本發(fā)明涉及煙氣處理，具體而言，涉及一種二氧化碳的吸收系統(tǒng)及吸收方法。

背景技術：

1、化學吸收法是目前應用最廣泛且發(fā)展最為成熟的碳捕集技術，有機胺溶液是化學吸收法捕集co2工藝常用的吸收劑，但傳統(tǒng)的有機胺溶液在用于碳捕集時存在再生能耗高的問題，過高的再生能耗會大幅增加碳捕集技術的運行成本。兩相胺吸收劑的主要優(yōu)勢在于吸收劑在吸收co2前為均相，吸收co2后形成分相，故只需將co2富相解吸就可實現(xiàn)吸收劑的再生循環(huán)利用，這可以減少兩相胺體系的再生能耗，具有很大的發(fā)展前景。但隨著胺液的長期封閉運行，由于降解腐蝕或外源引入等問題導致fe3+在胺液中產(chǎn)生并累積，將會影響兩相胺吸收劑的分相功能，從而降低胺液的吸收效率。因此，需要在線監(jiān)測胺液中fe3+的含量，并選擇合適的方法將其從胺液中去除。

2、熒光碳點作為一種新型納米碳材料，具有豐富的表面官能團和優(yōu)良的熒光性質(zhì)，在金屬離子的吸附和檢測領域極具潛力。盡管目前碳點對金屬離子的熒光響應機制尚不明確，但熒光碳點作為溶液中的新型熒光探針很容易被電子受體猝滅，具有高選擇性和靈敏度，從而可以有效地檢測溶液中的金屬離子，并確定一定濃度范圍內(nèi)金屬離子的濃度，從而實現(xiàn)金屬離子的痕量分析。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種二氧化碳的吸收系統(tǒng)及吸收方法，以解決現(xiàn)有技術中存在二氧化碳的吸收系統(tǒng)中的鐵離子難以在線檢測和去除導致運行時間較短的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種二氧化碳的吸收系統(tǒng)，該吸收系統(tǒng)包括：吸收塔，用于吸收煙氣中的二氧化碳以得到富胺液，吸收塔具有富胺液出口、冷貧胺液入口和凈煙氣出口；貧富液換熱器，具有富胺液入口、熱富胺液出口、貧胺液入口和冷貧胺液出口，富胺液出口與富胺液入口相連，貧富液換熱器用于使富胺液和貧胺液進行換熱以得到熱富胺液和冷貧胺液；再生塔，具有熱富胺液入口、貧胺液出口和二氧化碳出口，熱富胺液出口與熱富胺液入口相連，再生塔用于脫除熱富胺液中的二氧化碳以得到貧胺液；貧胺液出口與貧胺液入口相連；冷貧胺液出口與冷貧胺液入口通過冷貧胺液管路相連，冷貧胺液管路包括順次連通的總管和支管，支管為并聯(lián)設置的兩根，兩根支管與總管可切換連通；鐵離子檢測器，設置在總管上，用于檢測冷貧胺液中鐵離子的含量，兩根支管與總管的連通狀態(tài)可根據(jù)鐵離子的含量進行切換；鐵離子吸附器，設置在其中一根支管上，用于吸附冷貧胺液中的鐵離子。

3、進一步地，當上述鐵離子檢測器檢測到鐵離子的含量超過1000ppm時，總管與鐵離子吸附器所在的支管接通；當鐵離子檢測器檢測到鐵離子的含量不超過1000ppm時，總管與未設置有鐵離子吸附器的支管接通；優(yōu)選鐵離子檢測器為熒光鐵離子檢測器。

