(fā)生分解并釋放出co2，從再生塔解吸出的co2再經(jīng)過后續(xù)降溫、干燥和凈化流程，成為純度較高的co2產(chǎn)品同時解吸出co2的吸收劑(即貧液)再經(jīng)換熱器降溫后，返回吸收塔循環(huán)吸收co2。
3、現(xiàn)有技術中如公開號為cn204337980u的中國專利公開了一種二氧化碳捕集裝置，其通過將熱泵系統(tǒng)與二氧化碳捕集系統(tǒng)相互結合，將冷凝水箱的蒸汽冷凝水與熱泵機組一連通，再將熱泵機組一與熱泵機組二連通，利用熱泵機組一加熱蒸汽冷凝水并加熱熱泵機組二冷端，提高了蒸汽冷凝水的低品位熱量利用效率并降低了低壓蒸汽的需求量及貧液的冷卻負荷，最終降低了整體系統(tǒng)的能量消耗。
4、但是上述現(xiàn)有技術仍然存在以下問題：再生塔需要補充大量外供蒸汽，以維持再生塔頂溫度和壓力，導致
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術意在提供基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)及其方法，通過在再生塔頂設置熱泵，將高壓解吸和熱泵結合回收再生塔塔頂氣體的余熱作為塔底再沸的主要熱源，解決了現(xiàn)有氧化碳捕集裝置中存在的再生塔余熱利用效率低，需要大量外供蒸汽導致再生系統(tǒng)能耗較高的技術問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，包括再生塔、熱泵、再沸器、冷卻裝置、氣液分離器和回流泵；
3、所述再生塔塔頂設有出氣口，所述出氣口與熱泵進口連通，所述熱泵出口與再沸器進口連通，所述再沸器與再生塔之間設有循環(huán)液管路，所述再沸器出口依次與冷卻裝置、氣液分離器和回流泵連通，所述回流泵和再生塔連通。
4、進一步，所述再沸器包括再沸器殼體、再生氣換熱列管和低壓蒸汽換熱列管，所述再沸器殼體內為空腔體；所述再生氣換熱列管和低壓蒸汽換熱列管的一端插入再沸器殼體內，另一端置于再沸器殼體外；
5、所述再沸器殼體上開設有循環(huán)液進口、循環(huán)液出口；所述再生氣換熱列管置于再沸器殼體外的一端設有再生氣進口、再生氣出口；所述低壓蒸汽換熱列管置于再沸器殼體外的一端低壓蒸汽進口、低壓蒸汽出口；
6、所述再生氣進口與熱泵出口連通，所述再生氣出口與冷卻裝置連通；
7、所述低壓蒸汽進口和低壓蒸汽出口連接設有蒸汽發(fā)生裝置；
8、所述循環(huán)液進口和循環(huán)液出口與循環(huán)液管路連通。
9、進一步，所述再生塔還設有貧液出口和富液進口，所述貧液出口設置在塔釜并連通設有貧液泵；
10、所述富液進口設置在塔身并連通設有換熱裝置，所述換熱裝置與貧液出口連通。
11、進一步，所述冷卻裝置為空氣冷卻器。
12、進一步，所述氣液分離器的出口包括氣相出口和液相出口，所述氣相出口連接設有壓縮液化裝置，所述液相出口與回流泵連通。
13、本專利技術還提供一種基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸方法，包括以下步驟：
14、s1解吸：捕集后產(chǎn)生的富液經(jīng)換熱后被泵入再生塔1塔頂解吸，解吸產(chǎn)生貧液和再生氣；
15、s2貧液再處理：s1中貧液經(jīng)換熱再處理后循環(huán)回用；
16、s3再生氣再處理:s1中再生氣經(jīng)加壓、換熱、冷卻和氣液分離后得到氣相和液相，所得氣相回收，所得液相回用。
17、進一步，所述步驟s2貧液再處理包括以下步驟：
18、s210：解吸后產(chǎn)生的貧液從再生塔塔頂落入貧液出口和循環(huán)管道中，進入貧液出口的貧液經(jīng)換熱裝置換熱后被貧液泵泵入貧液冷卻裝置中冷卻后回用；
19、s220：進入循環(huán)管道中的貧液經(jīng)循環(huán)液進口進入再沸器殼體內，被再生氣和/或低壓蒸汽加熱后經(jīng)循環(huán)液出口返回至再生塔中。
20、進一步，所述步驟s3再生氣再處理包括以下步驟：
21、s310:再生氣經(jīng)出氣口進入熱泵，被加壓后沿再生氣進口進入再生氣換熱列管中與再沸器殼體內的貧液換熱；
22、s320:換熱后的再生氣經(jīng)再生氣冷卻裝置冷卻后進入氣液分離器中，分離后產(chǎn)生的氣相經(jīng)氣相出口進入壓縮液化裝置壓縮液化，液相經(jīng)液相出口被回流泵泵回再生塔中循環(huán)使用。
23、進一步，所述步驟s1中再生塔塔頂解吸工作壓力為0.07～0.09mpag，工作溫度為90～100℃。
24、進一步，步驟s310中熱泵輸出壓力為0.3～0.4mpag；所述步驟s320中再生氣冷卻裝置冷卻溫度為60～70℃。
25、本專利技術的有益效果：
26、1）本專利技術通過在再生塔塔頂設置熱泵，利用熱泵將塔頂?shù)母哂酂釟怏w加壓后輸出，作為再沸器的主要熱源，相比于現(xiàn)有技術選擇回收利用再生塔塔身的余熱，再生塔塔頂蒸汽余熱含量更高，同時經(jīng)過熱泵加壓后的余熱氣體再進一步儲熱，這樣作為再沸器的主要熱源能夠有效降低再生塔塔底再沸需要的外供能量，降低再生系統(tǒng)的能耗。
