一種煙氣二氧化碳捕集工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)保節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種操作簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的用于工藝氣體余熱回用的二氧化碳捕集工藝，其特征在于采用電除塵的方法分離原料氣中的灰塵，并利用高溫?zé)煔庥酂岣碑a(chǎn)蒸汽用于裝置的再沸器加熱；采用加熱膨脹驅(qū)動(dòng)透平機(jī)發(fā)電的方式利用再生塔頂氣余熱，所發(fā)電可滿足整個(gè)凈化系統(tǒng)的動(dòng)設(shè)備供電。使得整個(gè)裝置和傳統(tǒng)工藝相比，再沸器能耗降低15-25%，動(dòng)設(shè)備無需其他外供能源。
【專利說明】一種煙氣二氧化碳捕集工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種工業(yè)脫碳工藝余熱的綜合利用，是一種節(jié)能優(yōu)化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]CO2的捕集、利用及封存(CXUS)是目前國際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)課題。CO2的捕集技術(shù)是CXUS的首要環(huán)節(jié)，對(duì)控制CO2排放具有至關(guān)重要的作用。
[0003]以MDEA、MEA、AMP為代表的有機(jī)胺系列溶劑被廣泛用于煙道氣二氧化碳捕集工藝流程中(US4336233A，CN92113637.4)。在胺法脫碳過程中，再生能耗占總運(yùn)行成本的三分之二以上，在溫室氣體排放日益嚴(yán)重的今天，如何有效地降低再生能耗，成為降低二氧化碳捕集成本，更好地推廣大范圍二氧化碳捕集技術(shù)的關(guān)鍵問題。
[0004]專利ZL01134103.3提出了一種用于回收低分壓二氧化碳的復(fù)合胺溶液，使用該溶液可在傳統(tǒng)MEA工藝的基礎(chǔ)上，蒸汽消耗下降12-40%，胺耗下降30-80% ;在研究再生能耗更低的吸收溶劑的同時(shí)，通過工藝優(yōu)化，綜合利用各種熱能，降低總體能耗，也是該技術(shù)推廣面臨的一個(gè)重要問題，專利WO 2007/012143提出了采用熱泵加熱原料氣用于溶液再生的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一套操作簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的用于工藝氣體余熱回用的二氧化碳捕集工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)原工藝氣體余熱的綜合利用，較大幅度的降低捕集操作的能耗和電耗。
[0006]本發(fā)明的主要技術(shù)方案:煙氣二氧化碳捕集工藝，其特征在于，采用電除塵的方法分離原料氣中的灰塵，并利用高溫?zé)煔?180-280°C )余熱副產(chǎn)蒸汽用于裝置的再沸器加熱；采用加熱膨脹驅(qū)動(dòng)透平機(jī)發(fā)電的方式利用再生塔頂氣余熱，所發(fā)電可滿足整個(gè)凈化系統(tǒng)的動(dòng)設(shè)備供電。使得整個(gè)裝置和傳統(tǒng)工藝相比，再沸器能耗降低15-25%，除再沸器加熱所需蒸汽外，動(dòng)設(shè)備無需其他外供能源。
[0007]一般地，本發(fā)明工藝所需設(shè)備主要包括電除塵設(shè)備、副產(chǎn)蒸汽的換熱器、透平機(jī)、吸收塔、再生塔、煮沸器、其他換熱器、泵等設(shè)備。
