[发明专利]低温戊烷洗二氧化碳捕集系统和方法

说明书

本发明公开了低温戊烷洗二氧化碳捕集系统及方法，包括水冷器，水冷器的入口连接经过脱硝、除尘和脱硫后的锅炉烟气，水冷器的底部设置有烟气冷凝水出口，水冷器的饱和湿烟气出口连接至洗涤塔，洗涤塔的顶部设置有冷烟气出口，上部设置有低温正戊烷洗涤液入口，底部设置有固液混合物出口，所述冷烟气出口通过冷凝器连接至烟囱，所述固液混合物出口连接至固液分离器，固液分离器的液体出口通过蒸发器连接至低温正戊烷洗涤液入口，固液分离器的固体出口用于排出冰和干冰，所述冷凝器的制冷剂出口连接至蒸发器的制冷剂入口，蒸发器的制冷剂出口连接至压缩机，压缩机的出口连接至冷凝器的制冷剂入口。

技术领域

本发明属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种利用低温戊烷液体洗涤冷却烟气，进而将烟气中二氧化碳冷凝脱除的系统和方法。

背景技术

燃煤电厂是CO₂温室气体的主要排放源，我国约50％的CO₂排放来自燃煤电厂。电厂烟气CO₂排放具有稳定、集中和量大的特点，是大规模开展CCS减排最值得重视的领域。燃煤电厂碳捕集技术可分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧三种，其中燃烧后捕集具有适应性广、技术相对简单可靠等优点，是最具市场潜力的技术。燃烧后碳捕集工艺主要有化学吸收法、变压吸附法、膜分离法。相比较而言，针对燃煤烟气成分复杂、CO₂分压较低等特点，化学吸收法是目前大型电厂烟气碳捕集装置的主流工艺选择。

近些年来，低温冷凝法被引入电厂烟气二氧化碳捕集(Cryogenic CO₂Capture)。该方法是通过将烟气降温至烟气中二氧化碳的凝华温度，从而将CO₂以固态的形式从烟气中分离出来。美国SES公司目前已经对低温冷凝脱除CO₂的技术进行了中试验证，在烟气温度降至-120℃左右，获得较高CO₂捕集率，且捕集成本比传统化学吸收法二氧化碳捕集低，因此具有较广阔的应用前景。

当前低温冷凝法二氧化碳捕集的主要难点之一是防止烟气中水分在降温至零度以下时结冰堵塞冷量回收器或烟气管道，因此需要在冷却之前通过分子筛干燥塔深度除湿，除湿后的干烟气经过冷量回收器被低温净烟气冷却至零度以下，从而避免换热器结冰堵塞(图2)。由于电厂烟气量大，分子筛除湿的工程放大具备一定难度，因此低温冷凝法二氧化碳捕集尚未得到工程放大应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温戊烷洗二氧化碳捕集系统和方法，以克服现有技术的缺陷，本发明无需增设分子筛干燥塔，可将湿烟气直接冷却至零度以下温区，且不产生冰堵。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

低温戊烷洗二氧化碳捕集系统，包括水冷器，水冷器的入口连接经过脱硝、除尘和脱硫后的锅炉烟气，水冷器的底部设置有烟气冷凝水出口，水冷器的饱和湿烟气出口连接至用于将湿烟气中二氧化碳和水分以固态干冰和固态冰的形式分离出来的洗涤塔，洗涤塔的顶部设置有冷烟气出口，上部设置有低温正戊烷洗涤液入口，底部设置有固液混合物出口，所述冷烟气出口通过冷凝器连接至烟囱，所述固液混合物出口连接至固液分离器，固液分离器的液体出口通过蒸发器连接至低温正戊烷洗涤液入口，固液分离器的固体出口用于排出冰和干冰，所述冷凝器的制冷剂出口连接至蒸发器的制冷剂入口，蒸发器的制冷剂出口连接至压缩机，压缩机的出口连接至冷凝器的制冷剂入口。

进一步地，所述固液混合物出口通过循环泵连接至固液分离器。

进一步地，所述固液分离器顶部还连接有低温正戊烷洗涤液补充管路。

进一步地，所述冷凝器的制冷剂出口通过节流阀连接至蒸发器的制冷剂入口。