27、2)?本專利技術通過設置熱泵，能夠有效提高再生塔的再生壓力達到0.07～0.09mpag，保持再生塔塔頂工作溫度達到90～100℃，這樣在較小的設備尺寸下也可以完成二氧化碳的再生，降低了設備投資。同時，再生塔保持高壓高溫工作，這樣再生塔塔頂回流液溫度也升高，回收的余熱能量也會增加，進一步降低了再生系統(tǒng)所需的外供能量。并且由于再生塔塔頂回流液溫度升高，可以采用空氣冷凝器代替循環(huán)水冷凝器，從而降低了循環(huán)冷卻水的消耗量。
28、3）本專利技術在再生塔塔底設置復合式再沸器，這樣能夠利用高溫高壓回收余熱對再生塔塔底回流液進行加熱，保證了富液再生的熱能供給。復合式再沸器還包括外供蒸汽管路，這樣當再生塔所需再生能量不足時或者熱泵檢修維護時還可以通過外供蒸汽保持再生塔的正常工作，提高了再生系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也精簡了再沸裝置的結構，節(jié)省設備投資和使用空間。結合上述效果，本專利技術可以使二氧化碳捕集系統(tǒng)總能耗降低10%～20%。
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1.基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：包括再生塔（1）、熱泵（2）、再沸器（3）、冷卻裝置（4）、氣液分離器（5）和回流泵（6）；
2.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再沸器（3）包括再沸器殼體（301）、再生氣換熱列管（302）和低壓蒸汽換熱列管（303），所述再沸器殼體（301）內為空腔體；所述再生氣換熱列管（302）和低壓蒸汽換熱列管（303）的一端插入再沸器殼體（301）內，另一端置于再沸器殼體（301）外；
3.根據(jù)權利要求2所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再生塔（1）還設有貧液出口（102）和富液進口（103），所述貧液出口（102）設置在塔釜并連通設有貧液泵（8）；
4.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再生氣冷卻裝置（4）為空氣冷卻器。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述氣液分離器（5）的出口包括氣相出口（501）和液相出口（502），所述氣相出口（
6.如權利要求1-5任一項所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)的高壓解吸方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據(jù)權利要求6所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸方法，其特征在于：所述步驟S2貧液再處理包括以下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸方法，其特征在于：所述步驟S3再生氣再處理包括以下步驟：
9.根據(jù)權利要求8所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸方法，其特征在于：所述步驟S1中再生塔（1）塔頂解吸工作壓力為0.07～0.09MPaG，工作溫度為90～100℃。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸方法，其特征在于：所述步驟S310中熱泵（2）輸出壓力為0.3～0.4MPaG；所述步驟S320中再生氣冷卻裝置（4）冷卻溫度為60～70℃。
...【技術特征摘要】
1.基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：包括再生塔（1）、熱泵（2）、再沸器（3）、冷卻裝置（4）、氣液分離器（5）和回流泵（6）；
2.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再沸器（3）包括再沸器殼體（301）、再生氣換熱列管（302）和低壓蒸汽換熱列管（303），所述再沸器殼體（301）內為空腔體；所述再生氣換熱列管（302）和低壓蒸汽換熱列管（303）的一端插入再沸器殼體（301）內，另一端置于再沸器殼體（301）外；
3.根據(jù)權利要求2所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再生塔（1）還設有貧液出口（102）和富液進口（103），所述貧液出口（102）設置在塔釜并連通設有貧液泵（8）；
4.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述再生氣冷卻裝置（4）為空氣冷卻器。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于溶劑法的二氧化碳捕集高壓解吸系統(tǒng)，其特征在于：所述氣液分...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王國興，陳幼軍，
申請(專利權)人：南京蘇夏設計集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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