[发明专利]一种烟气中酸性气体捕集系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟气的化学净化，具体涉及一种适用于燃煤电厂烟气化学吸收法捕集酸性气体的系统和方法。

背景技术

酸性气体主要指煤转化过程中产生的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、硫化氢等气体，二氧化碳是造成现在温室效应的主要元凶，硫氧化物在雨天形成酸雨，对地面树木和建筑物的损害巨大。当前，酸性气体的减排已成为各国政府、学术界乃至企业界都十分关注的环保问题之一。然而二氧化碳在制碱工业、制糖工业、焊接领域具有广泛的应用，因此碳捕集与封存是我国应对气候变化的一项重要战略选择。火电厂是酸性气体最为主要的集中排放源，未来想要大规模削减二氧化碳排放，必须着力于从燃煤电站中捕集。

燃煤电站的碳捕集分三种技术路线，燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧技术，鉴于后两者还存在诸多技术难题，当前的研发和示范应用技术多为燃烧后捕集技术，且它能直接适用于现存绝大多数火电厂。

现有燃煤电厂的排放烟气近于大气压力，其中二氧化碳浓度一般低于15％，因此，从中分离二氧化碳的热力学驱动力较低，这对开发经济高效的分离技术是一种挑战。目前研发和示范应用较多是醇胺法，其实质是酸碱中和反应，弱酸(二氧化碳)和弱碱(水溶液中的胺)反应生成可溶于水的盐，这使得胺法可在较低分压水平的烟气中捕获二氧化碳，但吸收负荷受反应平衡限制。该酸碱反应随温度变化是可逆的，一般约在40℃形成盐，二氧化碳被吸收，而在100℃以上反应逆向进行放出二氧化碳，因而利用吸收塔和再生塔组成系统即可完成对二氧化碳的捕集，申请号为200810018343.5的发明专利公开了上述技术特征，但该装置和方法由于循环吸收液中水的含量很高(＞60％)，加热溶液中过多的水分而消耗过多能量，其周期性的升温、降温使得系统能耗过高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效降低系统能耗的酸性气体捕集系统和方法。

本发明酸性气体捕集系统，包括增压风机、吸收塔、液体膜浓缩装置、贫富液换热器、再生塔、再沸器，还包括再生气冷却器、气液分离器、以及其它一系列冷却器、泵和相关辅助设备。该系统的连接方式为：吸收塔底部出液口通过泵与液体膜浓缩装置的吸收液进口相连，液体膜浓缩装置的浓缩液出口通过泵与贫富液热交换器的富液进口相连通，液体膜浓缩装置的水流出口与贫富液热交换器的贫液出口相连通，贫富液热交换器的富液出口与再生塔顶部第一进液口相连，再生塔底部出液口与贫富液热交换器的贫液进口相连通，贫富液热交换器的贫液出口通过泵和贫液冷却器与吸收塔顶部的吸收液进液口相连。

本发明酸性气体捕集系统，其中在所述吸收塔的顶部设有洗涤段和除沫器，洗涤段的出液口通过泵和洗涤液冷却器和洗涤段进液口相连，除沫器置于洗涤段与尾气排空口之间。

本发明酸性气体捕集系统，其中所述再生塔的排气口通过再生气冷却器与气液分离器的进口相连，气液分离器的出液口通过泵与再生塔的顶部第二进液口相连通。再沸器可置于再生塔的内部或外部。

本发明酸性气体捕集方法：燃煤电厂的烟气在经过必要的预处理(除尘、降温)后，经增压风机升压后从吸收塔底部进入，烟气自下而上与从吸收塔上部喷淋而下的有机胺溶液形成逆流接触，脱除了酸性气体的烟气经尾气排空口排出，吸收了酸性气体的有机胺溶液(富液)通过泵加压进入液体膜浓缩装置，将富液中一部分水分离出来，得到进一步浓缩的富液经泵加压通过贫富液热交换器热量交换后从再生塔顶部往下喷淋。再生塔底部的再沸器利用电厂低压蒸汽将溶液加热沸腾汽化上升与喷淋而下的富液接触释放出酸性气体，酸性气体随大量水蒸气和少量有机胺蒸汽经再生塔顶流出，在再生气冷却器中水蒸气和有机胺蒸汽被冷凝成液态水溶液在气液分离器中被分离出来经泵加压后重新被送回再生塔，而酸性气体则被送往空压机被压缩液化以备后续的精处理利用或输送往酸性气体封存场所。在再生塔中被加热解析出一定量酸性气体后的有机胺溶液(贫液)自再生塔底流出，经贫富液热交换器将热量传递给富液后，与液体膜浓缩装置被截留出来的水合流，经泵送入贫液冷却器，冷却后的贫液再次进入吸收塔上部喷淋，循环利用。

本发明酸性气体捕集方法，在所述吸收塔的顶部设有洗涤段和除沫器，脱除了酸性气体的净烟气中携带有部分吸收溶质的蒸汽必须在洗涤段经冷水洗涤，经洗涤和除沫后的净烟气可直接或经烟囱排入大气。洗涤液可循环使用，经泵和洗涤液冷却器后重新进入吸收塔顶端的洗涤段对烟气进行洗涤。

本发明中液体膜浓缩装置和液体膜浓缩方法是指在利用反渗透原理、滤膜技术等能截留盐和有机物分子，允许水分子通过的溶液分离、提纯、浓缩技术，可以是水处理行业所使用的水处理膜技术。