[0008]所述高溫(180-280°C )的含二氧化碳?xì)怏w首先進(jìn)入電除塵裝置，除塵后再進(jìn)入換熱器產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽進(jìn)入第一級(jí)溶液煮沸器用于加熱溶液，加熱后的溶液再進(jìn)入溶液第二級(jí)再沸器加熱再生。經(jīng)過副產(chǎn)蒸汽的換熱器后，煙氣降溫到120-140°C，進(jìn)入換熱器用于加熱出再生塔的富液，降溫到95°C，之后進(jìn)入下一個(gè)換熱器，用于加熱鍋爐水，并降溫到50°C，然后再進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫碳吸收。這樣充分利用了原料煙氣的余熱，可節(jié)約再沸器蒸汽15-25%。
[0009]所述從再生塔頂出來的90-99°C的再生氣通過換熱器加熱氯氟烴，使之氣化增壓后膨脹，推動(dòng)透平機(jī)發(fā)電，做功后的氯氟烴氣體溫度和壓力下降，再經(jīng)過冷卻器后液化，然后經(jīng)過泵再循環(huán)到換熱器重新加熱氣化。這一再生氣余熱利用可過程可用于發(fā)電，所產(chǎn)生的電能可供給系統(tǒng)中的貧液泵和富液泵以及回流泵等設(shè)備的動(dòng)力使用。
[0010]所述的氯氟烴，選用的是沸點(diǎn)在25-65 °C范圍內(nèi)的小分子氯氟烴，如C2H5CUCH2CL2, C2CLF5, CCL3F, C2H4F2, CHCL2F 中的一種或多種。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為本發(fā)明實(shí)施例工藝流程示意圖。
[0012]圖中，1-二氧化碳?xì)怏w，2-電除塵裝置，3-換熱器，4-富液預(yù)熱器，5-鍋爐水加熱器，6-吸收塔，7-富液泵，8-貧富液換熱器，9-再生塔，10-貧液泵，11-貧液冷卻器，12-再生氣冷卻器，13-冷凝水回流泵，14-第一級(jí)溶液煮沸器，15-第二級(jí)溶液煮沸器，16-蒸汽冷凝水進(jìn)水，17-低壓蒸氣，18-蒸汽冷凝水出水，19-蒸汽進(jìn)，20-冷凝水出，21-再生氣，22-氯氟烴帶壓蒸汽，23-透平機(jī)，24-低壓氯氟烴，25-冷卻器，26-液態(tài)氯氟烴，27-循環(huán)泵，28-液態(tài)氯氟烴回?fù)Q熱器，29-鍋爐水進(jìn)，30-預(yù)熱后的鍋爐水，31-再生氣出，32-冷卻水進(jìn)，33-冷卻水出，34-原料氣進(jìn)分離器，35-分離器，36-冷凝水出。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明工藝加以詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例:本實(shí)施例工藝附圖1所示，其過程如下:
高溫(250°C)的含二氧化碳?xì)怏wI首先進(jìn)入電除塵裝置2，除塵后再進(jìn)入換熱器3，換熱后產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽進(jìn)入第一級(jí)溶液煮沸器14，加熱溶液，加熱后的溶液再進(jìn)入溶液第二級(jí)再沸器24加熱再生。經(jīng)過副產(chǎn)蒸汽的換熱器后，煙氣降溫到130°C，進(jìn)入換熱器4用于加熱出再生塔的富液，降溫到95°C，之后進(jìn)入換熱器5，用于加熱鍋爐水，并降溫到50°C，然后再進(jìn)入吸收塔6進(jìn)行吸收。這樣充分利用了原料煙氣的余熱，可節(jié)約再沸器蒸汽。同時(shí)比傳統(tǒng)工藝少了水洗塔和水洗循環(huán)泵等設(shè)備，減少了設(shè)備投資，降低了運(yùn)行成本。
[0015]從再生塔9頂出來的98°C的再生氣通過換熱器12加熱氯氟烴，使之氣化增壓后膨脹，推動(dòng)透平機(jī)23發(fā)電，做功后的氯氟烴氣體溫度和壓力下降，再經(jīng)過冷卻器25后液化，然后經(jīng)過泵27再循環(huán)到換熱器12重新加熱氣化。這一再生氣余熱利用過程可用于發(fā)電，所產(chǎn)生的電能可供給系統(tǒng)中的貧液泵10和富液泵7以及回流泵13等設(shè)備的動(dòng)力使用。
[0016]應(yīng)用案例
