[发明专利]结晶氨法蒸汽再生捕碳系统及其方法

说明书

本发明涉及一种结晶氨法蒸汽再生捕碳系统，其结构包括吸收塔、水洗塔、结晶器、乙醇罐、固液分离器、再生塔、吹扫蒸汽提供装置、冷凝器和闪蒸分离装置；所述吸收塔上设有烟气入口、烟气出口和富液出口，所述烟气出口与水洗塔连接，所述富液出口与结晶器连接，所述乙醇罐与结晶器连接，所述结晶器、固液分离器、再生塔、冷凝器和闪蒸分离装置依次连接，所述吹扫蒸汽提供装置与再生塔连接。本技术方案适用于电力、石油化工行业烟气中低分压、低压降二氧化碳的捕集，突破传统有机胺法和结晶氨法捕碳工艺，与直接蒸汽吹扫技术结合，具有减少氨逃逸、提高再生速率以及最大限度的降低再生能耗等优点。

技术领域

本发明属于烟气净化、二氧化碳减排领域，主要应用于燃煤电厂烟气的二氧化碳捕集，具体涉及一种新型的结晶氨法蒸汽再生捕碳系统及其方法。

背景技术

燃煤电厂以及其他的工业领域所排放的大量CO2被认为是造成温室效应的重要因素。化学吸收法是目前对已建燃煤电厂的CO2捕集较为可行的一种技术方案。其中的氨法更是显示出相对于传统有机胺法的显著优势。与MEA(传统有机胺)法相比，采用氨水作为吸收剂具有一系列有益之处，如脱碳效率高、吸收能力强、不存在设备腐蚀、氧化降解的问题。

现有技术对氨法的研究与应用中，一般采用传统的捕碳工艺。传统捕碳工艺的缺点是：氨水中气态氨逃逸难以控制，氨气泄漏容易对大气环境造成污染；且溶液中CO2气体再生需要消耗大量的蒸汽，致使捕集能耗和成本过高，大大提高电厂的厂用电率。因此，氨法捕碳的具体实施仍待进一步优化改进。

中国专利公开文本CN104495844A公开了一种稠浆型二氧化碳捕集系统，通过将CO2富液进行结晶、浓缩，实现负载CO2的组分在富液中进一步浓缩或相分离，并输送至再生装置进行热解析，降低CO2再生过程中水的参与度，达到降耗的目的。该方案虽然降低再生过程水的参与度，但是稠浆中依然有大量的水分，再生过程中水的潜热和显热依然很大，降耗程度有限。且该专利采用传统的有机胺作为吸收剂，存在固有缺陷。

中国专利公开文本CN106693648A提出了一种新型的强化结晶氨法捕碳工艺，通过对富液进行溶析法结晶，并对结晶后的晶体进行加热再生，得到纯度较高的CO2。该工艺可以减少富液解吸时大量水升温所消耗的能量，从而达到降低再生热耗的目的。但该工艺再生过程中换热器之间的温差会导致能量耗散，且再生后的气体传质推动力较小，使得再生混合气分离速率较慢，从而影响整体的捕碳效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的结晶氨法蒸汽再生捕碳工艺，适用于电力、石油化工行业烟气中低分压、低压降二氧化碳的捕集，突破传统有机胺法和结晶氨法捕碳工艺，与直接蒸汽吹扫技术结合，具有减少氨逃逸、提高再生速率以及最大限度的降低再生能耗等优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种结晶氨法蒸汽再生捕碳系统，其结构包括吸收塔、水洗塔、结晶器、乙醇罐、固液分离器、再生塔、吹扫蒸汽提供装置、冷凝器和闪蒸分离装置；所述吸收塔上设有烟气入口、烟气出口和富液出口，所述烟气出口与水洗塔连接，所述富液出口与结晶器连接，所述乙醇罐与结晶器连接，所述结晶器、固液分离器、再生塔、冷凝器和闪蒸分离装置依次连接，所述吹扫蒸汽提供装置与再生塔连接。蒸汽直接通入再生塔为晶体提供再生热量的同时也提供了传质推动力，使得水气化潜热这一部分能量大大降低，甚至可以忽略，并且加快了再生过程速率；最后，相比于传统的再沸器加热，蒸汽直接加热晶体避免了换热器之间存在温差导致的能量耗散，因此可最大限度地降低解吸过程的能耗，大大降低电站二氧化碳捕集系统的运行成本。