技术领域
[0001] 本
发明属于
能源环境领域，涉及一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法，具体地说，涉及一种将再生气中夹带的含复合胺溶液的
饱和蒸汽液化并加以脱除的方法，以及实施该方法所用的装置。
背景技术
[0002] 随着经济社会的发展，化石
燃料燃烧所导致的空气污染和
温室效应已经严重地威胁着人类赖以生存的地球环境，全球
气候变暖和温室效应是各国可持续发展面临的共同挑战。
[0003] 根据IPCC(The Intergovernmental Panel on Climate Change)(联合国政府间
气候变化专
门委员会)的报告，引起全球气候变暖的CO2、CH4、N2O、氢氟
烃4类气体中，CO2产生的温室效应占60％，因此，减少CO2的排放已成为应对气候变暖的最重要的技术路线之一。减少CO2排放主要有以下3种途径：①调整能源结构，使用无碳或低碳能源，如
太阳能、
风能等
可再生能源以及核能等清洁能源；②提高能源利用效率，降低单位产值能耗的
温室气体排放量；③采用温室气体的捕集和
封存(CCS)技术。IEA(国际能源机构)的研究结果表明：在碳税为50美元/吨的情况下，2050年CO2减
排量的一半将依靠CO2捕集和封存(CCS)实现。因此，研究CO2捕集技术对温室气体减排意义重大。
[0004] 目前正在大
力开发的碳捕集技术主要有3种，即燃烧后
脱碳、燃烧前脱碳和富氧燃烧技术。其中燃烧前捕捉技术只能用于新建
发电厂，而另两种技术则可同时应用于新建和既有发电厂。
[0005] 中国作为一个发展中国家，主要以
煤炭的消费为主，主要的CO2排放源为燃煤的发电厂。从总量上看，目前我国的二氧化碳排放量已位居世界第二。预计到2025年，我国的CO2总排放量很可能超过美国，位居世界第一。因此，我国亟待需要对所排放的二氧化碳进行捕获研究，以缓解我国的空气污染压力。
[0006] 高成本将是阻碍二氧化碳捕捉和埋存技术市场化的一大障碍，新建发电厂将因此增加30-50％的成本，改造已有发电厂也会大幅增加发电厂的发电成本。目前的价格对于中国发电企业来说还是难以承受的，但中国新建发电厂在未来规划中应当对这项技术有所准备，留出一定面积的土地作为储备。商业化后的二氧化碳捕捉和埋存技术的价格必然下降，而且随着国际和中国国内节能减排的发展，这类技术必将得到广泛应用。
[0007] 在烟道气二氧化碳捕集系统中，再生气二氧化碳中夹带有复合胺溶液微粒，会对后续装置及加工产生不良影响，甚至于污染环境。另外，
气溶胶微粒流失，如100万吨/年规模的二氧化碳捕集装置，每年消耗的复合胺液
溶剂约1600吨/年，价值4000万元人民币，这些消耗的复合溶剂中80％是以气溶胶的形式被
净化气体带走了，尤其是PM2.5微粒(大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物)，如何回收这些气溶胶微粒是能源环境领域面临的重大技术问题。现有的气溶胶微粒的捕集方法有旋转流分离器和电捕集器，前者压力降一般为500-600Pa，甚至高达1000Pa以上，现有的这种技术不能够用于烟道气二氧化碳捕集系统中，一是压力降太高，低分压的烟道气不能够支持这样高的压力降消耗；二是如果要选用现有的旋风分离器技术，必须对烟道气进行
增压，既复杂又不经济。对于电捕集器，因为再生气
含水量大，容易产生安全隐患，而且成本太高，在工程中没有经济适用的电捕集器。
[0008] 鉴于此，本领域迫切需要开发出一种能够高效地将再生气中夹带的含复合胺溶液的
饱和蒸汽液化并加以脱除的方法。
发明内容
[0009] 本发明提供了一种新的烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法与装置，克服了
现有技术中存在的
缺陷。
[0010] 一方面，本发明提供了一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法，该方法包括：
[0011] (a)对得自再生塔的再生气进行风冷和水冷，以将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽转
化成雾滴，得到夹带气溶胶微粒的再生气；
