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基于废热回收利用的化学吸收法二捕集系统

阅读:1039发布:2020-05-30

专利汇可以提供基于废热回收利用的化学吸收法二捕集系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于废热 回收利用 的化学吸收法二 氧 化 碳 捕集系统,其包括吸收塔、 富液 泵 、第一贫富液换热器、富液分流器、第二贫富液换热器、 热泵 系统、 解吸 塔、煮沸器、 贫液 泵以及贫液冷却器。烟气进入吸收塔且从下往上运动,吸收剂进入吸收塔中且往下喷淋,吸收剂与烟气逆流 接触 ,从而吸收剂吸收烟气中的二氧化碳而变为富液;富液进入富液泵,然后进入第一贫富液换热器以吸热升温;完成第一热交换的富液进入富液分流器中以分流成两路,第一路富液进入热泵系统以吸热升温,然后第一路富液进入解吸塔;第二路富液进入第二贫富液换热器以吸热升温,然后第二路富液进行解吸塔;第一路富液和第二路富液在解吸塔被加 热解 吸并分解为贫液和二氧化碳。,下面是基于废热回收利用的化学吸收法二捕集系统专利的具体信息内容。

1.一种基于废热回收利用的化学吸收法二捕集系统,其特征在于,包括:
吸收塔(11),包括:
吸收塔第一入口(11A1),位于吸收塔(11)的下部,供烟气进入,烟气带有二氧化碳;
吸收塔第二入口(11A2),位于吸收塔(11)的上部,供吸收剂进入;
吸收塔第一出口(11B1),位于吸收塔(11)的底部,供富液流出;
吸收塔第二出口(11B2),位于吸收塔(11)的顶部;
富液(12),包括:
富液泵入口(12A),连通吸收塔第一出口(11B1);
富液泵出口(12B);
第一贫富液换热器(13),包括:
第一贫富液换热器第一入口(13A1),连通富液泵出口(12B);
第一贫富液换热器第二入口(13A2);
第一贫富液换热器第一出口(13B1);
第一贫富液换热器第二出口(13B2);
富液分流器(14),包括:
富液分流器入口(14A),连通第一贫富液换热器第一出口(13B1);
富液分流器第一出口(14B1);
富液分流器第二出口(14B2);
第二贫富液换热器(15),包括:
第二贫富液换热器第一入口(15A1),连通富液分流器第二出口(14B2);
第二贫富液换热器第二入口(15A2);
第二贫富液换热器第一出口(15B1);
第二贫富液换热器第二出口(15B2),连通第一贫富液换热器第二入口(13A2);
热泵系统(16),包括蒸发器(161)、压缩机(162)、冷凝器(163)以及节流(164),蒸发器(161),包括:
蒸发器第一入口(161A1);
蒸发器第二入口(161A2);
蒸发器第一出口(161B1);
蒸发器第二出口(161B2);
压缩机(162),包括:
压缩机入口(162A),连通蒸发器第二出口(161B2);
压缩机出口(162B);
冷凝器(163),包括:
冷凝器第一入口(163A1),连通富液分流器第一出口(14B1);
冷凝器第二入口(163A2),连通压缩机出口(162B);
冷凝器第一出口(163B1);
冷凝器第二出口(163B2);
节流阀(164),设置于冷凝器(163)与蒸发器(161)之间,一端受控连通冷凝器第二出口(163B2),另一端受控连通蒸发器第二入口(161A2);
解吸塔(17),包括:
解吸塔第一入口(17A1),位于解吸塔(17)上部,连通冷凝器第一出口(163B1);
解吸塔第二入口(17A2),位于解吸塔(17)的上部并低于解吸塔第一入口(17A1),连通第二贫富液换热器第一出口(15B1);
解吸塔第三入口(17A3),位于解吸塔(17)的中部并低于解吸塔第二入口(17A2);
解吸塔第四入口(17A4),位于解吸塔(17)的下部并低于解吸塔第三入口(17A3);
解吸塔第一出口(17B1),位于解吸塔(17)顶部,连通蒸发器第一入口(161A1);
解吸塔第二出口(17B2),位于解吸塔(17)底部;
解吸塔第三出口(17B3),位于解吸塔(17)的下部;
煮沸器(18),包括:
煮沸器第一入口(18A1),连通解吸塔第三出口(17B3);
煮沸器第二入口(18A2),供外部的饱和蒸汽流入;
煮沸器第一出口(18B1),连通解吸塔第四入口(17A4);
煮沸器第二出口(18B2);
贫液泵(19),包括:
贫液泵入口(19A),连通第一贫富液换热器第二出口(13B2);
贫液泵出口(19B);
贫液冷却器(20),一侧连通于贫液泵出口(19B),另一侧连通于吸收塔第二入口(11A2);
其中,烟气经由吸收塔第一入口(11A1)进入吸收塔(11)中且从下往上运动,吸收剂经由吸收塔第二入口(11A2)进入吸收塔(11)中且往下喷淋,往下喷淋的吸收剂与烟气逆流接触,从而吸收剂吸收烟气中的二氧化碳而变为富液,富液向下沉降,脱除了二氧化碳的烟气继续向上运动;
富液经由吸收塔第一出口(11B1)、富液泵入口(12A)进入富液泵(12),然后经由富液泵出口(12B)、第一贫富液换热器第一入口(13A1)进入第一贫富液换热器(13)内进行第一热交换,以吸热升温;
完成第一热交换的富液经由第一贫富液换热器第一出口(13B1)、富液分流器入口(14A)进入富液分流器(14)中,以分流成两路,
第一路富液经由富液分流器第一出口(14B1)、冷凝器第一入口(163A1)进入冷凝器(163)中以进行第二热交换并吸热升温,完成第二热交换的第一路富液经由冷凝器第一出口(163B1)、解吸塔第一入口(17A1)进入解吸塔(17)中;
第二路富液经由富液分流器第二出口(14B2)、第二贫富液换热器第一入口(15A1)进入第二贫富液换热器(15)中进行第三热交换并吸热升温,完成第三热交换的第二路富液经由第二贫富液换热器第一出口(15B1)、解吸塔第二入口(17A2)进行解吸塔(17)中;
第一路富液和第二路富液在解吸塔(17)中被加热解吸并分解为贫液和二氧化碳,贫液在解吸塔(17)中向下沉降,二氧化碳向上运动;
解吸塔(17)底的部分液体经由解吸塔第三出口(17B3)、煮沸器第一入口(18A1)进入煮沸器(18)中,并与经由煮沸器第二入口(18A2)流入的饱和蒸汽进行第四热交换,所述部分液体在煮沸器(18)中吸热升温而被部分汽化并由煮沸器第一出口(18B1)、解吸塔第四入口(17A4)进入解吸塔(17)中,为解吸塔(17)中的富液解吸提供蒸汽和热量;煮沸器(18)中的饱和蒸汽放热降温变为冷凝,冷凝水经由煮沸器第二出口(18B2)排出;
向上运动的二氧化碳会携带部分贫液,然后经由解吸塔第一出口(17B1)、蒸发器第一入口(161A1)进入蒸发器(161)中与蒸发器(161)内的工质液体进行第五热交换,工质液体吸热升温变为工质蒸汽,工质蒸汽经由蒸发器第二出口(161B2)、压缩机入口(162A)进入压缩机(162)中,压缩机(162)对工质蒸汽进行压缩,经由压缩后的工质蒸汽升温升压变为过热蒸汽,过热蒸汽经由压缩机出口(162B)、冷凝器第二入口(163A2)进入冷凝器(163)中,并与经由冷凝器第一入口(163A1)流入的第一路富液进行前述第二热交换,第一路富液吸热升温,而过热蒸汽放热降温变为高压工质液体,高压工质液体流入节流阀(164)并被降压而成为最初状态的工质液体,工质液体在节流阀(164)的作用下经由蒸发器第二入口(161A2)再次进入蒸发器(161)中,从而工质液体完成一次循环使用过程;
解吸塔(17)中解吸出的贫液经由解吸塔第二出口(17B2)、第二贫富液换热器第二入口(15A2)进入第二贫富液换热器(15)中,与经由第二贫富液换热器第一入口(15A1)进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温;