某裝置原料氣250°C，體積流量每小時(shí)43000標(biāo)方，含二氧化碳12%，水蒸氣11%，氧氣
5.3%，其余為氮?dú)?，?jīng)過上述工藝處理后，可副產(chǎn)蒸汽1.8噸/小時(shí)，再沸器蒸汽消耗量8.2噸/小時(shí)；該裝置再生氣流量6200標(biāo)立方每小時(shí)，溫度98度，通過換熱器加熱CCL3F氣化膨脹，使之推動(dòng)透平發(fā)電的工藝以后，每小時(shí)發(fā)電120千瓦時(shí)，可同時(shí)滿足整個(gè)系統(tǒng)中的貧液泵、富液泵以及回流泵等設(shè)備的動(dòng)力使用。
[0017]比較例
某裝置原料氣250°C，體積流量每小時(shí)43000標(biāo)方，含二氧化碳12%，水蒸氣11%，氧氣
5.3%，其余為氮?dú)?，原料氣熱能不進(jìn)行利用，直接經(jīng)冷卻循環(huán)水冷卻至50°C，分離冷凝水后進(jìn)入吸收塔，再生氣余熱也不進(jìn)行利用，其余操作與實(shí)施例相同，該條件下再沸器蒸汽消耗量10噸/小時(shí)，同時(shí)需要?jiǎng)釉O(shè)備供電105千瓦時(shí)。[0018]通過對(duì)比可以看出，本發(fā)明所提供的工藝可以把蒸汽消耗從10噸/小時(shí)降低到
8.2噸/小時(shí)，減少再生能耗18%，另外發(fā)電120千瓦時(shí)，滿足動(dòng)設(shè)備供電需求，節(jié)能降耗效
果明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣二氧化碳捕集工藝，其特征在于，在高溫?zé)煔膺M(jìn)吸收塔前，采用電除塵的方法分離原料氣中的灰塵，并利用高溫?zé)煔庥酂岣碑a(chǎn)蒸汽為裝置的再沸器提供熱量；在再生塔頂，利用再生塔頂?shù)脑偕鷼饧訜岬头悬c(diǎn)介質(zhì)，使之升溫膨脹后做功驅(qū)動(dòng)透平機(jī)發(fā)電，所發(fā)電滿足整個(gè)凈化系統(tǒng)的動(dòng)設(shè)備供電。
2..如權(quán)利要求書I所述的工藝，其特征在于高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入電除塵裝置，除塵后再進(jìn)入換熱器產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽進(jìn)入第一級(jí)溶液煮沸器用于加熱溶液，加熱后的溶液再進(jìn)入溶液第二級(jí)再沸器加熱再生；經(jīng)過副產(chǎn)蒸汽的換熱器后，蒸汽用于再生塔底的再沸器加熱，煙氣降溫到120-140°C，進(jìn)入換熱器用于加熱出再生塔的富液，降溫到95°C，之后進(jìn)入下一個(gè)換熱器，用于加熱鍋爐水，并降溫到50°C，然后再進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫碳吸收。
3.如權(quán)利要求書I所述的工藝，其特征在于從再生塔頂出來的90-99°C的再生氣通過換熱器加熱氯氟烴，使之氣化增壓后膨脹，推動(dòng)透平機(jī)發(fā)電，做功后的氯氟烴氣體溫度和壓力下降，再經(jīng)過冷卻器后液化，然后經(jīng)過泵再循環(huán)到換熱器重新加熱氣化。
4.如權(quán)利要求書3所述的工藝，其特征在于所述氯氟烴選用沸點(diǎn)在25-65°C范圍內(nèi)的小分子氯氟烴。
5.如權(quán)利要求書3或4所述的工藝，其特征在于所述氯氟烴選用C2H5CUCH2CL2、C2CLF5、CCL3F, C2H4F2, CHCL2F 中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】F22B1/18GK103566712SQ201210277347
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】毛松柏, 汪東, 江洋洋, 葉寧, 陳曦, 黃漢根 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院