[發明專利]一種使用熱鉀堿法脫除煙氣中二氧化碳的裝置及其工藝

在審

• 申請號: 202211551674.1
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN116078138A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 黃乃金;石勇;王一瑧;解彬;毛宜超;吳天晴
• 申請（專利權）人: 安徽威達環?？萍脊煞萦邢薰?/a>
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;F23J15/00;F23J15/04;F23J15/06;F23J15/08;B01D53/62;B01D3/06;B01D3/32;B01D3/38
• 代理公司: 上海恩凡知識產權代理有限公司 31459
• 代理人: 汪賀玲

本發明涉及一種使用熱鉀堿法脫除煙氣中二氧化碳的裝置及其工藝，該裝置包括依次布置的煙氣預處理單元、煙氣冷卻換熱器、壓縮機、換熱器一、換熱器二；換熱器二與再沸器相接構成循環通路；經換熱器二引出的煙氣再進入換熱器三，換熱器三的底部與換熱器一的頂部之間設置通道；換熱器三與吸收塔相接構成循環通路，吸收塔塔頂設置碳酸鉀溶液噴淋機構，吸收塔底部與再生塔相接，再生塔底部連接閃蒸罐一，閃蒸罐一通過貧液泵與吸收塔塔頂相接；所述的再沸器與再生塔底部相接構成循環通路。對能源的合理利用，節省能源，降低碳捕集成本。

技術領域

本發明屬于煙氣碳捕集技術領域，具體涉及一種使用熱鉀堿法脫除煙氣中二氧化碳的裝置及其工藝。

背景技術

自從工業革命以來，化石燃料的開發使用，大氣中二氧化碳的含量顯著提升。由于二氧化碳是溫室氣體的主要成分之一，導致了全球溫度持續升高，進而引發海洋酸化、極地冰融化、海平面上升、干旱和颶風等惡劣氣候災害的發生，對人的生存和世界經濟可持續發展造成了嚴重破壞。人的生產生活相關的活動，包括化石燃料的使用、森林植被的破壞、化工工業生產等，則是導致大氣中二氧化碳含量不斷提升的主要原因。二氧化碳濃度升高導致的全球氣候問題已影響到人的生存安全。

社會經濟的發展離不開能源的支撐。中國電力得到了快速發展，總裝機容量從1978年的5712萬kW發展到2017年的17.77億kW，其中火電裝機容量從3984萬kW發展到11.06億kW。根據能源局數據，2021年中國火電裝機容量為12.97億kW，2022年中國火電裝機容量為13.09億kW。我國富煤的能源結構決定了電力行業必須以燃煤發電為主，雖然目前我國發電采用多種形式來替代傳統燃煤發電，例如風力發電、光伏發電、核能發電等，但是火電仍占到70％以上的比重。

燃煤發電機組單位發電量產生的CO₂排放量0.76～0.92g/(kW·h)，而燃氣發電單位發電量產生的CO₂排放量僅占燃煤發電的45％～66％。我國燃煤發電量占火力發電量的93％，產生的溫室氣體排放量巨大。對于煙氣中二氧化碳的捕集將勢在必行。

對于煙氣的碳捕集工藝，目前用的較多的有變壓吸附和化學溶劑吸收，變壓吸附一次性投資和運行成本都相對較高?；瘜W(溶劑)吸收法是使原料氣與化學溶劑在吸收塔內發生化學反應，溶劑吸收二氧化碳形成富液，富液進入再生塔加熱分解出二氧化碳，吸收與再生交替進行，從而實現二氧化碳的分離回收。目前工業中廣泛采用的熱碳酸鉀法和醇胺法均屬于化學吸收法。以醇胺(類)作吸收劑的方法有MEA法(一乙醇胺)、DEA法(二乙醇胺)及MDEA(N-甲基二乙醇胺)法等，也有使用混合胺溶劑作為吸收劑的案例。熱鉀堿法使用的溶劑是碳酸鉀溶液，相對于碳酸鉀溶液，醇胺溶劑不適用于氧含量高的環境，因胺溶劑易被氧化，消耗溶劑的同時生成有毒的產物。在氧的存在下醇胺溶液不適用于高壓環境的脫碳，因被壓縮后氧含量增高，會促進醇胺溶劑的消耗。而碳酸鉀溶液不存在這種情況，不會被氧化，且溶劑成本相對較低，脫碳效率高，二氧化碳產品純度高，在加壓環境下適應性好。

對于煙氣的碳捕集，由于多數煙氣中二氧化碳含量較低，待處理煙氣流量高，若在常壓下進行碳捕集，效率很低且再生能耗高。

發明內容

本發明提出一種使用熱鉀堿法脫除煙氣中二氧化碳的裝置及其工藝，對能源的合理利用，節省能源，降低碳捕集成本。

為了實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種使用熱鉀堿法脫除煙氣中二氧化碳的裝置，包括依次布置的煙氣預處理單元、煙氣冷卻換熱器、壓縮機、換熱器一、換熱器二；換熱器二與再沸器相接構成循環通路；經換熱器二引出的煙氣再進入換熱器三，換熱器三的底部與換熱器一的頂部之間設置通道；換熱器三與吸收塔相接構成循環通路，吸收塔塔頂設置碳酸鉀溶液噴淋機構，吸收塔底部與再生塔相接，再生塔底部連接閃蒸罐一，閃蒸罐一通過貧液泵與吸收塔塔頂相接；所述的再沸器與再生塔底部相接構成循環通路。