4、根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種二氧化碳的吸收方法，采用前述的吸收系統(tǒng)對煙氣中的二氧化碳進行吸收，該方法包括：步驟s1，采用有機胺溶液對煙氣中的二氧化碳進行吸收以得到富胺液；步驟s2，將富胺液進行換熱以得到熱富胺液；步驟s3，將熱富胺液中的二氧化碳進行脫除以得到貧胺液；將貧胺液進行換熱以得到冷貧胺液；步驟s4，檢測冷貧胺液中鐵離子的含量；步驟s5，根據(jù)冷貧胺液中鐵離子的含量確定是否要通過吸附去除冷貧胺液中的鐵離子，最后將冷貧胺液回用至吸收二氧化碳中。

5、進一步地，當上述鐵離子的含量超過1000ppm時，通過吸附去除冷貧胺液中的鐵離子，然后將去除鐵離子的冷貧胺液回用至吸收二氧化碳中；當鐵離子的含量不超過1000ppm時，冷貧胺液直接回用至吸收二氧化碳中；優(yōu)選采用熒光劑對鐵離子的含量進行檢測，當鐵離子的含量超過1000ppm時，熒光劑的熒光消失；當鐵離子的含量不超過1000ppm時，熒光劑的熒光存在。

6、進一步地，上述熒光劑為碳點，優(yōu)選碳點的質(zhì)量與有機胺溶液的體積之比為1～100：1mg/l；和/或，吸附的吸附劑為乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨；優(yōu)選碳點與乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨的質(zhì)量之比為1：900～1000。

7、進一步地，上述碳點和乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨的制備方法包括：步驟s11，將石墨依次進行放電處理、過濾處理和滲透處理，得到碳點和氧化石墨；步驟s12，將包括氧化石墨、乙二酸四乙胺、對甲基苯磺酸和二甲基甲酰胺的原料混合后進行酯化反應，得到乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨。

8、進一步地，上述放電處理的輸出電流為4～8a；和/或，放電處理的時間為10～60min；和/或，氧化石墨與乙二酸四乙胺的質(zhì)量之比為900～1000：1；和/或，步驟s12中，酯化反應的溫度為60～70℃；和/或，酯化反應的時間為1～2h。

9、進一步地，上述步驟s12中，酯化反應是在攪拌中進行，攪拌的速度為500～2000r/min。

10、進一步地，上述步驟s1中，吸收的溫度為30～40℃；和/或，吸收的壓力為0.09～0.1mpa；和/或，步驟s3中，脫除的溫度為30～40℃。

11、進一步地，上述有機胺溶液中有機胺的質(zhì)量濃度為20％～30％；和/或，有機胺溶液中的有機胺選自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、n-甲基二乙醇胺和哌嗪中的任意一種或多種。

12、應用本發(fā)明的技術方案，通過設置吸收塔，使吸收塔中的有機胺液吸收煙氣中的二氧化碳轉化為富胺液，將脫除二氧化碳的凈煙氣從凈煙氣出口排出。通過設置貧富液換熱器，有助于將貧胺液的熱量轉移至富胺液中，從而有助于減少對外部熱源的依賴，進而有助于提高能源的利用率。通過設置再生塔，使熱富胺液中的二氧化碳進行脫除以得到貧胺液，脫除的二氧化碳從二氧化碳出口排出，貧胺液流入貧富液換熱器中，從而有助于將有機胺液進行重復利用，進而有助于較低資源的損耗。通過在冷貧胺液管路中設置總管和支管，在總管上設置鐵離子檢測器有助于實時監(jiān)測冷貧胺液中的鐵離子含量，鐵離子吸附器設置在其中一根支管上，當鐵離子的含量超過一定值時，總管與鐵離子吸附器所在的支管接通，有助于將冷貧胺液中的鐵離子去除，去除鐵離子后的冷貧胺液回用至吸收塔中；否則，總管與未設置有鐵離子吸附器的支管接通，將冷貧胺液回用至吸收塔中。本申請通過鐵離子檢測器和鐵離子吸附器的設置有助于降低兩相胺吸收劑運行過程中的催化降解程度，從而有助于提高吸收系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性和時長，進而有助于提高二氧化碳的吸收效率。

