[實用新型]二氧化碳捕集系統

有效

• 申請號: 201520651821.1
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN204933232U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 陸詩建;李清方;張建;張新軍;陸胤君;尚明華;劉海麗;張媛媛;張啟陽;龐成志;吳士雷;黃鳳敏;陳慧;張俊杰;陳文
• 申請（專利權）人: 中石化節能環保工程科技有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/62
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

1.一種二氧化碳捕集系統，其特征在于，包括：

風機(11)，具有：

風機入口(11A)，用于吸入外部的二氧化碳原料氣；以及

風機出口(11B)；

吸收塔(12)，具有：

吸收塔第一入口(12A1)，連通于風機出口(11B)；

吸收塔第一出口(12B1)，設置于吸收塔(12)的頂部；

吸收塔第二入口(12A2)，設置于吸收塔(12)的上部；以及

吸收塔第二出口(12B2)，設置于吸收塔(12)的底部；

富液泵(13)，具有：

富液泵入口(13A)，連通于吸收塔第二出口(12B2)；以及

富液泵出口(13B)；

第一熱泵系統(14)，包括：

第一熱泵系統富液換熱器(141)，具有：

第一熱泵系統富液換熱器第一入口(141A1)，連通于富液泵出口(13B)；

第一熱泵系統富液換熱器第一出口(141B1)；

第一熱泵系統富液換熱器第二入口(141A2)；以及

第一熱泵系統富液換熱器第二出口(141B2)；

第一熱泵系統冷凝器(142)，具有：

第一熱泵系統冷凝器第一入口(142A1)，連通于第一熱泵系統富液換熱器第二出口(141B2)；

第一熱泵系統冷凝器第一出口(142B1)；

第一熱泵系統冷凝器第二入口(142A2)；以及

第一熱泵系統冷凝器第二出口(142B2)；

第一熱泵系統第一循環水泵(143)，具有：

第一熱泵系統第一循環水泵入口(143A)，連通于第一熱泵系統冷凝器第一出口(142B1)；以及

第一熱泵系統第一循環水泵出口(143B)，連通于第一熱泵系統富液換熱器第二入口(141A2)；

第一熱泵系統膨脹閥(144)，具有：

第一熱泵系統膨脹閥入口(144A)，連通于第一熱泵系統冷凝器第二出口(142B2)；以及

第一熱泵系統膨脹閥出口(144B)；

第一熱泵系統蒸發器(145)，具有：

第一熱泵系統蒸發器第一入口(145A1)，連通于第一熱泵系統膨脹閥出口(144B)；

第一熱泵系統蒸發器第一出口(145B1)；

第一熱泵系統蒸發器第二入口(145A2)；以及

第一熱泵系統蒸發器第二出口(145B2)；

第一熱泵系統壓縮機(146)，具有：

第一熱泵系統壓縮機入口(146A)，連通于第一熱泵系統蒸發器第一出口(145B1)；以及

第一熱泵系統壓縮機出口(146B)，連通于第一熱泵系統冷凝器第二入口(142A2)；

第一熱泵系統第二循環水泵(147)，具有：

第一熱泵系統第二循環水泵入口(147A)，連通于第一熱泵系統蒸發器第二出口(145B2)；以及

第一熱泵系統第二循環水泵出口(147B)；

第一熱泵系統貧液換熱器(148)，具有：

第一熱泵系統貧液換熱器第一入口(148A1)，連通于第一熱泵系統第二循環水泵出口(147B)；

第一熱泵系統貧液換熱器第一出口(148B1)，連通于第一熱泵系統蒸發器第二入口(145A2)；