完成第三热交换的贫液经由第二贫富液换热器第二出口(15B2)、第一贫富液换热器第二入口(13A2)进入第一贫富液换热器(13)中,与经由第一贫富液换热器第一入口(13A1)进入的富液进行前述第一热交换,贫液放热降温,完成第一热交换的贫液经由第一贫富液换热器第二出口(13B2)、贫液泵(19)进入贫液冷却器(20)中被再次冷却,然后被冷却后的贫液经由贫液冷却器(20)、吸收塔第二入口(11A2)进入吸收塔(11)中,以作为吸收二氧化碳的吸收剂使用。
2.根据权利要求1所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,
吸收塔(11)还包括:
吸收塔第三入口(11A3),位于吸收塔(11)的中部且位于吸收塔第二入口(11A2)的下方;
吸收塔第三出口(11B3),位于吸收塔(11)的中部且位于吸收塔第三入口(11A3)的上方;
基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:级间冷却器(21),一侧连通于吸收塔第三入口(11A3),另一侧连通于吸收塔第三出口(11B3);
其中,吸收塔(11)中的吸收剂经由吸收塔第三出口(11B3)流入到级间冷却器(21)中以进行降温,经由级间冷却器(21)降温后的吸收剂经由吸收塔第三入口(11A3)回流到吸收塔(11)中并向下喷淋,向下喷淋的吸收剂与经由吸收塔第一入口(11A1)进入的烟气逆流接触,吸收剂吸收烟气中的至少部分二氧化碳而变为富液,富液向下沉降;脱除至少部分二氧化碳的烟气继续向上运动并与经由吸收塔第二入口(11A2)喷淋而下的吸收剂再次逆流接触、并被经由吸收塔第二入口(11A2)喷淋而下的吸收剂进行第二次反应而变为富液和脱除二氧化碳的烟气,生成的富液向下沉降,而脱除二氧化碳的烟气仍继续向上运动,且向上运动的脱除二氧化碳的烟气会携带部分吸收剂。
3.根据权利要求2所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,
吸收塔(11)还包括:
吸收塔第四入口(11A4),位于吸收塔(11)的上部且位于吸收塔第二入口(11A2)的上部;
吸收塔第四出口(11B4),位于吸收塔(11)的上部且位于吸收塔第二入口(11A2)的上方,供吸收塔(11)内预存储的水洗水流出;
基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:
一次洗涤泵(22),包括:
一次洗涤泵入口(22A),连通于吸收塔第四出口(11B4);
一次洗涤泵出口(22B);
一次洗涤冷却器(23),一侧连通于一次洗涤泵出口(22B),另一侧连通于吸收塔第四入口(11A4);
其中,吸收塔(11)、一次洗涤泵(22)、一次洗涤冷却器(23)形成一次洗涤回路,当一次洗涤泵(22)开启后,吸收塔(11)中的水洗水经由吸收塔第四出口(11B4)、一次洗涤泵入口(22A)流入到一次洗涤泵(22)中,然后经由一次洗涤泵出口(22B)流入到一次洗涤冷却器(23)中进行冷却,冷却后的水洗水再次回流到吸收塔(11)的上部并喷淋而下,脱除二氧化碳且携带部分吸收剂的烟气在吸收塔(11)中向上运动并被冷却的水洗水逆流接触,烟气中的至少部分吸收剂溶解于水洗水中,经过一次洗涤后的烟气继续向上运动然后经由吸收塔第二出口(11B2)排出。
4.根据权利要求3所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,
经由吸收塔第二出口(11B2)排出的烟气还携带有部分吸收剂;
基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:
第一气液分离器(24),包括:
第一气液分离器入口(24A),连通吸收塔第二出口(11B2);
第一气液分离器第一出口(24B1),位于第一气液分离器(24)的底部;
第一气液分离器第二出口(24B2),位于第一气液分离器(24)的顶部;
洗涤塔(25),洗涤塔(25)中存储有水洗水,洗涤塔(25)包括:
洗涤塔第一入口(25A1),位于洗涤塔(25)的中部并连通第一气液分离器第二出口(24B2);
洗涤塔第二入口(25A2),位于洗涤塔(25)的上部;
洗涤塔第一出口(25B1),位于洗涤塔(25)的顶部;
洗涤塔第二出口(25B2),位于洗涤塔(25)的下部;
洗涤塔第三出口(25B3),位于洗涤塔(25)的底部;
二次洗涤泵(26),包括:
二次洗涤泵入口(26A),连通洗涤塔第二出口(25B2);
二次洗涤泵出口(26B);
二次洗涤冷却器(27),一侧连通于二次洗涤泵出口(26B),另一侧连通于洗涤塔第二入口(25A2);
贫液分流器(28),包括:
贫液分流器第一入口(28A1),连通第一气液分离器第一出口(24B1);
贫液分流器第二入口(28A2),连通洗涤塔第三出口(25B3);
贫液分流器出口(28B);
吸收剂储存器(29),包括:
吸收剂储储存器入口(29A),连通贫液分流器出口(28B);
吸收剂储存器出口(29B),连通贫液冷却器(20)的一侧;
其中,吸收塔第二出口(11B2)排出的携带部分吸收剂的烟气经由第一气液分离器入口(24A)进入第一气液分离器(24)中,第一气液分离器(24)将至少部分吸收剂与烟气分离,烟气经由第一气液分离器第二出口(24B2)排出,排出的烟气仍含有至少部分吸收剂,含有至少部分吸收剂的烟气经由洗涤塔第一入口(25A1)进入洗涤塔(25)中并向上运动,洗涤塔(25)中的水洗水经由洗涤塔第二出口(25B2)、二次洗涤泵入口(26A)进入到二次洗涤泵(26)中,然后经由二次洗涤泵出口(26B)流入到二次洗涤冷却器(27)中进行冷却,被冷却的水洗水经由洗涤塔第二入口(25A2)进入洗涤塔(25)中并喷淋而下,喷淋而下的水洗水与携带至少部分吸收剂的烟气逆流接触,烟气中的吸收剂被水洗水溶解,脱除了吸收剂的烟气经由洗涤塔第一出口(25B1)排出,而溶解有吸收剂的水洗水经由洗涤塔第三出口(25B3)、贫液分流器第二入口(28A2)流入到贫液分流器(28)中;
经由第一气液分离器(24)分离出的吸收剂经由第一气液分离器第一出口(24B1)、贫液分流器第一入口(28A1)流入到贫液分流器(28)中;
贫液分流器(28)将两路吸收剂进行混合,混合后的吸收剂经由贫液分流器出口(28B)、吸收剂储存器(29)入口进入吸收剂储存器(29)中,然后经由吸收剂储存器出口(29B)、贫液冷却器(20)流入吸收塔(11)中被再次循环使用。
5.根据权利要求1所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:
闪蒸罐(30),包括:
闪蒸罐入口(30A),连通解吸塔第二出口(17B2);
闪蒸罐第一出口(30B1);
闪蒸罐第二出口(30B2),连通第二贫富液换热器第二入口(15A2);
罗茨机(31),包括:
罗茨风机入口(31A),连通闪蒸罐第一出口(30B1);
罗茨风机出口(31B);
蒸汽冷却器(32),一侧连通于罗茨风机出口(31B),另一侧连通于解吸塔第三入口(17A3);
经由解吸塔第二出口(17B2)流出的贫液直接经由闪蒸罐入口(30A)进入闪蒸罐(30)内,贫液在闪蒸罐(30)中进行闪蒸以闪蒸出部分蒸汽,闪蒸出的蒸汽经由闪蒸罐第一出口(30B1)、罗茨风机入口(31A)进入罗茨风机(31),蒸汽在罗茨风机(31)中被加压升温,然后经由罗茨风机出口(31B)、进入蒸汽冷却器(32)中进行冷却,冷却后的蒸汽经由解吸塔第三入口(17A3)进入解吸塔(17)中,以为解吸塔(17)中的富液解吸提供辅助的热量;闪蒸处理后的贫液经由闪蒸罐第二出口(30B2)、第二贫富液换热器第二入口(15A2)进入第二贫富液换热器(15)中,与经由第二贫富液换热器第一入口(15A1)进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温。
