[發(fā)明專利]一種煙氣中酸性氣體捕集系統(tǒng)和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110051184.0
• 申請(qǐng)日: 2011-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN102133499A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東;何強(qiáng);陳玉樂;薛軍;韓祥;周陵生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 楊東;何強(qiáng);陳玉樂
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14;B01D53/18;B01D53/78;B01D53/50;B01D53/62
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 李云鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煙氣的化學(xué)凈化，具體涉及一種適用于燃煤電廠煙氣化學(xué)吸收法捕集酸性氣體的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

酸性氣體主要指煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、硫化氫等氣體，二氧化碳是造成現(xiàn)在溫室效應(yīng)的主要元兇，硫氧化物在雨天形成酸雨，對(duì)地面樹木和建筑物的損害巨大。當(dāng)前，酸性氣體的減排已成為各國(guó)政府、學(xué)術(shù)界乃至企業(yè)界都十分關(guān)注的環(huán)保問(wèn)題之一。然而二氧化碳在制堿工業(yè)、制糖工業(yè)、焊接領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，因此碳捕集與封存是我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略選擇。火電廠是酸性氣體最為主要的集中排放源，未來(lái)想要大規(guī)模削減二氧化碳排放，必須著力于從燃煤電站中捕集。

燃煤電站的碳捕集分三種技術(shù)路線，燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒技術(shù)，鑒于后兩者還存在諸多技術(shù)難題，當(dāng)前的研發(fā)和示范應(yīng)用技術(shù)多為燃燒后捕集技術(shù)，且它能直接適用于現(xiàn)存絕大多數(shù)火電廠。

現(xiàn)有燃煤電廠的排放煙氣近于大氣壓力，其中二氧化碳濃度一般低于15％，因此，從中分離二氧化碳的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力較低，這對(duì)開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的分離技術(shù)是一種挑戰(zhàn)。目前研發(fā)和示范應(yīng)用較多是醇胺法，其實(shí)質(zhì)是酸堿中和反應(yīng)，弱酸(二氧化碳)和弱堿(水溶液中的胺)反應(yīng)生成可溶于水的鹽，這使得胺法可在較低分壓水平的煙氣中捕獲二氧化碳，但吸收負(fù)荷受反應(yīng)平衡限制。該酸堿反應(yīng)隨溫度變化是可逆的，一般約在40℃形成鹽，二氧化碳被吸收，而在100℃以上反應(yīng)逆向進(jìn)行放出二氧化碳，因而利用吸收塔和再生塔組成系統(tǒng)即可完成對(duì)二氧化碳的捕集，申請(qǐng)?zhí)枮?00810018343.5的發(fā)明專利公開了上述技術(shù)特征，但該裝置和方法由于循環(huán)吸收液中水的含量很高(＞60％)，加熱溶液中過(guò)多的水分而消耗過(guò)多能量，其周期性的升溫、降溫使得系統(tǒng)能耗過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能有效降低系統(tǒng)能耗的酸性氣體捕集系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明酸性氣體捕集系統(tǒng)，包括增壓風(fēng)機(jī)、吸收塔、液體膜濃縮裝置、貧富液換熱器、再生塔、再沸器，還包括再生氣冷卻器、氣液分離器、以及其它一系列冷卻器、泵和相關(guān)輔助設(shè)備。該系統(tǒng)的連接方式為：吸收塔底部出液口通過(guò)泵與液體膜濃縮裝置的吸收液進(jìn)口相連，液體膜濃縮裝置的濃縮液出口通過(guò)泵與貧富液熱交換器的富液進(jìn)口相連通，液體膜濃縮裝置的水流出口與貧富液熱交換器的貧液出口相連通，貧富液熱交換器的富液出口與再生塔頂部第一進(jìn)液口相連，再生塔底部出液口與貧富液熱交換器的貧液進(jìn)口相連通，貧富液熱交換器的貧液出口通過(guò)泵和貧液冷卻器與吸收塔頂部的吸收液進(jìn)液口相連。

本發(fā)明酸性氣體捕集系統(tǒng)，其中在所述吸收塔的頂部設(shè)有洗滌段和除沫器，洗滌段的出液口通過(guò)泵和洗滌液冷卻器和洗滌段進(jìn)液口相連，除沫器置于洗滌段與尾氣排空口之間。

本發(fā)明酸性氣體捕集系統(tǒng)，其中所述再生塔的排氣口通過(guò)再生氣冷卻器與氣液分離器的進(jìn)口相連，氣液分離器的出液口通過(guò)泵與再生塔的頂部第二進(jìn)液口相連通。再沸器可置于再生塔的內(nèi)部或外部。

本發(fā)明酸性氣體捕集方法：燃煤電廠的煙氣在經(jīng)過(guò)必要的預(yù)處理(除塵、降溫)后，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后從吸收塔底部進(jìn)入，煙氣自下而上與從吸收塔上部噴淋而下的有機(jī)胺溶液形成逆流接觸，脫除了酸性氣體的煙氣經(jīng)尾氣排空口排出，吸收了酸性氣體的有機(jī)胺溶液(富液)通過(guò)泵加壓進(jìn)入液體膜濃縮裝置，將富液中一部分水分離出來(lái)，得到進(jìn)一步濃縮的富液經(jīng)泵加壓通過(guò)貧富液熱交換器熱量交換后從再生塔頂部往下噴淋。再生塔底部的再沸器利用電廠低壓蒸汽將溶液加熱沸騰汽化上升與噴淋而下的富液接觸釋放出酸性氣體，酸性氣體隨大量水蒸氣和少量有機(jī)胺蒸汽經(jīng)再生塔頂流出，在再生氣冷卻器中水蒸氣和有機(jī)胺蒸汽被冷凝成液態(tài)水溶液在氣液分離器中被分離出來(lái)經(jīng)泵加壓后重新被送回再生塔，而酸性氣體則被送往空壓機(jī)被壓縮液化以備后續(xù)的精處理利用或輸送往酸性氣體封存場(chǎng)所。在再生塔中被加熱解析出一定量酸性氣體后的有機(jī)胺溶液(貧液)自再生塔底流出，經(jīng)貧富液熱交換器將熱量傳遞給富液后，與液體膜濃縮裝置被截留出來(lái)的水合流，經(jīng)泵送入貧液冷卻器，冷卻后的貧液再次進(jìn)入吸收塔上部噴淋，循環(huán)利用。

本發(fā)明酸性氣體捕集方法，在所述吸收塔的頂部設(shè)有洗滌段和除沫器，脫除了酸性氣體的凈煙氣中攜帶有部分吸收溶質(zhì)的蒸汽必須在洗滌段經(jīng)冷水洗滌，經(jīng)洗滌和除沫后的凈煙氣可直接或經(jīng)煙囪排入大氣。洗滌液可循環(huán)使用，經(jīng)泵和洗滌液冷卻器后重新進(jìn)入吸收塔頂端的洗滌段對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌。

本發(fā)明中液體膜濃縮裝置和液體膜濃縮方法是指在利用反滲透原理、濾膜技術(shù)等能截留鹽和有機(jī)物分子，允許水分子通過(guò)的溶液分離、提純、濃縮技術(shù)，可以是水處理行業(yè)所使用的水處理膜技術(shù)。