第一熱泵系統貧液換熱器第二入口(148A2)；以及

第一熱泵系統貧液換熱器第二出口(148B2)；

以及

第一熱泵系統補水箱(149)，受控連通于第一熱泵系統第一循環水泵入口(143A)和第一熱泵系統第二循環水泵入口(147A)；

第二熱泵系統(15)，包括：

第二熱泵系統富液換熱器(151)，具有：

第二熱泵系統富液換熱器第一入口(151A1)，連通于第一熱泵系統富液換熱器第一出口(141B1)；

第二熱泵系統富液換熱器第一出口(151B1)；

第二熱泵系統富液換熱器第二入口(151A2)；以及

第二熱泵系統富液換熱器第二出口(151B2)；

第二熱泵系統冷凝器(152)，具有：

第二熱泵系統冷凝器第一入口(152A1)，連通于第二熱泵系統富液換熱器第二出口(151B2)；

第二熱泵系統冷凝器第一出口(152B1)；

第二熱泵系統冷凝器第二入口(152A2)；以及

第二熱泵系統冷凝器第二出口(152B2)；

第二熱泵系統第一循環水泵(153)，具有：

第二熱泵系統第一循環水泵入口(153A)，連通于第二熱泵系統冷凝器第一出口(152B1)；以及

第二熱泵系統第一循環水泵出口(153B)，連通于第二熱泵系統富液換熱器第二入口(151A2)；

第二熱泵系統膨脹閥(154)，具有：

第二熱泵系統膨脹閥入口(154A)，連通于第二熱泵系統冷凝器第二出口(152B2)；以及

第二熱泵系統膨脹閥出口(154B)；

第二熱泵系統蒸發器(155)，具有：

第二熱泵系統蒸發器第一入口(155A1)，連通于第二熱泵系統膨脹閥出口(154B)；

第二熱泵系統蒸發器第一出口(155B1)；

第二熱泵系統蒸發器第二入口(155A1)；以及

第二熱泵系統蒸發器第二出口(155B2)；

第二熱泵系統壓縮機(156)，具有：

第二熱泵系統壓縮機入口(156A)，連通于第二熱泵系統蒸發器第一出口(155B1)；以及

第二熱泵系統壓縮機出口(156B)，連通于第二熱泵系統冷凝器第二入口(152A2)；

第二熱泵系統第二循環水泵(157)，具有：

第二熱泵系統第二循環水泵入口(157A)，連通于第二熱泵系統蒸發器第二出口(155B2)；以及

第二熱泵系統第二循環水泵出口(157B)；

第二熱泵系統貧液換熱器(158)，具有：

第二熱泵系統貧液換熱器第一入口(158A1)，連通于第二熱泵系統第二循環水泵出口(157B)；

第二熱泵系統貧液換熱器第一出口(158B1)，連通于第二熱泵系統蒸發器第二入口(155A1)；

第二熱泵系統貧液換熱器第二入口(158A2)；以及

第二熱泵系統貧液換熱器第二出口(158B2)；

以及

第二熱泵系統補水箱(159)，受控連通于第二熱泵系統第一循環水泵入口(153A)和第二熱泵系統第二循環水泵入口(157A)；

貧富液換熱器(16)，具有：

貧富液換熱器第一入口(16A1)，連通于第二熱泵系統富液換熱器第一出口(151B1)；

貧富液換熱器第一出口(16B1)；

貧富液換熱器第二入口(16A2)；以及

貧富液換熱器第二出口(16B2)，連通于第一熱泵系統貧液換熱器第二入口(148A2)；

解吸塔(17)，具有：

解吸塔第一入口(17A1)，設置于解吸塔(17)的上部，連通于貧富液換熱器第一出口(16B1)；

解吸塔第一出口(17B1)，設置于解吸塔(17)的底部；

解吸塔第二入口(17A2)；

解吸塔第二出口(17B2)，設置于解吸塔(17)的下部；以及

解吸塔第三出口(17B3)，設置于解吸塔(17)的頂部，連通于第二熱泵系統貧液換熱器第二入口(158A2)；

再沸器(18)，具有：

