一種化學吸收CO2捕獲流程的降耗方法及系統屬于能源利用與節能環保領域。基于一般化學吸收法CO2捕獲流程，吸收塔中的吸收劑吸收煙氣中的CO2成為富液，將得到的富液分為兩股分別在兩個不同壓力的再生塔中分離CO2，以富液高壓解吸過程的余熱作為低壓解吸過程的熱源；經再生塔處理后的混有水蒸氣的CO2氣流，經過多級氣液分離器、冷凝器、壓縮機處理，得到高壓液態CO2。本發明專利技術減少了整個解吸過程的耗熱量，實現了富液分流的高效解吸；在捕獲率92%的前提下，改進流程得出了最優系統再生能耗37.84KJ（折合功）/mol，相比改進前能耗47.16KJ（折合功）/mol降低了19.77%，為火電廠低能耗CO2捕獲提供了降低能耗的新方法。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源利用與節能環保領域，涉及一種化學吸收CO2捕獲流程的降耗方法及系統。
技術介紹
當前，大氣溫室效應是全球面臨的最大的環境問題之一，溫室氣體排放造成的溫室效應將導致病蟲害增加、海平面上升、氣候反常、海洋風暴增多、土地干旱、沙漠化面積增大等一系列嚴重后果。化石能源系統中CO2的大量排放被認為是造成全球氣候變暖、溫室效應加劇的主要原因。我國電力行業(主要是大量燃煤電廠)的CO2排放量約占到全國CO2排放總量的50%左右。我國已加入了《京都議定書》，在溫室氣體減排方面將面臨巨大的國際政治、經濟和環境壓力。我國政府已承諾到2020年單位⑶P CO2排放量將比2005年下降 45%。因此燃煤電廠在高效利用煤炭資源的同時，切實可行的減少CO2量的排放顯得尤為重要，必須采取有效措施對煙氣中的CO2進行分離和回收。燃煤電廠CO2的捕集技術有燃燒前捕集，燃燒中捕集，和燃燒后捕集。燃燒前捕集主要采用IGCC (整體煤氣化聯合循環)中，主要缺點是初投資太高。燃燒中捕集應用傳統燃煤電站流程中，主要缺點是制氧技術投資和能耗太大。燃燒后捕集應用于火電廠尾部煙氣脫碳，吸收方法包括化學吸收法、物理吸收法、膜分離方法、吸附法、低溫分離法等。目前普遍認為燃燒后捕集在火電廠碳捕獲中最為切實可行，因為采用燃燒后脫碳技術對現有電廠的改造，增加脫碳系統最為可行，投資少并且吸收CO2量大。根據常規燃煤電廠煙氣的特點煙氣溫度高，煙氣中CO2分壓低，煙氣流量大，惰性氣體量大即煙氣中CO2濃度低等，通常采用化學吸收法進行尾部煙道CO2的吸收。化學吸收法對CO2具有吸收效果好、分離程度高、處理量大、穩定的特點。CO2化學吸收分離法是一種技術較成熟、適應性強的煙氣脫碳工藝技術，并已有工程應用。但由于排氣中CO2濃度通常低于9%，而適合低濃度CO2分離的化學吸收工藝需要消耗較多的中低溫飽和蒸汽用于吸收劑再生，這部分蒸汽通常取自汽輪機抽汽，從而導致蒸汽循環有效輸出功減少很多(約20%)，會使電廠發電效率降低1(Γ15個百分點，而且也會給汽輪機正常運行帶來嚴重沖擊，進而引起一系列的工程技術問題。顯然，過高的分離系統能耗不僅大幅度地降低了燃煤電廠的發電效率，而且意味著額外增加了單位發電量的能耗與CO2排放量，這一代價是能源系統無法接受的。換言之，從技術角度來看，CO2分離與回收已經比較成熟，但實現能源系統CO2分離的難點卻在于如何通過降低系統能耗來降低由于分離過程帶來的發電系統效率的下降。
技術實現思路
針對當前對火電廠系統減排CO2的需求，本專利技術提供了一種化學吸收CO2捕獲流程的降耗方法，目的是將一般化學吸收法脫碳流程改進，實現脫碳系統能耗大幅度降低。本專利技術采用的技術方案為基于一般化學吸收法CO2捕獲流程，吸收塔中的吸收劑吸收煙氣中的CO2成為富液，將得到的富液分為兩股分別在兩個不同壓力的再生塔中分離CO2,以富液高壓解吸過程的余熱作為低壓解吸過程的熱源；經再生塔處理后的混有水蒸氣的CO2氣流，經過多級氣液分離器、冷凝器、壓縮機處理，得到高壓液態co2。所述吸收劑為K2CO3溶液、MEA溶液和氨溶液中的一種或多種。所述富液分為高壓和低壓兩股，均經過貧富液換熱器進入再生塔；再生塔生成的貧液經過貧富換熱器與富液換熱后返回吸收塔進行循環。本專利技術還提供了一種基于所述方法的化學吸收CO2捕獲流程的降耗系統，其技術方案為壓氣機與吸收塔的下部入口連接；吸收塔的底部出口通過富液泵與分離器連接；分離器的出口分兩路，分別與第一貧富液換熱器和第二貧富液換熱器的富液入口連接；第一貧富液換熱器和第二貧富液換熱器的富液出口分別與第一再生塔和第二再生塔的上部入口連接，第一再生塔和第二再生塔底部的貧液出口分別與第一釜式再沸器和第二釜式再 沸器的入口連接，第一釜式再沸器和第二釜式再沸器的貧液出口分別通過貧液泵與第一貧富液換熱器和第二貧富液換熱器的貧液入口連接，然后通過冷凝器接入吸收塔上部的入口 ；第一再生塔和第二再生塔頂部的氣體出口依次與多級氣液分離器、冷凝器、壓縮機連接。