[0012] (b)对夹带气溶胶微粒的再生气进行气-液微旋转流分离，以捕获再生气中夹带的气溶胶微粒，得到脱除气溶胶微粒的再生气；
[0013] (c)将捕获的气溶胶微粒聚集为液体，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统。
[0014] 在一个优选的实施方式中，经步骤(b)的气-液微旋转流分离后，再生气中气溶胶3
微粒的浓度小于20mg/Nm。
[0015] 在另一个优选的实施方式中，经步骤(b)的气-液微旋转流分离后，再生气中气溶胶微粒的平均粒径不大于2.5微米。
[0016] 在另一个优选的实施方式中，经步骤(b)的气-液微旋转流分离后，再生气的额定压力降为20mm H2O，最大压力降不大于30mm H2O。
[0017] 在另一个优选的实施方式中，使用步骤(c)，使得复合胺溶液的消耗量减少一半。
[0018] 另一方面，本发明提供了一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液装置，该装置包括：
[0019] 与再生塔的再生气出口连接的风冷冷却器，以及与风冷冷却器的出口连接的水冷冷却器，用于对得自再生塔的再生气进行风冷和水冷，以将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽转化成雾滴，得到夹带气溶胶微粒的再生气；
[0020] 与水冷冷却器的出口连接的气-液微旋转流分离器，用于对夹带气溶胶微粒的再生气进行气-液微旋转流分离，以捕获再生气中夹带的气溶胶微粒，得到脱除气溶胶微粒的再生气。
[0021] 在一个优选的实施方式中，所述气-液微旋转流分离器(4)是单级的或多级
串联的。
附图说明
[0022] 图1是根据本发明的一个实施方式的烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液工艺流程示意图。
具体实施方式
[0023] 本发明的
发明人经过广泛而深入的研究后发现，烟道气二氧化碳捕集系统中从再生塔输出的再生气二氧化碳中夹带了大量含复合胺溶液的饱和蒸汽，如不将其脱除，会大大降低再生气二氧化碳的
质量，对后续封存和工业应用造成严重影响，并且大量复合胺溶液的夹带跑损也会导致烟道气二氧化碳捕集装置的运行成本大幅度提高，使经济效益大受影响；采用风冷冷却器和水冷冷却器串联冷却再生气二氧化碳，将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽最大限度地液化成雾滴，这样再通过超低压力降、高分离
精度的微旋转流分离器便可高效脱除气溶胶微粒，使再生气得到净化；再将捕获下来的气溶胶微粒聚集为液体，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统进行循环利用，可以提高再生气的纯度，并使复合胺溶液的消耗量降低50％左右。基于上述发现，本发明得以完成。
[0024] 本发明的技术构思如下：
[0025] 1.对再生塔制备的再生气(主要含二氧化碳)进行风冷和水冷，以便将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽转化成雾滴，得到夹带气溶胶微粒的再生气；
[0026] 2.对夹带气溶胶微粒的再生气进行超低压力降的气-液微旋转流分离，以捕获再生气中夹带的气溶胶微粒，脱除气溶胶微粒后的再生气供后续工段使用；
[0027] 3.将捕获下来的气溶胶微粒聚集为液体，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统。
[0028] 在本发明的第一方面，提供了一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法，该方法包括：
[0029] (a)对再生塔制备的再生气(主要含二氧化碳)进行风冷和水冷，以便将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽转化成雾滴，得到夹带气溶胶微粒的再生气；
[0030] (b)对夹带气溶胶微粒的再生气进行超低压力降的气-液微旋转流分离，以捕获再生气中夹带的气溶胶微粒，脱除气溶胶微粒后的再生气供后续工段使用；