6.根据权利要求1所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:
净化塔(33),净化塔(33)内存储有净化剂,净化塔(33)包括:
净化塔第一入口(33A1),位于净化塔(33)的下部,供外部烟气进入;
净化塔第二入口(33A2),位于净化塔(33)的上部;
净化塔第一出口(33B1),位于净化塔(33)的顶部,连通吸收塔第一入口(11A1);
净化塔第二出口(33B2),位于净化塔(33)的下部且位于净化塔第一入口(33A1)的下方;
净化泵(34),包括:
净化泵入口(34A),连通净化塔第二出口(33B2);
净化泵出口(34B);
净化冷却器(35),一侧连通净化泵出口(34B),另一侧连通净化塔第二入口(33A2);
其中,净化塔(33)、净化泵(34)、净化冷却器(35)形成外部烟气净化循环回路,当净化泵(34)开启后,净化塔(33)内的净化剂经由净化塔第二出口(33B2)排出、经由净化泵(34)泵入到净化冷却器(35)进行降温、之后经由净化塔第二入口(33A2)返回到净化塔(33)内并向下喷淋,外部烟气经由净化塔第一入口(33A1)进入净化塔(33)中并向上运动,向上运动的外部烟气与经由净化塔第二入口(33A2)喷淋而下的净化剂逆流接触,净化剂吸收外部烟气中的酸性杂质气体和烟尘,而外部烟气中的二氧化碳并未被净化剂吸收,烟气向上运动并经由净化塔第一出口(33B1)、吸收塔第一入口(11A1)进入吸收塔(11)中,以向吸收塔(11)供给。
7.根据权利要求6所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,
净化剂为碳酸氢钠溶液。
8.根据权利要求1所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,
从解吸塔第一出口(17B1)排出的二氧化碳还携带有部分贫液;
基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括:
解吸气冷凝器(36),包括:
解吸气冷凝器入口(36A),连通蒸发器第一出口(161B1);
解吸器冷凝器出口(36B);
第二气液分离器(37),包括:
第二气液分离器入口(37A),连通解吸气冷凝器出口(36B);
第二气液分离器第一出口(37B1),位于第二气液分离器(37)的顶部;
第二气液分离器第二出口(37B2),位于第二气液分离器(37)的底部;
其中,带有部分贫液的二氧化碳经由蒸发器第一出口(161B1)、解吸气冷凝器入口(36A)进入冷凝器(163)中进行冷却,经过冷却的带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器入口(37A)进入第二气液分离器(37)中,带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器(37)进行气液分离而分离为二氧化碳产品气以及贫液,二氧化碳产品气经由第二气液分离器第一出口(37B1)排出,以进行下一步操作;
分离出的贫液经由第二气液分离器第二出口(37B2)排出然后回流到吸收剂储存器(29)中。
9.根据权利要求1所述的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其特征在于,吸收剂为有机胺溶液。

说明书全文

基于废热回收利用的化学吸收法二捕集系统

技术领域

[0001] 本发明涉及废热回收领域,尤其涉及一种基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统。

背景技术

[0002] 由于化石燃料的大量燃烧,大气中CO2的含量也不断上升,大量CO2的排放导致温室效应越来越严重,控制CO2的排放量已成为各国关注的焦点。
[0003] 有机胺捕集CO2技术是目前最成熟的技术。有机胺捕集CO2的原理和流程为:烟气中的CO2在吸收塔与有机胺反应生成甲酸盐,并被输送至解吸塔加热分解还原为有机胺和二氧化碳,有机胺溶液返回吸收塔进行再次吸收。有机胺碳捕集法捕集CO2流程因其吸收速率快、吸收效率高且工艺简单、技术较为成熟而被广泛使用;但是有机胺捕集CO2技术能耗较高,而如何将解吸塔解吸得到的贫液和气体中的废热进行回收是降低能耗的主要途径,也是节能工艺开发的主要落脚点。

发明内容

[0004] 鉴于背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其能够有效利用解吸塔顶排出的气体的热量来加热富液,提高废热的利用率,降低富液解吸时所需的热量。
[0005] 为了实现上述目的,本发明提供了一种基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统,其包括吸收塔、富液、第一贫富液换热器、富液分流器、第二贫富液换热器、热泵系统、解吸塔、煮沸器、贫液泵以及贫液冷却器。吸收塔包括:吸收塔第一入口,位于吸收塔的下部,供烟气进入,烟气带有二氧化碳;吸收塔第二入口,位于吸收塔的上部,供吸收剂进入;吸收塔第一出口,位于吸收塔的底部,供富液流出;吸收塔第二出口,位于吸收塔的顶部。富液泵包括:富液泵入口,连通吸收塔第一出口;富液泵出口。第一贫富液换热器包括:第一贫富液换热器第一入口,连通富液泵出口;第一贫富液换热器第二入口;第一贫富液换热器第一出口;第一贫富液换热器第二出口。富液分流器包括:富液分流器入口,连通第一贫富液换热器第一出口;富液分流器第一出口;富液分流器第二出口。第二贫富液换热器包括:第二贫富液换热器第一入口,连通富液分流器第二出口;第二贫富液换热器第二入口;
第二贫富液换热器第一出口;第二贫富液换热器第二出口,连通第一贫富液换热器第二入口。热泵系统包括蒸发器、压缩机冷凝器以及节流蒸发器包括:蒸发器第一入口;蒸发器第二入口;蒸发器第一出口;蒸发器第二出口。压缩机包括:压缩机入口,连通蒸发器第二出口;压缩机出口。冷凝器包括:冷凝器第一入口,连通富液分流器第一出口;冷凝器第二入口,连通压缩机出口;冷凝器第一出口;冷凝器第二出口。节流阀设置于冷凝器与蒸发器之间,一端受控连通冷凝器第二出口,另一端受控连通蒸发器第二入口。解吸塔包括:解吸塔第一入口,位于解吸塔上部,连通冷凝器第一出口;解吸塔第二入口,位于解吸塔的上部并低于解吸塔第一入口,连通第二贫富液换热器第一出口;解吸塔第三入口,位于解吸塔的中部并低于解吸塔第二入口;解吸塔第四入口,位于解吸塔的下部并低于解吸塔第三入口;解吸塔第一出口,位于解吸塔顶部,连通蒸发器第一入口;解吸塔第二出口,位于解吸塔底部;
解吸塔第三出口,位于解吸塔的下部。煮沸器包括:煮沸器第一入口,连通解吸塔第三出口;
煮沸器第二入口,供外部的饱和蒸汽流入;煮沸器第一出口,连通解吸塔第四入口;煮沸器第二出口。贫液泵包括:贫液泵入口,连通第一贫富液换热器第二出口;贫液泵出口。贫液冷却器一侧连通于贫液泵出口,另一侧连通于吸收塔第二入口。
[0006] 其中,烟气经由吸收塔第一入口进入吸收塔中且从下往上运动,吸收剂经由吸收塔第二入口进入吸收塔中且往下喷淋,往下喷淋的吸收剂与烟气逆流接触,从而吸收剂吸收烟气中的二氧化碳而变为富液,富液向下沉降,脱除了二氧化碳的烟气继续向上运动;
[0007] 富液经由吸收塔第一出口、富液泵入口进入富液泵,然后经由富液泵出口、第一贫富液换热器第一入口进入第一贫富液换热器内进行第一热交换,以吸热升温;
[0008] 完成第一热交换的富液经由第一贫富液换热器第一出口、富液分流器入口进入富液分流器中,以分流成两路,
[0009] 第一路富液经由富液分流器第一出口、冷凝器第一入口进入冷凝器中以进行第二热交换并吸热升温,完成第二热交换的第一路富液经由冷凝器第一出口、解吸塔第一入口进入解吸塔中;