再沸器入口(18A)，連通于解吸塔第二出口(17B2)；以及

再沸器出口(18B)，連通于解吸塔第二入口(17A2)；

二氧化碳冷卻器(19)，具有：

二氧化碳冷卻器入口(19A)，連通于第二熱泵系統貧液換熱器第二出口(158B2)；以及

二氧化碳冷卻器出口(19B)；

氣液分離器(20)，具有：

氣液分離器入口(20A)，連通于二氧化碳冷卻器出口(19B)；以及

氣液分離器出口(20B)；

貧液泵(21)，具有：

貧液泵入口(21A)，連通于解吸塔第一出口(17B1)；以及

貧液泵出口(21B)，連通于貧富液換熱器第二入口(16A2)；

以及

貧液冷卻器(22)，具有：

貧液冷卻器入口(22A)，連通于第一熱泵系統貧液換熱器第二出口(148B2)；以及

貧液冷卻器出口(22B)，連通于吸收塔第二入口(12A2)；

其中，

外部的二氧化碳原料氣經過風機入口(11A)進入風機(11)，并在風機(11)內加壓；

加壓后的原料氣經由風機出口(11B)以及吸收塔第一入口(12A1)進入吸收塔(12)，在吸收塔(12)內與吸收塔(12)的上部噴淋而下的吸收劑逆流接觸，原料氣中的二氧化碳被吸收劑吸收，變為富液，余下的原料氣經由吸收塔第一出口(12B1)排出；

富液經由吸收塔第二出口(12B2)以及富液泵入口(13A)進入富液泵(13)，然后在富液泵(13)的作用下經由富液泵出口(13B)以及第一熱泵系統富液換熱器第一入口(141A1)進入第一熱泵系統富液換熱器(141)進行第一熱交換，以吸熱升溫；

進行所述第一熱交換后的富液經由第一熱泵系統富液換熱器第一出口(141B1)以及第二熱泵系統富液換熱器第一入口(151A1)進入第二熱泵系統富液換熱器(151)進行第二熱交換，以再次吸熱升溫；

進行所述第二熱交換后的富液經由第二熱泵系統富液換熱器第一出口(151B1)以及貧富液換熱器第一入口(16A1)進入貧富液換熱器(16)進行第三熱交換，以繼續吸熱升溫；

進行所述第三熱交換后的富液經由貧富液換熱器第一出口(16B1)以及解吸塔第一入口(17A1)進入解吸塔(17)，然后經由解吸塔第二出口(17B2)以及再沸器入口(18A)進入再沸器(18)，再沸器(18)對富液進行加熱升溫，解吸生成二氧化碳氣體、蒸汽及霧沫的混合氣體和貧液；

解吸生成的二氧化碳氣體和貧液通過再沸器出口(18B)以及解吸塔第二入口(17A2)再次進入解吸塔(17)，二氧化碳氣體、蒸汽及霧沫的混合氣體經由解吸塔第三出口(17B3)以及第二熱泵系統貧液換熱器第二入口(158A2)進入第二熱泵系統貧液換熱器(158)進行第四熱交換，以放熱降溫；

進行所述第四熱交換后的混合氣體經由第二熱泵系統貧液換熱器第二出口(158B2)以及二氧化碳冷卻器入口(19A)進入二氧化碳冷卻器(19)進行降溫冷卻，蒸汽和霧沫變成水和泡沫；

冷卻后的混合氣體經由二氧化碳冷卻器出口(19B)以及氣液分離器入口(20A)進入氣液分離器(20)，除去混合氣體內的水和泡沫，分離出的二氧化碳氣體經由氣液分離器出口(20B)向外供給；

解吸生成的貧液經由解吸塔第一出口(17B1)以及貧液泵入口(21A)進入貧液泵(21)，并在貧液泵(21)的作用下，經由貧液泵出口(21B)以及貧富液換熱器第二入口(16A2)進入貧富液換熱器(16)，與經由第二熱泵系統富液換熱器第一出口(151B1)以及貧富液換熱器第一入口(16A1)進入貧富液換熱器(16)中的富液進行所述第三熱交換，以放熱降溫；

進行所述第三熱交換后的貧液通過貧富液換熱器第二出口(16B2)以及第一熱泵系統貧液換熱器第二入口(148A2)進入第一熱泵系統貧液換熱器(148)進行第五熱交換，以再次放熱降溫；