本專利技術的有益效果為由于吸收劑循環量越大，系統能耗越高，因此采用將吸收劑循環量進行分股解吸。再生塔解吸壓力越高，再沸器塔釜和塔頂出口溫度也越高，同時CO2壓縮功耗較低，因此，當再生塔解吸壓力相對較大時，直接對再生塔頂部CO2進行冷凝會造成大量熱量損失，合理對此部分余熱利用可以降低系統能耗。解吸出來的CO2需要進行多級壓縮級間冷卻最后達到高壓液態封存，每一級壓縮后的CO2溫度較高，直接級間冷凝也會造成大量熱量損失，對此部分熱量進行能量集成用于系統可以降低系統能耗。當再生塔解吸壓力較低時，再沸器塔釜和塔頂出口溫度也越低，通過余熱回收和熱集成即可滿足塔釜的熱需要，但CO2壓縮功耗較大。綜合CO2捕獲過程的熱消耗和壓縮功消耗，富液進行75%，25%分股，75%的富液進入再生塔解吸壓力I. 2bar的再生塔，25%的富液進入再生塔解吸壓力O. 2bar的再生塔。在此情況下，將冷凝器的熱量進行能量集成提供釜式再沸器的熱負荷。本專利技術相當于整個脫碳系統的吸收劑循環量只是改進前的三分之二，大幅度的降低了再沸器熱負荷，此改進方案系統再沸器熱負荷只是再沸器熱負荷，整個系統再生能耗降低 19. 77%。附圖說明圖I為基于碳酸鉀為吸收劑的改進模擬流程圖。圖中標號I-煙氣；2_壓氣機；3_吸收塔；4_富液；5_排煙，6_富液泵；7_分離器，8_下股富液；9_第一再生塔；10_貧液；11-第一貧富液換熱器；12-第一釜式再沸器；13-貧液泵；15-補充水；16-C02物流；18-第二再生塔；20_上股富液；21_第二貧富液換熱器；22_第二釜式再沸器；17、23、24、25、26_氣液分離器;14、19、27、28、29、30、31_冷凝器;32、33、34、35、36-壓縮機。具體實施例方式本專利技術提供了一種化學吸收CO2捕獲流程的降耗方法及系統，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。該降耗方法基于一般化學吸收法CO2捕獲流程，吸收塔中的吸收劑吸收煙氣中的CO2成為富液，將得到的富液分為高壓和低壓兩股，均經過貧富液換熱器進入兩個不同壓力的再生塔中分離CO2,以富液高壓解吸過程的余熱作為低壓解吸過程的熱源；再生塔生成的貧液經過貧富換熱器與富液換熱后返回吸收塔進行循環；經再生塔處理后的混有水蒸氣的CO2氣流，經過多級氣液分離器、冷凝器、壓縮機處理，得到高壓液態co2。所述吸收劑為K2CO3溶液、MEA溶液和氨溶液中的一種或多種。實施例 本例中，吸收劑為質量分數33%的K2CO3溶液，吸收塔3塔板數為8，第一再生塔9和第二再生塔18的塔板數為12，CO2貧液負載量α =0. 062。系統結構如圖I所示工作時，煙氣I經壓氣機2加壓以后進入吸收塔3與自上而下的與K2CO3溶液充分接觸反應，K2CO3溶液充分吸收完CO2后成為富液4從吸收塔3底流出，吸收完CO2的煙氣從塔頂排出成為排煙5。富液4經富液泵6加壓以后，經分離器7將富液4分成兩股流，上股富液20循環流量占75%，下股富液8占25%。下股富液8與來自第一再生塔9底部流出的加壓貧液10經第一貧富換熱器11換熱后溫度升高進入第一再生塔9。第一再生塔9解吸壓力為O. 2bar,經過第本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種化學吸收CO2捕獲流程的降耗方法，其特征在于，基于一般化學吸收法CO2捕獲流程，吸收塔中的吸收劑吸收煙氣中的CO2成為富液，將得到的富液分為兩股分別在兩個不同壓力的再生塔中分離CO2，以富液高壓解吸過程的余熱作為低壓解吸過程的熱源；經再生塔處理后的混有水蒸氣的CO2氣流，經過多級氣液分離器、冷凝器、壓縮機處理，得到高壓液態CO2。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張國強，楊勇平，翟代龍，徐鋼，楊志平，張鍇，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：
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