[0010] 第二路富液经由富液分流器第二出口、第二贫富液换热器第一入口进入第二贫富液换热器中进行第三热交换并吸热升温,完成第三热交换的第二路富液经由第二贫富液换热器第一出口、解吸塔第二入口进行解吸塔中;
[0011] 第一路富液和第二路富液在解吸塔中被加热解吸并分解为贫液和二氧化碳,贫液在解吸塔中向下沉降,二氧化碳向上运动;
[0012] 解吸塔底的部分液体经由解吸塔第三出口、煮沸器第一入口进入煮沸器中,并与经由煮沸器第二入口流入的饱和蒸汽进行第四热交换,所述部分液体在煮沸器中吸热升温而被部分汽化并由煮沸器第一出口、解吸塔第四入口进入解吸塔中,为解吸塔中的富液解吸提供蒸汽和热量;煮沸器中的饱和蒸汽放热降温变为冷凝,冷凝水经由煮沸器第二出口排出;
[0013] 向上运动的二氧化碳会携带部分贫液,然后经由解吸塔第一出口、蒸发器第一入口进入蒸发器中与蒸发器内的工质液体进行第五热交换,工质液体吸热升温变为工质蒸汽,工质蒸汽经由蒸发器第二出口、压缩机入口进入压缩机中,压缩机对工质蒸汽进行压缩,经由压缩后的工质蒸汽升温升压变为过热蒸汽,过热蒸汽经由压缩机出口、冷凝器第二入口进入冷凝器中,并与经由冷凝器第一入口流入的第一路富液进行前述第二热交换,第一路富液吸热升温,而过热蒸汽放热降温变为高压工质液体,高压工质液体流入节流阀并被降压而成为最初状态的工质液体,工质液体在节流阀的作用下经由蒸发器第二入口再次进入蒸发器中,从而工质液体完成一次循环使用过程;
[0014] 解吸塔中解吸出的贫液经由解吸塔第二出口、第二贫富液换热器第二入口进入第二贫富液换热器中,与经由第二贫富液换热器第一入口进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温;
[0015] 完成第三热交换的贫液经由第二贫富液换热器第二出口、第一贫富液换热器第二入口进入第一贫富液换热器中,与经由第一贫富液换热器第一入口进入的富液进行前述第一热交换,贫液放热降温,完成第一热交换的贫液经由第一贫富液换热器第二出口、贫液泵进入贫液冷却器中被再次冷却,然后被冷却后的贫液经由贫液冷却器、吸收塔第二入口进入吸收塔中,以作为吸收二氧化碳的吸收剂使用。
[0016] 在一实施例中,吸收塔还包括:吸收塔第三入口,位于吸收塔的中部且位于吸收塔第二入口的下方;吸收塔第三出口,位于吸收塔的中部且位于吸收塔第三入口的上方。基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括级间冷却器,一侧连通于吸收塔第三入口,另一侧连通于吸收塔第三出口。其中,吸收塔中的吸收剂经由吸收塔第三出口流入到级间冷却器中以进行降温,经由级间冷却器降温后的吸收剂经由吸收塔第三入口回流到吸收塔中并向下喷淋,向下喷淋的吸收剂与经由吸收塔第一入口进入的烟气逆流接触,吸收剂吸收烟气中的至少部分二氧化碳而变为富液,富液向下沉降;脱除至少部分二氧化碳的烟气继续向上运动并与经由吸收塔第二入口喷淋而下的吸收剂再次逆流接触、并被经由吸收塔第二入口喷淋而下的吸收剂进行第二次反应而变为富液和脱除二氧化碳的烟气,生成的富液向下沉降,而脱除二氧化碳的烟气仍继续向上运动,且向上运动的脱除二氧化碳的烟气会携带部分吸收剂。
[0017] 在一实施例中,吸收塔还包括:吸收塔第四入口,位于吸收塔的上部且位于吸收塔第二入口的上部;吸收塔第四出口,位于吸收塔的上部且位于吸收塔第二入口的上方,供吸收塔内预存储的水洗水流出。基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括一次洗涤泵以及一次洗涤冷却器。一次洗涤泵包括:一次洗涤泵入口,连通于吸收塔第四出口;一次洗涤泵出口。一次洗涤冷却器一侧连通于一次洗涤泵出口,另一侧连通于吸收塔第四入口。其中,吸收塔、一次洗涤泵、一次洗涤冷却器形成一次洗涤回路,当一次洗涤泵开启后,吸收塔中的水洗水经由吸收塔第四出口、一次洗涤泵入口流入到一次洗涤泵中,然后经由一次洗涤泵出口流入到一次洗涤冷却器中进行冷却,冷却后的水洗水再次回流到吸收塔的上部并喷淋而下,脱除二氧化碳且携带部分吸收剂的烟气在吸收塔中向上运动并被冷却的水洗水逆流接触,烟气中的至少部分吸收剂溶解于水洗水中,经过一次洗涤后的烟气继续向上运动然后经由吸收塔第二出口排出。
[0018] 在一实施例中,经由吸收塔第二出口排出的烟气还携带有部分吸收剂。基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括第一气液分离器、洗涤塔、二次洗涤泵、二次洗涤冷却器、贫液分流器、吸收剂储存器。第一气液分离器包括:第一气液分离器入口,连通吸收塔第二出口;第一气液分离器第一出口,位于第一气液分离器的底部;第一气液分离器第二出口,位于第一气液分离器的顶部。洗涤塔中存储有水洗水,洗涤塔包括:洗涤塔第一入口,位于洗涤塔的中部并连通第一气液分离器第二出口;洗涤塔第二入口,位于洗涤塔的上部;洗涤塔第一出口,位于洗涤塔的顶部;洗涤塔第二出口,位于洗涤塔的下部;洗涤塔第三出口,位于洗涤塔的底部。二次洗涤泵包括:二次洗涤泵入口,连通洗涤塔第二出口;二次洗涤泵出口。二次洗涤冷却器一侧连通于二次洗涤泵出口,另一侧连通于洗涤塔第二入口。贫液分流器包括:贫液分流器第一入口,连通第一气液分离器第一出口;贫液分流器第二入口,连通洗涤塔第三出口;贫液分流器出口。吸收剂储存器包括:吸收剂储储存器入口,连通贫液分流器出口;吸收剂储存器出口,连通贫液冷却器的一侧。
[0019] 其中,吸收塔第二出口排出的携带部分吸收剂的烟气经由第一气液分离器入口进入第一气液分离器中,第一气液分离器将至少部分吸收剂与烟气分离,
[0020] 烟气经由第一气液分离器第二出口排出,排出的烟气仍含有至少部分吸收剂,含有至少部分吸收剂的烟气经由洗涤塔第一入口进入洗涤塔中并向上运动,洗涤塔中的水洗水经由洗涤塔第二出口、二次洗涤泵入口进入到二次洗涤泵中,然后经由二次洗涤泵出口流入到二次洗涤冷却器中进行冷却,被冷却的水洗水经由洗涤塔第二入口进入洗涤塔中并喷淋而下,喷淋而下的水洗水与携带至少部分吸收剂的烟气逆流接触,烟气中的吸收剂被水洗水溶解,脱除了吸收剂的烟气经由洗涤塔第一出口排出,而溶解有吸收剂的水洗水经由洗涤塔第三出口、贫液分流器第二入口流入到贫液分流器中;
[0021] 经由第一气液分离器分离出的吸收剂经由第一气液分离器第一出口、贫液分流器第一入口流入到贫液分流器中;
[0022] 贫液分流器将两路吸收剂进行混合,混合后的吸收剂经由贫液分流器出口、吸收剂储存器入口进入吸收剂储存器中,然后经由吸收剂储存器出口、贫液冷却器流入吸收塔中被再次循环使用。
[0023] 在一实施例中,基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括闪蒸罐、罗茨机、蒸汽冷却器。闪蒸罐包括:闪蒸罐入口,连通解吸塔第二出口;闪蒸罐第一出口;闪蒸罐第二出口,连通第二贫富液换热器第二入口。罗茨风机包括:罗茨风机入口,连通闪蒸罐第一出口;罗茨风机出口。蒸汽冷却器一侧连通于罗茨风机出口,另一侧连通于解吸塔第三入口。
[0024] 经由解吸塔第二出口流出的贫液直接经由闪蒸罐入口进入闪蒸罐内,贫液在闪蒸罐中进行闪蒸以闪蒸出部分蒸汽,闪蒸出的蒸汽经由闪蒸罐第一出口、罗茨风机入口进入罗茨风机,蒸汽在罗茨风机中被加压升温,然后经由罗茨风机出口、进入蒸汽冷却器中进行冷却,冷却后的蒸汽经由解吸塔第三入口进入解吸塔中,以为解吸塔中的富液解吸提供辅助的热量;闪蒸处理后的贫液经由闪蒸罐第二出口、第二贫富液换热器第二入口进入第二贫富液换热器中,与经由第二贫富液换热器第一入口进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温。