進行所述第五熱交換后的貧液經由第一熱泵系統貧液換熱器第二出口(148B2)以及貧液冷卻器入口(22A)進入貧液冷卻器(22)，以在貧液冷卻器(22)內降溫冷卻；

冷卻后的貧液通過貧液冷卻器出口(22B)以及吸收塔第二入口(12A2)再次進入吸收塔(12)，作為吸收劑自塔頂噴淋而下吸收二氧化碳氣體變成富液，進行下一個循環；

在第一熱泵系統(14)中：

第一熱泵系統壓縮機(146)、第一熱泵系統冷凝器(142)、第一熱泵系統膨脹閥(144)、第一熱泵系統蒸發器(145)形成第一工質的循環回路，氣態第一工質在第一熱泵系統壓縮機(146)中進行壓縮，然后經由第一熱泵系統壓縮機出口(146B)以及第一熱泵系統冷凝器第二入口(142A2)進入第一熱泵系統冷凝器(142)進行熱交換，氣態第一工質冷卻為液態第一工質；液態第一工質則經由第一熱泵系統冷凝器第二出口(142B2)以及第一熱泵系統膨脹閥入口(144A)進入第一熱泵系統膨脹閥(144)進行節流；然后節流后的液態第一工質經由第一熱泵系統膨脹閥出口(144B)以及第一熱泵系統蒸發器第一入口(145A1)進入第一熱泵系統蒸發器(145)進行熱交換，液態第一工質吸收熱量蒸發變為氣態第一工質；氣態第一工質經由第一熱泵系統蒸發器第一出口(145B1)以及第一熱泵系統壓縮機入口(146A)返回至第一熱泵系統壓縮機(146)，進入下一個循環；

氣態第一工質在第一熱泵系統冷凝器(142)中冷卻為液態第一工質時放出熱量，并對經由第一熱泵系統冷凝器第一入口(142A1)進入第一熱泵系統冷凝器(142)中的水進行加熱；加熱后的水經由第一熱泵系統冷凝器第一出口(142B1)以及第一熱泵系統第一循環水泵入口(143A)進入第一熱泵系統第一循環水泵(143)，并在第一熱泵系統第一循環水泵(143)作用下經由第一熱泵系統第一循環水泵出口(143B)以及第一熱泵系統富液換熱器第二入口(141A2)進入第一熱泵系統富液換熱器(141)，與經由富液泵出口(13B)以及第一熱泵系統富液換熱器第一入口(141A1)進入第一熱泵系統富液換熱器(141)的富液進行所述第一熱交換，水放熱降溫，然后放熱降溫的水經由第一熱泵系統富液換熱器第二出口(141B2)以及第一熱泵系統冷凝器第一入口(142A1)再次進入第一熱泵系統冷凝器(142)，與經由第一熱泵系統壓縮機出口(146B)以及第一熱泵系統冷凝器第二入口(142A2)進入第一熱泵系統冷凝器(142)中的氣態第一工質進行熱交換，水吸熱升溫，之后經由第一熱泵系統冷凝器第一出口(142B1)以及第一熱泵系統第一循環水泵入口(143A)返回至第一熱泵系統第一循環水泵(143)，進入下一個循環；

液態第一工質在第一熱泵系統蒸發器(145)中蒸發為氣態第一工質吸收熱量，并對經由第一熱泵系統蒸發器第二入口(145A2)進入第一熱泵系統蒸發器(145)中的水進行吸熱冷卻；冷卻后的水經由第一熱泵系統蒸發器第二出口(145B2)以及第一熱泵系統第二循環水泵入口(147A)進入第一熱泵系統第二循環水泵(147)，并在第一熱泵系統第二循環水泵(147)的作用下經由第一熱泵系統第二循環水泵出口(147B)以及第一熱泵系統貧液換熱器第一入口(148A1)進入第一熱泵系統貧液換熱器(148)，與經由貧富液換熱器第二出口(16B2)以及第一熱泵系統貧液換熱器第二入口(148A2)進入第一熱泵系統貧液換熱器(148)的貧液進行所述第五熱交換，水吸熱升溫，然后吸熱升溫的水經由第一熱泵系統貧液換熱器第一出口(148B1)以及第一熱泵系統蒸發器第二入口(145A2)再次進入蒸發器進行熱交換，水放熱降溫，進入下一個循環；