[0031] (c)将捕获下来的气溶胶微粒聚集为液体，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统。
[0032] 在本发明中，经步骤(b)的微旋转流分离处理后，再生气中气溶胶微粒的浓度小3
于20mg/Nm。
[0033] 在本发明中，经步骤(b)的微旋转流分离处理后，再生气中气溶胶微粒的平均粒径不大于2.5微米。
[0034] 在本发明中，经步骤(b)的微旋转流分离处理后，再生气的额定压力降为20mmH2O，最大压力降不大于30mm H2O。
[0035] 在本发明的第二方面，提供了一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液装置，该装置包括：
[0036] 位于装置最前端的再生塔，用于制备再生气二氧化碳；
[0037] 与再生塔的再生气出口相连的风冷冷却器，用于对再生气进行风冷；
[0038] 与风冷冷却器的出口相连的水冷冷却器，用于对再生气进行水冷；
[0039] 与水冷冷却器的出口相连的超低压力降的气-液微旋转流分离器，用于对再生气中夹带的气溶胶微粒进行微旋转流分离，既净化再生气，又回收再生气中夹带的气溶胶微粒。
[0040] 在本发明中，经超低压力降的微旋转流分离器捕获下来的气溶胶微粒直接返回复合胺溶液系统进行循环利用，使复合胺溶液的消耗量降低了50％左右。
[0041] 在本发明中，所述超低压力降的微旋转流分离器可通过串联多级布置来强化分离效果，高效脱除再生气中夹带的气溶胶微粒。
[0042] 以下参看附图。
[0043] 图1是根据本发明的一个实施方式的烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液工艺流程示意图。如图1所示，从再生塔1(复合胺
富液从塔上部进入，CO2气体从塔下部进入)的再生气出口排出的再生气CO2气体依次进入风冷冷却器2和水冷冷却器3进行风冷和水冷，以便将再生气中夹带的蒸汽转化为雾滴；经
过冷却处理后的再生气从水冷冷却器3的出口进入气-液微旋转流分离器4进行超低压力降的气-液微旋转流分离，以脱除再生气中夹带的气溶胶微粒，CO2气体从气-液微旋转流分离器4的顶出口排出供后续工段使用；回收的气溶胶微粒聚集为液体(复合胺溶液)，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统中循环利用。
[0044] 本发明的方法和装置的主要优点在于：
[0045] 本发明方法工艺先进，连续运转周期长，体积小，故障率低，提高了再生气的纯度，并使复合胺溶液的消耗量降低了50％左右。
[0047] 下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
[0048] 实施例1：中国石化南化集团研究院100万吨/年烟道气回收二氧化碳装置工艺包工艺流程：
[0049] 该工艺采用了本发明的装置，其工艺流程如上图1所示。
[0050] 该工艺采用华东理工大学独立自主研制的HL/G型超低压力降的微旋转流分离器来脱除再生气中夹带的气溶胶微粒。下表为超低压力降的微旋转流分离器进口物料的物性参数：
[0051]项目 名称 参数
1 处理气量 63640Nm3/h
2 操作
温度 40℃
3 操作压力 50kpa
4 N2含量 0.5％
5 CO2含量 99.5％
6 SO2含量 ＜400mg/m3
7 水汽含量 饱和
[0052] 技术效果：
[0053] 该超低压力降的微旋转流分离器在额定流量下，当进口气溶胶微粒的浓度不大于1500mg/m3时，气相出口气溶胶微粒的浓度不大于20mg/m3，并且在标准状态下设备操作压力降不大于0.0002MPa，折合20mm水柱高。
[0054] 该套烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液装置，在中国石化南化集团研究院100万吨/年烟道气回收二氧化碳项目投用以来，运行平稳，操作方便，易于控制，达到并满足了工业生产和环境协调要求，其提高了再生气的纯度，并使复合胺溶液的消耗量降低了50％左右。
[0055] 在本发明提及的所有文献都在本
申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本申请所附
权利要求书所限定的范围。