[0025] 在一实施例中,基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括净化塔、净化泵、净化冷却器。净化塔内存储有净化剂,净化塔包括:净化塔第一入口,位于净化塔的下部,供外部烟气进入;净化塔第二入口,位于净化塔的上部;净化塔第一出口,位于净化塔的顶部,连通吸收塔第一入口;净化塔第二出口,位于净化塔的下部且位于净化塔第一入口的下方。净化泵包括:净化泵入口,连通净化塔第二出口;净化泵出口。净化冷却器一侧连通净化泵出口,另一侧连通净化塔第二入口。
[0026] 其中,净化塔、净化泵、净化冷却器形成外部烟气净化循环回路,当净化泵开启后,净化塔内的净化剂经由净化塔第二出口排出、经由净化泵泵入到净化冷却器进行降温、之后经由净化塔第二入口返回到净化塔内并向下喷淋,外部烟气经由净化塔第一入口进入净化塔中并向上运动,向上运动的外部烟气与经由净化塔第二入口喷淋而下的净化剂逆流接触,净化剂吸收外部烟气中的酸性杂质气体和烟尘,而外部烟气中的二氧化碳并未被净化剂吸收,烟气向上运动并经由净化塔第一出口、吸收塔第一入口进入吸收塔中,以向吸收塔供给。
[0027] 在一实施例中,净化剂为碳酸氢钠溶液。
[0028] 在一实施例中,从解吸塔第一出口排出的二氧化碳还携带有部分贫液。基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括解吸气冷凝器、第二气液分离器。解吸气冷凝器包括:解吸气冷凝器入口,连通蒸发器第一出口;解吸器冷凝器出口。第二气液分离器包括:第二气液分离器入口,连通解吸气冷凝器出口;第二气液分离器第一出口,位于第二气液分离器的顶部;第二气液分离器第二出口,位于第二气液分离器的底部。
[0029] 其中,带有部分贫液的二氧化碳经由蒸发器第一出口、解吸气冷凝器入口进入冷凝器中进行冷却,经过冷却的带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器入口进入第二气液分离器中,带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器进行气液分离而分离为二氧化碳产品气以及贫液,二氧化碳产品气经由第二气液分离器第一出口排出,以进行下一步操作;
[0030] 分离出的贫液经由第二气液分离器第二出口排出然后回流到吸收剂储存器中。
[0031] 在一实施例中,吸收剂为有机胺溶液。
[0032] 本发明的有益效果如下:在根据本发明的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统中,热泵系统的设置有效了将解吸塔顶排出的气体的热量传递给富液,使得富液吸热升温,降低了富液在解吸塔解吸所需的热量,降低了能耗,提高了废热的利用率。附图说明
[0033] 图1是根据本发明的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统的示意图。
[0034] 其中,附图标记说明如下:
[0035] 11吸收塔                       18B1煮沸器第一出口
[0036] 11A1吸收塔第一入口             18B2煮沸器第二出口
[0037] 11A2吸收塔第二入口             19贫液泵
[0038] 11A3吸收塔第三入口             19A贫液泵入口
[0039] 11A4吸收塔第四入口             19B贫液泵入口
[0040] 11B1吸收塔第一出口             20贫液冷却器
[0041] 11B2吸收塔第二出口             21级间冷却器
[0042] 11B3吸收塔第三出口             22一次洗涤泵
[0043] 11B4吸收塔第四出口             22A一次洗涤泵入口
[0044] 12富液泵                       22B一次洗涤泵出口
[0045] 12A富液泵入口                  23一次洗涤冷却器
[0046] 12B富液泵出口                  24第一气液分离器
[0047] 13第一贫富液换热器             24A第一气液分离器入口
[0048] 13A1第一贫富液换热器第一       24B1第一气液分离器第一出
[0049] 入口                           口
[0050] 13A2第一贫富液换热器第二       24B2第一气液分离器第二出
[0051] 入口                           口
[0052] 13B1第一贫富液换热器第一       25洗涤塔
[0053] 出口                           25A1洗涤塔第一入口
[0054] 13B2第一贫富液换热器第二       25A2洗涤塔第二入口
[0055] 出口                           25B1洗涤塔第一出口
[0056] 14富液分流器                   25B2洗涤塔第二出口
[0057] 14A富液分流器入口              25B3洗涤塔第三出口
[0058] 14B1富液分流器第一出口         26二次洗涤泵
[0059] 14B2富液分流器第二出口         26A二次洗涤泵入口
[0060] 15第二贫富液换热器             26B二次洗涤泵出口
[0061] 15A1第二贫富液换热器第一       27二次洗涤冷却器
[0062] 入口                           28贫液分流器
[0063] 15A2第二贫富液换热器第二       28A1贫液分流器第一入口
[0064] 入口                           28A2贫液分流器第二入口
[0065] 15B1第二贫富液换热器第一       28B贫液分流器出口
[0066] 出口                           29吸收剂储存器
[0067] 15B2第二贫富液换热器第二       29A吸收剂储储存器入口
[0068] 出口                           29B吸收剂储存器出口
[0069] 16热泵系统                     30闪蒸罐
[0070] 161蒸发器                      30A闪蒸罐入口
[0071] 161A1蒸发器第一入口            30B1闪蒸罐第一出口
[0072] 161A2蒸发器第二入口            30B2闪蒸罐第二出口
[0073] 161B1蒸发器第一出口            31罗茨风机
[0074] 161B2蒸发器第二出口            31A罗茨风机入口
[0075] 162压缩机                      31B罗茨风机出口
[0076] 162A压缩机入口                 32蒸汽冷却器
[0077] 162B压缩机出口                 33净化塔
[0078] 163冷凝器                      33A1净化塔第一入口
[0079] 163A1冷凝器第一入口            33A2净化塔第二入口
[0080] 163A2冷凝器第二入口            33B1净化塔第一出口
[0081] 163B1冷凝器第一出口            33B2净化塔第二出口
[0082] 163B2冷凝器第二出口            34净化泵
[0083] 164节流阀                      34A净化泵入口