第一熱泵系統補水箱(149)分別經由第一熱泵系統第一循環水泵入口(143A)和第一熱泵系統第二循環水泵入口(147A)補充第一熱泵系統(14)熱循環過程中損失的水分；

在第二熱泵系統(15)中：

第二熱泵系統壓縮機(156)、第二熱泵系統冷凝器(152)、第二熱泵系統膨脹閥(154)、第二熱泵系統蒸發器(155)形成第二工質的循環回路；氣態第二工質在第二熱泵系統壓縮機(156)中進行壓縮，然后經由第二熱泵系統壓縮機出口(156B)以及第二熱泵系統冷凝器第二入口(152A2)進入第二熱泵系統冷凝器(152)進行熱交換，氣態第二工質冷卻為液態第二工質；液態第二工質則經由第二熱泵系統冷凝器第二出口(152B2)以及第二熱泵系統膨脹閥入口(154A)進入第二熱泵系統膨脹閥(154)進行節流；然后節流后的液態第二工質通過第二熱泵系統膨脹閥出口(154B)以及第二熱泵系統蒸發器第一入口(155A1)進入第二熱泵系統蒸發器(155)進行熱交換，液態工質吸收熱量蒸發變為氣態第二工質；氣態第二工質經由第二熱泵系統蒸發器第一出口(155B1)以及第二熱泵系統壓縮機入口(156A)返回至第二熱泵系統壓縮機(156)，進入下一個循環；

氣態第二工質在第二熱泵系統冷凝器(152)中冷卻為液態工質時放出熱量，并對經由第二熱泵系統冷凝器第一入口(152A1)進入第二熱泵系統冷凝器(152)中的水進行加熱；加熱后的水通過第二熱泵系統冷凝器第一出口(152B1)以及第二熱泵系統第一循環水泵入口(153A)進入第二熱泵系統第一循環水泵(153)，并在第二熱泵系統第一循環水泵(153)作用下經由第二熱泵系統第一循環水泵出口(153B)以及第二熱泵系統富液換熱器第二入口(151A2)進入第二熱泵系統富液換熱器(151)，與經由第一熱泵系統富液換熱器第一出口(141B1)以及第二熱泵系統富液換熱器第一入口(151A1)進入第二熱泵系統富液換熱器(151)中的富液進行所述第二熱交換，水放熱降溫，然后放熱降溫的水經由第二熱泵系統富液換熱器第二出口(151B2)以及第二熱泵系統冷凝器第一入口(152A1)再次進入第二熱泵系統冷凝器(152)，進行下一個循環；

液態第二工質在第二熱泵系統蒸發器(155)中蒸發為氣態工質時吸收熱量，并對經由第二熱泵系統蒸發器第二入口(155A1)進入第二熱泵系統蒸發器(155)中的水進行吸熱冷卻；冷卻后的水經由第二熱泵系統蒸發器第二出口(155B2)以及第二熱泵系統第二循環水泵入口(157A)進入第二熱泵系統第二循環水泵(157)，并在第二熱泵系統第二循環水泵(157)的作用下經由第二熱泵系統第二循環水泵出口(157B)以及第二熱泵系統貧液換熱器第一入口(158A1)進入第二熱泵系統貧液換熱器(158)，與經由解吸塔第二出口(17B2)以及第二熱泵系統貧液換熱器第二入口(158A2)進入第二熱泵系統貧液換熱器(158)中的二氧化碳氣體、蒸汽及霧沫的混合氣體進行所述第四熱交換，水吸熱升溫，然后吸熱升溫的水經由第二熱泵系統貧液換熱器第一出口(158B1)以及第二熱泵系統蒸發器第二入口(155A1)再次進入第二熱泵系統蒸發器(155)中進行放熱降溫，進入下一個循環；

第二熱泵系統補水箱(159)分別經由第二熱泵系統第一循環水泵入口(153A)和第二熱泵系統第二循環水泵入口(157A)補充第二熱泵系統(15)熱循環過程中損失的水分。