[發(fā)明專利]一種醇胺法捕集煙氣中二氧化碳的加壓再生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910864477.7
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110624363B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛松柏;郭本帥;陳曦;汪東;季燕;葉寧;丁雅萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化南京化工研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C01B32/50
• 代理公司: 南京源古知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醇胺法捕集煙氣中二氧化碳的加壓再生方法，該方法與傳統(tǒng)的醇胺法捕集煙氣中二氧化碳的工藝不同，其再生過程不是單一的常壓再生，而是先進(jìn)行常壓再生，然后將溶液加壓后進(jìn)行加壓再生。本發(fā)明提供的方法，具有再生反應(yīng)的熱效率高、再生能耗顯著下降、流程簡單、無需引入外部高壓氣提氣、熱量利用效率高、再生得到的二氧化碳壓力高等優(yōu)點，在二氧化碳捕集領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醇胺法捕集煙氣中二氧化碳的加壓再生方法。

背景技術(shù)

化石能源的消耗，會生成大量的二氧化碳。特別是人類進(jìn)入工業(yè)革命之后，隨著化石能源消耗的日益增多，越來越多的二氧化碳被排放入大氣中，使得大氣中二氧化碳的濃度不斷提高。2019年2月9日，位于夏威夷的莫納羅亞天文臺記錄的有史以來最高的空氣中二氧化碳濃度已經(jīng)達(dá)到414.27ppm。由于二氧化碳具有溫室效應(yīng)，其濃度的升高已造成南北極冰川融化、極端惡劣天氣增多和海水變酸等一系列嚴(yán)重環(huán)境問題。因此，二氧化碳的減排已引起世界各國的普遍關(guān)注。

二氧化碳的減排主要包括提高能源效率、使用新能源和二氧化碳捕集等技術(shù)。其中，燃燒后二氧化碳捕集技術(shù)，是針對目前全球二氧化碳最大排放源——燃煤電廠煙氣的最有效二氧化碳減排方法。在傳統(tǒng)的煙氣燃燒后二氧化碳捕集技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的是以單乙醇胺（MEA）為代表的醇胺吸收—熱再生工藝。為了獲得較高的溶劑吸收能力，醇胺溶劑的再生往往在低（常）壓的狀態(tài)下進(jìn)行，以保證吸收的二氧化碳得到充分的再生。

但是，在低（常）壓的狀態(tài)下，吸收了二氧化碳的醇胺富液沸點較低，這一方面使得再生反應(yīng)的速率較低，使得富液再生所需的停留時間較長，另一方面，常壓下再生出的氣體中水含量較高，使得大量的熱量被用于水的氣化，降低了體系的熱量利用效率，使得醇胺法捕集煙氣中二氧化碳的工藝能耗較高，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此，從提高再生塔的操作壓力的角度降低工藝能耗，開發(fā)二氧化碳的加壓再生工藝，引起了研究者的重視。

美國碳捕集與利用技術(shù)開發(fā)公司（Carbon Capture Scientific，LLC）在專利USPatent 20120009114和US Patent 20140017622中公開了多種氣體加壓解吸技術(shù)。該公司認(rèn)為，解吸過程的能耗主要包括顯熱、反應(yīng)熱和氣提熱三個部分。其中，顯熱是熱交換過程的一種阻尼，對于解吸過程沒有任何好處，需要消除；反應(yīng)熱被用來再生二氧化碳，是解吸的動力來源，必須最大限度的利用；氣提熱主要用于蒸發(fā)被產(chǎn)品二氧化碳帶出塔的水蒸氣，也應(yīng)盡量減少。根據(jù)該公司的專利，其所使用的高壓氣提氣可以為對液體中的溶劑無害并且不會干擾氣提系統(tǒng)的任何氣體，包括無機氣體如He、Ar、O2、N2、空氣及其混合物，或有機氣體如CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12及其混合物。加壓解吸塔再生出來的氣體常常需要進(jìn)一步的處理（精餾或再吸收）才能得到純度較高的CO2，但其中CO2的分壓比傳統(tǒng)解吸塔再生酸氣中CO2的分壓明顯高。實施例表明，使用加壓解吸工藝可有效降低再生過程所需的能量，較MEA的傳統(tǒng)再生工藝，使用加壓解吸的MEA工藝總能耗可下降14%，使用加壓解吸的MEA/MDEA復(fù)合工藝總能耗可下降25%。

南化集團(tuán)研究院在專利CN1089263、CN102641653、CN102675248等專利中公開了一種變壓再生工藝，該工藝主要針對熱鉀堿脫碳技術(shù)開發(fā)，該工藝在脫碳溶液再生系統(tǒng)中，采用由加壓再生塔的加壓閃蒸段和加壓氣提段、常壓氣提段、貧液閃蒸槽以及亞音速噴射器組成的雙塔變壓再生流程。其中，加壓再生塔頂壓力范圍為0.14~0.18MPa（絕對壓力），以加壓再生塔塔頂出來的CO2再生氣作為亞音速噴射器的動力氣來抽提常壓氣提再生塔，使常壓氣提再生塔塔頂壓力范圍為0.095MPa~0.105MPa（絕對壓力）。實施例表明，該工藝可使溶液的再生能耗下降30%。