[0084] 17解吸塔                       34B净化泵出口
[0085] 17A1解吸塔第一入口             35净化冷却器
[0086] 17A2解吸塔第二入口             36解吸气冷凝器
[0087] 17A3解吸塔第三入口             36A解吸气冷凝器入口
[0088] 17A4解吸塔第四入口             36B解吸器冷凝器出口
[0089] 17B1解吸塔第一出口             37第二气液分离器
[0090] 17B2解吸塔第二出口             37A第二气液分离器入口
[0091] 17B3解吸塔第三出口             37B1第二气液分离器第一出
[0092] 18煮沸器                       口
[0093] 18A1煮沸器第一入口             37B2第二气液分离器第二出
[0094] 18A2煮沸器第二入口             口

具体实施方式

[0095] 参照图1,本发明的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统包括吸收塔11、富液泵12、第一贫富液换热器13、富液分流器14、第二贫富液换热器15、热泵系统16、解吸塔17、煮沸器18、贫液泵19以及贫液冷却器20。
[0096] 吸收塔11包括:吸收塔第一入口11A1,位于吸收塔11的下部,供烟气进入,烟气带有二氧化碳;吸收塔第二入口11A2,位于吸收塔11的上部,供吸收剂进入;吸收塔第一出口11B1,位于吸收塔11的底部,供富液流出;吸收塔第二出口11B2,位于吸收塔11的顶部。
[0097] 富液泵12包括:富液泵入口12A,连通吸收塔第一出口11B1;富液泵出口12B。
[0098] 第一贫富液换热器13包括:第一贫富液换热器第一入口13A1,连通富液泵出口12B;第一贫富液换热器第二入口13A2;第一贫富液换热器第一出口13B1;第一贫富液换热器第二出口13B2。
[0099] 富液分流器14包括:富液分流器入口14A,连通第一贫富液换热器第一出口13B1;富液分流器第一出口14B1;富液分流器第二出口14B2。
[0100] 第二贫富液换热器15包括:第二贫富液换热器第一入口15A1,连通富液分流器第二出口14B2;第二贫富液换热器第二入口15A2;第二贫富液换热器第一出口15B1;第二贫富液换热器第二出口15B2,连通第一贫富液换热器第二入口13A2。
[0101] 热泵系统16包括蒸发器161、压缩机162、冷凝器163以及节流阀164。
[0102] 蒸发器161包括:蒸发器第一入口161A1;蒸发器第二入口161A2;蒸发器第一出口161B1;蒸发器第二出口161B2。
[0103] 压缩机162包括:压缩机入口162A,连通蒸发器第二出口161B2;压缩机出口162B。
[0104] 冷凝器163包括:冷凝器第一入口163A1,连通富液分流器第一出口14B1;冷凝器第二入口163A2,连通压缩机出口162B;冷凝器第一出口163B1;冷凝器第二出口163B2。
[0105] 节流阀164设置于冷凝器163与蒸发器161之间,一端受控连通冷凝器第二出口163B2,另一端受控连通蒸发器第二入口161A2。
[0106] 解吸塔17包括:解吸塔第一入口17A1,位于解吸塔17上部,连通冷凝器第一出口163B1;解吸塔第二入口17A2,位于解吸塔17的上部并低于解吸塔第一入口17A1(优选地,位于解吸塔17的中上部),连通第二贫富液换热器第一出口15B1;解吸塔第三入口17A3,位于解吸塔17的中部并低于解吸塔第二入口17A2(优选地,位于解吸塔17的中下部);解吸塔第四入口17A4,位于解吸塔17的下部并低于解吸塔第三入口17A3;解吸塔第一出口17B1,位于解吸塔17顶部,连通蒸发器第一入口161A1;解吸塔第二出口17B2,位于解吸塔17底部;解吸塔第三出口17B3,位于解吸塔17的下部。
[0107] 煮沸器18包括:煮沸器第一入口18A1,连通解吸塔第三出口17B3;煮沸器第二入口18A2,供外部的饱和蒸汽流入;煮沸器第一出口18B1,连通解吸塔第四入口17A4;煮沸器第二出口18B2。
[0108] 贫液泵19包括:贫液泵入口19A,连通第一贫富液换热器第二出口13B2;贫液泵出口19B。
[0109] 贫液冷却器20一侧连通于贫液泵出口19B,另一侧连通于吸收塔第二入口11A2。
[0110] 其中,烟气经由吸收塔第一入口11A1进入吸收塔11中且从下往上运动,吸收剂经由吸收塔第二入口11A2进入吸收塔11中且往下喷淋,往下喷淋的吸收剂与烟气逆流接触,从而吸收剂吸收烟气中的二氧化碳而变为富液,富液向下沉降,脱除了二氧化碳的烟气继续向上运动。在一实施例中,吸收剂为有机胺溶液。当然不限于此,本领域技术人员可以选择其它合适的吸收剂。
[0111] 富液经由吸收塔第一出口11B1、富液泵入口12A进入富液泵12,然后经由富液泵出口12B、第一贫富液换热器第一入口13A1进入第一贫富液换热器13内进行第一热交换,以吸热升温。
[0112] 完成第一热交换的富液经由第一贫富液换热器第一出口13B1、富液分流器入口14A进入富液分流器14中,以分流成两路。
[0113] 第一路富液经由富液分流器第一出口14B1、冷凝器第一入口163A1进入冷凝器163中以进行第二热交换并吸热升温,完成第二热交换的第一路富液经由冷凝器第一出口163B1、解吸塔第一入口17A1进入解吸塔17中。
[0114] 第二路富液经由富液分流器第二出口14B2、第二贫富液换热器第一入口15A1进入第二贫富液换热器15中进行第三热交换并吸热升温,完成第三热交换的第二路富液经由第二贫富液换热器第一出口15B1、解吸塔第二入口17A2进行解吸塔17中。
[0115] 第一路富液和第二路富液在解吸塔17中被加热解吸并分解为贫液和二氧化碳,贫液在解吸塔17中向下沉降,二氧化碳向上运动。
[0116] 解吸塔17底的部分液体(可以是解吸彻底的贫液,也可以是解吸不彻底的半贫液)经由解吸塔第三出口17B3、煮沸器第一入口18A1进入煮沸器18中,并与经由煮沸器第二入口18A2流入的饱和蒸汽进行第四热交换,所述部分液体在煮沸器18中吸热升温而被部分汽化并由煮沸器第一出口18B1、解吸塔第四入口17A4进入解吸塔17中,为解吸塔17中的富液解吸提供蒸汽和热量;煮沸器18中的饱和蒸汽放热降温变为冷凝水,冷凝水经由煮沸器第二出口18B2排出。需要说明的是,半贫液在煮沸器18中进行第四热交换时,半贫液被分解为蒸汽、贫液以及二氧化碳并带有大量的热量,三者一起返回到解吸塔17中,带有热量的二氧化碳和蒸汽在解吸塔17中向上运动,以对两路富液解吸提供热量。
[0117] 向上运动的二氧化碳会携带部分贫液(以胺蒸汽的形式存在),然后经由解吸塔第一出口17B1、蒸发器第一入口161A1进入蒸发器161中与蒸发器161内的工质液体进行第五热交换,工质液体吸热升温变为工质蒸汽,工质蒸汽经由蒸发器第二出口161B2、压缩机入口162A进入压缩机162中,压缩机162对工质蒸汽进行压缩,经由压缩后的工质蒸汽升温升压变为过热蒸汽,过热蒸汽经由压缩机出口162B、冷凝器第二入口163A2进入冷凝器163中,并与经由冷凝器第一入口163A1流入的第一路富液进行前述第二热交换,第一路富液吸热升温,而过热蒸汽放热降温变为高压工质液体,高压工质液体流入节流阀164并被降压而成为最初状态的工质液体,工质液体在节流阀164的作用下经由蒸发器第二入口161A2再次进入蒸发器161中,从而工质液体完成一次循环使用过程。
[0118] 解吸塔17中解吸出的贫液经由解吸塔第二出口17B2、第二贫富液换热器第二入口15A2进入第二贫富液换热器15中,与经由第二贫富液换热器第一入口15A1进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温。
