[發明專利]一種二氧化碳捕集系統及方法

在審

• 申請號: 202310084189.6
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116078119A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 劉牛;劉漢明;陳景碩;郭東方;牛紅偉;劉練波;郜時旺
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;B01D53/14;B01D53/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明公開了一種二氧化碳捕集系統及方法，其中，該系統包括：提純單元，提純單元的輸入端與靈活調峰煤電機組連接，用于將靈活調峰煤電機組產生的煙氣中的二氧化碳進行提純，得到包含二氧化碳的混合氣體；吸收塔，吸收塔的輸入端與提純單元的輸出端相連接，用于將包含二氧化碳的混合氣體進行吸收，生成貧液和富液，并從其第一輸出端輸出，將剩余煙氣從其第二輸出端排出；分相器，分相器的輸入端與吸收塔的第一輸出端連接，用于將貧液和富液進行分離，輸出富液；貧富液換熱器，用于加熱富液；再生塔，用于將輸出的加熱后的液體進行解吸，使其中的二氧化碳氣體再生。該系統能夠降低塔器尺寸、減小運行能耗、節省成本，且提高二氧化碳捕集效率。

技術領域

本發明涉及二氧化碳捕集技術領域，具體而言，涉及一種二氧化碳捕集系統及方法。

背景技術

大量化石燃料利用過程中排放的二氧化碳會導致全球氣候變暖等一系列環境問題，為應對氣候變化，降低碳排放量，需大力發展碳捕集利用與封存技術(CCUS)。CCUS技術是實現化石能源低碳化利用的重要基礎，也是我國實現碳達峰和碳中和戰略的托底技術保障。CCUS技術目前的主要成本在捕集方面，因此首先亟待突破的是降低二氧化碳捕集成本。

現有技術中，使用化學吸收法進行二氧化碳捕集與再生，化學吸收法碳捕集技術使用與二氧化碳氣體發生化學反應的胺溶液來將煙氣中二氧化碳選擇性吸收分離出來，是目前燃煤煙氣碳捕集技術方案中較為成熟的技術方案之一，已在國內外各工程實現規模化應用。但是現有技術中，化學吸收法中的吸收塔蒸汽消耗量大、再生塔的再生能耗較高；此外，膜分離技術也是近年來快速發展的新一代碳捕集技術，氣體分離膜原理是利用具有不同分子直徑的氣體分子(如CO2、CH4、N2和H2的分子直徑分別為)在聚合物膜中的滲透速率差異，滲透速率快的氣體能夠快速通過聚合物膜，滲透速率慢的氣體則被分隔在膜的上游，從而實現氣體的分離。膜分離二氧化碳過程是基于上下游的壓力差而實現的氣體分離過程，不需額外消耗蒸汽，大大降低分離能耗。但是膜分離技術中二氧化碳的捕集率很低，為了提高二氧化碳的捕集率，需要多級(至少六級)膜分離工藝，從而導致投資成本很高。

針對現有技術中使用化學吸收法捕集二氧化碳造成的吸收塔蒸汽消耗量大、再生塔的再生能耗較高，以及使用膜分離技術造成的二氧化碳捕集效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種二氧化碳捕集系統及方法，以解決現有技術中使用化學吸收法捕集二氧化碳造成的吸收塔蒸汽消耗量大、再生塔的再生能耗較高，以及使用膜分離技術造成的二氧化碳捕集效率低的問題。

為達到上述目的，一方面，本發明提供了一種二氧化碳捕集系統，該系統包括：提純單元，所述提純單元的輸入端與靈活調峰煤電機組連接，用于將所述靈活調峰煤電機組產生的煙氣中的二氧化碳進行提純，得到包含二氧化碳的混合氣體；吸收塔，所述吸收塔的輸入端與所述提純單元的輸出端相連接，用于將所述包含二氧化碳的混合氣體進行吸收，生成富含二氧化碳的貧液和富含二氧化碳的富液，并從其第一輸出端輸出，將剩余煙氣從其第二輸出端排出；分相器，所述分相器的輸入端與所述吸收塔的第一輸出端連接，用于將所述富含二氧化碳的貧液和所述富含二氧化碳的富液進行分離，輸出分離后的所述富含二氧化碳的富液；貧富液換熱器，所述貧富液換熱器的輸入端與所述分相器的輸出端連接，用于將輸出的富含二氧化碳的富液進行加熱，輸出加熱后的液體；再生塔，所述再生塔的輸入端與所述貧富液換熱器的輸出端連接，用于將輸出的加熱后的液體進行解吸，使其中的二氧化碳氣體再生。

可選的，所述提純單元包括：一級膜提純子單元，所述一級膜提純子單元的輸入端與所述靈活調峰煤電機組連接，用于將所述靈活調峰煤電機組產生的煙氣中的二氧化碳進行第一次提純，得到包含二氧化碳的第一混合氣體；二級膜提純子單元，所述二級膜提純子單元的輸入端與所述一級膜提純子單元的輸出端相連接，用于將所述包含二氧化碳的第一混合氣體進行第二次提純，得到所述包含二氧化碳的混合氣體。

可選的，所述一級膜提純子單元包括：混合基質膜；所述二級膜提純子單元包括：混合基質膜。