技術特征：

1.一種二氧化碳的吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的吸收系統(tǒng)，其特征在于，當所述鐵離子檢測器(40)檢測到所述鐵離子的含量超過1000ppm時，所述總管與所述鐵離子吸附器(50)所在的支管接通；當所述鐵離子檢測器(40)檢測到所述鐵離子的含量不超過1000ppm時，所述總管與未設置有所述鐵離子吸附器(50)的支管接通；優(yōu)選所述鐵離子檢測器(40)為熒光鐵離子檢測器。

3.一種二氧化碳的吸收方法，其特征在于，采用權利要求1或2所述的吸收系統(tǒng)對煙氣中的所述二氧化碳進行吸收，所述方法包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的吸收方法，其特征在于，當所述鐵離子的含量超過1000ppm時，通過所述吸附去除所述冷貧胺液中的鐵離子，然后將去除鐵離子的所述冷貧胺液回用至吸收所述二氧化碳中；當所述鐵離子的含量不超過1000ppm時，所述冷貧胺液直接回用至吸收所述二氧化碳中；優(yōu)選采用熒光劑對所述鐵離子的含量進行檢測，當所述鐵離子的含量超過1000ppm時，所述熒光劑的熒光消失；當所述鐵離子的含量不超過1000ppm時，所述熒光劑的熒光存在。

5.根據(jù)權利要求4所述的吸收方法，其特征在于，所述熒光劑為碳點，優(yōu)選所述碳點的質(zhì)量與所述有機胺溶液的體積之比為1～100：1mg/l；和/或，所述吸附的吸附劑為乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨；優(yōu)選所述碳點與所述乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨的質(zhì)量之比為1：900～1000。

6.根據(jù)權利要求5所述的吸收方法，其特征在于，所述碳點和所述乙二酸四乙胺修飾的氧化石墨的制備方法包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的吸收方法，其特征在于，所述放電處理的輸出電流為4～8a；和/或，所述放電處理的時間為10～60min；和/或，所述氧化石墨與所述乙二酸四乙胺的質(zhì)量之比為900～1000：1；和/或，所述步驟s12中，所述酯化反應的溫度為60～70℃；和/或，所述酯化反應的時間為1～2h。

8.根據(jù)權利要求6或7所述的吸收方法，其特征在于，所述步驟s12中，所述酯化反應是在攪拌中進行，所述攪拌的速度為500～2000r/min。

9.根據(jù)權利要求3至8中任一項所述的吸收方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述吸收的溫度為30～40℃；和/或，所述吸收的壓力為0.09～0.1mpa；和/或，所述步驟s3中，所述脫除的溫度為30～40℃。

10.根據(jù)權利要求3至9中任一項所述的吸收方法，其特征在于，所述有機胺溶液中有機胺的質(zhì)量濃度為20％～30％；和/或，所述有機胺溶液中的有機胺選自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、n-甲基二乙醇胺和哌嗪中的任意一種或多種。

技術總結
本發(fā)明提供了一種二氧化碳的吸收系統(tǒng)及吸收方法。該吸收系統(tǒng)包括：吸收塔，用于吸收煙氣中的二氧化碳以得到富胺液；貧富液換熱器，用于使富胺液和貧胺液進行換熱以得到熱富胺液和冷貧胺液；再生塔，用于脫除熱富胺液中的二氧化碳以得到貧胺液；鐵離子檢測器，用于檢測冷貧胺液中鐵離子的含量；鐵離子吸附器，用于吸附冷貧胺液中的鐵離子。本申請通過鐵離子檢測器和鐵離子吸附器的設置有助于降低兩相胺吸收劑運行過程中的催化降解程度，從而有助于提高吸收系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性和時長，進而有助于提高二氧化碳的吸收效率。

技術研發(fā)人員：焦增彤,王煥君,劉牛,劉漢明,郭東方,牛紅偉,劉練波
受保護的技術使用者：中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17