[0119] 完成第三热交换的贫液经由第二贫富液换热器第二出口15B2、第一贫富液换热器第二入口13A2进入第一贫富液换热器13中,与经由第一贫富液换热器第一入口13A1进入的富液进行前述第一热交换,贫液再次放热降温,完成第一热交换的贫液经由第一贫富液换热器第二出口13B2、贫液泵19进入贫液冷却器20中被再次冷却,然后被冷却后的贫液经由贫液冷却器20、吸收塔第二入口11A2进入吸收塔11中,以作为吸收二氧化碳的吸收剂使用。
[0120] 在根据本发明的基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统中,经由吸收塔第一出口11B1排出的富液(为冷富液)在第一贫富液换热器13的作用下经历了第一热交换而吸热升温,然后经由富液分流器14分为两路,第二路富液经由第二贫富液换热器15与解吸塔17流出的贫液(热贫液)进行了第三热交换、然后流入解吸塔17中解吸,有效地利用了热贫液的废热;而第一路富液经由热泵系统16中的工质传递的热量(来自解吸塔17顶排出的气体与蒸发器16中的工质进行第五热交换,工质吸热升温)而间接地吸收了解吸塔17顶排出的二氧化碳所携带的热量,有效地利用了解吸塔17顶的气体的废热来加热第一路富液;两路富液既吸收了经由解吸塔17底流出的热贫液的废热,又利用了解吸塔17顶流出的气体的废热,将富液分成两路相比于一路而言,能够使得富液吸收更多的废热而达到更高的温度,很大程度上降低富液在解吸塔17解吸时所需的热量,进而降低了煮沸器18产生蒸汽的能耗。
[0121] 吸收塔11还包括:吸收塔第三入口11A3,位于吸收塔11的中部且位于吸收塔第二入口11A2的下方;吸收塔第三出口11B3,位于吸收塔11的中部且位于吸收塔第三入口11A3的上方。
[0122] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括级间冷却器21。级间冷却器21一侧连通于吸收塔第三入口11A3,另一侧连通于吸收塔第三出口11B3。
[0123] 其中,吸收塔11中的吸收剂(经由吸收塔第二入口11A2喷淋而下并储存在吸收塔11中的吸收剂)经由吸收塔第三出口11B3流入到级间冷却器21中以进行降温,经由级间冷却器21降温后的吸收剂经由吸收塔第三入口11A3回流到吸收塔11中并向下喷淋,向下喷淋的吸收剂与经由吸收塔第一入口11A1进入的烟气逆流接触,吸收剂吸收烟气中的至少部分二氧化碳而变为富液,富液向下沉降;脱除至少部分二氧化碳的烟气继续向上运动并与经由吸收塔第二入口11A2喷淋而下的吸收剂再次逆流接触、并被经由吸收塔第二入口11A2喷淋而下的吸收剂进行第二次反应而变为富液和脱除二氧化碳的烟气,生成的富液向下沉降,而脱除二氧化碳的烟气仍继续向上运动,且向上运动的脱除二氧化碳的烟气会携带部分吸收剂。
[0124] 需要说明的是,二氧化碳的吸收需要在较低的温度下进行,从而保证吸收塔11中的二氧化碳的吸收量达到最大化,而级间冷却器21的设置进一步地降低了吸收塔11中的吸收剂的温度,降温后的吸收剂再次回流到吸收塔11中与烟气反应,提高了对烟气中的二氧化碳的吸收量和吸收速率,由此减少了吸收剂的使用,节约了成本;经由吸收塔第一入口11A1进入的烟气在向上运动过程中依次经过吸收塔第三入口11A3、吸收塔第三入口11A2喷淋而下的吸收剂吸收,使得烟气中的二氧化碳被充分吸收,提高了对二氧化碳的吸收率。
[0125] 在一实施例中,级间冷却器21为水冷却器。
[0126] 吸收塔11的上部的腔体内预存储有水洗水。吸收塔11还包括:吸收塔第四入口11A4,位于吸收塔11的上部且位于吸收塔第二入口11A2的上方;吸收塔第四出口11B4,位于吸收塔11的上部且位于吸收塔第二入口11A2的上方,供吸收塔11内预存储的水洗水流出。
[0127] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括一次洗涤泵22、一次洗涤冷却器23。
[0128] 一次洗涤泵22包括:一次洗涤泵入口22A,连通于吸收塔第四出口11B4;一次洗涤泵出口22B。
[0129] 一次洗涤冷却器23一侧连通于一次洗涤泵出口22B,另一侧连通于吸收塔第四入口11A4。
[0130] 其中,吸收塔11、一次洗涤泵22、一次洗涤冷却器23形成一次洗涤回路,当一次洗涤泵22开启后,吸收塔11中的水洗水经由吸收塔第四出口11B4、一次洗涤泵入口22A流入到一次洗涤泵22中,然后经由一次洗涤泵出口22B流入到一次洗涤冷却器23中进行冷却,冷却后的水洗水再次回流到吸收塔11的上部并喷淋而下,而上文所述的脱除二氧化碳的烟气在吸收塔11内向上运动时还携带有部分吸收剂,脱除二氧化碳且携带部分吸收剂的烟气在吸收塔11中向上运动并与冷却的水洗水逆流接触,烟气中的至少部分吸收剂溶解于水洗水中,经过一次洗涤后的烟气继续向上运动然后经由吸收塔第二出口11B2排出。
[0131] 一次洗涤的过程洗涤了脱除二氧化碳的烟气所携带的至少吸收剂,防止了被水洗水溶解的吸收剂被脱除二氧化碳的烟气带出吸收塔11外,减少了吸收剂的损耗。
[0132] 在一实施例中,吸收塔11还包括吸收塔用丝网,设置于吸收塔11的顶部,用于对脱除二氧化碳的烟气中混入的胺蒸汽(吸收剂)进行过滤,由此进一步降低了吸收剂的损耗。
[0133] 需要说明的是,经过一次洗涤然后经由吸收塔第二出口11B2排出的烟气仍会携带有部分吸收剂。
[0134] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括第一气液分离器24、洗涤塔25。
[0135] 第一气液分离器24包括:第一气液分离器入口24A,连通吸收塔第二出口11B2;第一气液分离器第一出口24B1,位于第一气液分离器24的底部;第一气液分离器第二出口24B2,位于第一气液分离器24的顶部。在一实施例中,第一气液分离器24还包括第一气液分离器用丝网,设置于第一气液分离器24的顶部,用于对脱除二氧化碳的烟气中混入的冷凝的稀胺液(吸收剂)进行过滤,从而进一步降低了吸收剂的损耗。
[0136] 洗涤塔25中存储有水洗水,洗涤塔25包括:洗涤塔第一入口25A1,位于洗涤塔25的中部并连通第一气液分离器第二出口24B2;洗涤塔第二入口25A2,位于洗涤塔第一入口25A1的上部;洗涤塔第一出口25B1,位于洗涤塔25的顶部;洗涤塔第二出口25B2,位于洗涤塔25的下部;洗涤塔第三出口25B3,位于洗涤塔25的底部。
[0137] 在一实施例中,洗涤塔25还可设有洗涤塔用丝网,设置于洗涤塔25的顶部,用于对脱除二氧化碳的烟气中混入的冷凝的稀胺液(小液滴)进行过滤,进一步降低了吸收剂的损耗。
[0138] 二次洗涤泵26包括:二次洗涤泵入口26A,连通洗涤塔第二出口25B2;二次洗涤泵出口26B。
[0139] 二次洗涤冷却器27一侧连通于二次洗涤泵出口26B,另一侧连通于洗涤塔第二入口25A2。
[0140] 贫液分流器28包括:贫液分流器第一入口28A1,连通第一气液分离器第一出口24B1;贫液分流器第二入口28A2,连通洗涤塔第三出口25B3;贫液分流器出口28B。
[0141] 吸收剂储存器29包括:吸收剂储储存器入口29A,连通贫液分流器出口28B;吸收剂储存器出口29B,连通贫液冷却器20的一侧。
[0142] 其中,吸收塔第二出口11B2排出的携带部分吸收剂的烟气经由第一气液分离器入口24A进入第一气液分离器24中,第一气液分离器24将至少部分吸收剂与烟气分离。
[0143] 烟气经由第一气液分离器第二出口24B2排出,排出的烟气仍含有至少部分吸收剂,含有至少部分吸收剂的烟气经由洗涤塔第一入口25A1进入洗涤塔25中并向上运动,洗涤塔25中的水洗水经由洗涤塔第二出口25B2、二次洗涤泵入口26A进入到二次洗涤泵26中,然后经由二次洗涤泵出口26B流入到二次洗涤冷却器27中进行冷却,被冷却的水洗水经由洗涤塔第二入口25A2进入洗涤塔25中并喷淋而下,喷淋而下的水洗水与携带至少部分吸收剂的烟气逆流接触,烟气中的吸收剂被水洗水溶解,脱除了吸收剂的烟气经由洗涤塔第一出口25B1排出,而溶解有吸收剂的水洗水经由洗涤塔第三出口25B3、贫液分流器第二入口28A2流入到贫液分流器28中。
[0144] 经由第一气液分离器24分离出的吸收剂经由第一气液分离器第一出口24B1、贫液分流器第一入口28A1流入到贫液分流器28中。
[0145] 贫液分流器28将上述的两路吸收剂(贫液分流器第一入口28A1流入的吸收剂和贫液分流器第二入口28A2流入的吸收剂)进行混合,混合后的吸收剂经由贫液分流器出口28B、吸收剂储存器29入口进入吸收剂储存器29中,然后经由吸收剂储存器出口29B、贫液冷却器20流入吸收塔11中被再次循环使用。
[0146] 在上述的二次洗涤过程中,第一气液分离器24将烟气中的至少部分吸收剂分离出来,然后进入到贫液分流器28中;经过气液分离的烟气再次进入洗涤塔25中进行二次洗涤,烟气经由洗涤塔25洗涤后,烟气所携带的吸收剂溶解于洗涤塔25中,然后进入贫液分流器28中,经由第一气液分离器24分离出的吸收剂以及洗涤塔25洗涤出的吸收剂分别流入到贫液分流器28中并进行混合,混合后的吸收剂再次返回到吸收塔11中进行重复利用,这一过程极大地降低了吸收剂的损耗,节约了成本;此外,第一气液分离器24的第一气液分离器用丝网以及洗涤塔25的洗涤塔用丝网的设置进一步降低了吸收剂的损耗。
[0147] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括闪蒸罐30、罗茨风机31、蒸汽冷却器32。
[0148] 闪蒸罐30包括:闪蒸罐入口30A,连通解吸塔第二出口17B2;闪蒸罐第一出口30B1;闪蒸罐第二出口30B2,连通第二贫富液换热器第二入口15A2。
[0149] 罗茨风机31包括:罗茨风机入口31A,连通闪蒸罐第一出口30B1;罗茨风机出口31B。
[0150] 蒸汽冷却器32一侧连通于罗茨风机出口31B,另一侧连通于解吸塔第三入口17A3。
[0151] 经由解吸塔第二出口17B2流出的贫液直接经由闪蒸罐入口30A进入闪蒸罐30内,贫液在闪蒸罐30中进行闪蒸以闪蒸出部分蒸汽(蒸汽大部分为水蒸汽,很小部分为胺蒸汽),闪蒸出的蒸汽经由闪蒸罐第一出口30B1、罗茨风机入口31A进入罗茨风机31,蒸汽在罗茨风机31中被加压升温,然后经由罗茨风机出口31B、进入蒸汽冷却器32中进行冷却,冷却后的蒸汽经由解吸塔第三入口17A3进入解吸塔17中,以为解吸塔17中的富液解吸提供辅助的热量;闪蒸处理后的贫液经由闪蒸罐第二出口30B2、第二贫富液换热器第二入口15A2进入第二贫富液换热器15中,与经由第二贫富液换热器第一入口15A1进入的第二路富液进行前述第三热交换,贫液放热降温。
[0152] 贫液经由闪蒸罐30闪蒸释放出大量的蒸汽,这部分蒸汽经过罗茨风机31加压后温度和压均提高(例如由70-90℃加压至110-120℃),蒸汽的品质大幅提升,且高于解吸塔17内的贫液温度,需要说明的是,如果蒸汽温度过高(例如超过130度),若直接通入解吸塔
17时,将使解吸出来的贫液发生热降解等不利反应,而蒸汽冷却器32的设置能够将热蒸汽的温度降低(降到130度以下),从而为解吸塔17解吸富液提供最佳的解吸热量,同时,降低了来自煮沸器18的蒸汽的需求量,降低了煮沸器18产生蒸汽的能耗。
[0153] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括净化塔33、净化泵34、净化冷却器35。
[0154] 净化塔33内存储有净化剂,净化塔33包括:净化塔第一入口33A1,位于净化塔33的下部,供外部烟气进入;净化塔第二入口33A2,位于净化塔33的上部;净化塔第一出口33B1,位于净化塔33的顶部,连通吸收塔第一入口11A1;净化塔第二出口33B2,位于净化塔33的下部且位于净化塔第一入口33A1的下方。
[0155] 在一实施例中,净化塔33还包括净化塔用丝网,用于脱除烟气中的水汽和雾沫。
[0156] 净化泵34包括:净化泵入口34A,连通净化塔第二出口33B2;净化泵出口34B。
[0157] 净化冷却器35一侧连通净化泵出口34B,另一侧连通净化塔第二入口33A2。
[0158] 其中,净化塔33、净化泵34、净化冷却器35形成外部烟气净化循环回路,当净化泵34开启后,净化塔33内的净化剂经由净化塔第二出口33B2排出、经由净化泵34泵入到净化冷却器35进行降温、之后经由净化塔第二入口33A2返回到净化塔33内并向下喷淋,外部烟气经由净化塔第一入口33A1进入净化塔33中并向上运动,向上运动的外部烟气与经由净化塔第二入口33A2喷淋而下的净化剂逆流接触,净化剂吸收外部烟气中的酸性杂质气体和烟尘,而外部烟气中的二氧化碳并未被净化剂吸收,烟气经过净化后向上运动并经由净化塔第一出口33B1、吸收塔第一入口11A1进入吸收塔11中,以向吸收塔11供给。
[0159] 在一实施例中,净化塔33的净化塔第一入口33A1可连通于电厂烟气管道。净化剂可为碳酸氢钠溶液。当然不限于此,本领域技术人员可以选择任何合适的净化剂。
[0160] 净化塔33的设置对进入吸收塔11中的烟气进行了有效的净化,避免吸收塔11中的吸收剂吸收杂质气体,进而提高了产品气的纯度。
[0161] 从解吸塔第一出口17B1排出的二氧化碳还携带有部分贫液。
[0162] 在一实施例中,解吸塔17还包括解吸塔用丝网,用于对二氧化碳携带的胺蒸汽(贫液蒸汽)进行过滤,降低了一部分贫液的损耗。
[0163] 基于废热回收利用的化学吸收法二氧化碳捕集系统还包括解吸气冷凝器36、第二气液分离器37。
[0164] 解吸气冷凝器36包括:解吸气冷凝器入口36A,连通蒸发器第一出口161B1;解吸器冷凝器出口36B。
[0165] 第二气液分离器37包括:第二气液分离器入口37A,连通解吸气冷凝器出口36B;第二气液分离器第一出口37B1,位于第二气液分离器37的顶部;第二气液分离器第二出口37B2,位于第二气液分离器37的底部。
[0166] 在一实施例中,第二气液分离器37还包括第二气液分离器用丝网,用于对产品气中混入的冷凝的胺液(贫液)进行过滤。
[0167] 其中,带有部分贫液(以胺蒸汽的形式存在)的二氧化碳经由蒸发器第一出口161B1、解吸气冷凝器入口36A进入冷凝器163中进行冷却,经过冷却的带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器入口37A进入第二气液分离器37中,带有部分贫液的二氧化碳经由第二气液分离器37进行气液分离而分离为二氧化碳产品气以及贫液,二氧化碳产品气经由第二气液分离器第一出口37B1排出,以进行下一步操作。
[0168] 分离出的贫液经由第二气液分离器第二出口37B2排出然后回流到吸收剂储存器29中,以作为吸收剂使用。
[0169] 从解吸塔17排出的带有部分贫液的二氧化碳带有大量的废热,带有部分贫液的二氧化碳通过与热泵系统16中的工质进行热交换,有效将废热传递给工质,进而通过工质将热量传递给经由富液分流器14分流出的第一路富液,吸热升温的富液在进入到解吸塔17中解吸,降低了解吸所需的热量,有效地利用了解吸塔17顶的气体的废热;此外,经由第二气液分离器36分离出来的贫液再次返回到吸收剂储存器29中,减少了贫液的损耗,同时,第二气液分离器用丝网的设置捕获了产品气携带的至少部分贫液,进一步降低了贫液的损耗。
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