节能型烟气二氧化碳回收系统及回收工艺的制作方法

本发明属于化工气体回收技术领域，尤其涉及一种节能型烟气二氧化碳回收系统及回收工艺。

背景技术：

烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因，而烟气中含有大量co2，若空气中的co2含量大到7-10％时，数分钟就会使人失去知觉，以致死亡；烟气如果直接排放进大气中，大量有毒的co2会对人体产生危害，同时会造成资源的浪费；因此，需要对烟气中的二氧化碳进行回收利用，常用的脱碳方法有化学吸收法、物理分离法和膜处理法，但是在实际处理时，由于化学吸收反应的选择性强、产品纯度高、工艺成熟、设备简单和回收率高，常采用化学吸收法回收烟气中的二氧化碳。

化学吸附法在回收烟气中的二氧化碳时，需要采用吸收塔、再生塔、冷却塔、洗涤塔等，在吸收过程中洗涤、吸收、冷却和再生是在独立的设备中完成，因此现有的回收系统存在工艺流程长、阻力大、输送设备多和动力消耗大的缺点，同时现有回收系统的再生不彻底，热量和冷量消耗大。

技术实现要素：

针对现有烟气中二氧化碳回收中，工艺流程长、设备多、动力和能量消耗大，以及再生不彻底的技术问题，本发明提供一种节能型烟气二氧化碳回收系统及回收工艺，将冷却、洗涤、吸收集于一塔，工艺流程简单，降低工艺阻力，气体输送设备少，动力消耗降低，且采用分级再生，节约再生热量和烟气冷却冷量，再生彻底。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种节能型烟气二氧化碳回收系统，包括烟气再生器、气液分离器、洗涤吸收塔以及再生塔；所述洗涤吸收塔内从上自下依次设置有洗涤段、吸收段以及冷却段；所述烟气再生器与冷却段相连通；所述吸收段经烟气再生器与气液分离器的上部相连通；所述气液分离器的底部与再生塔相连通；所述再生塔与吸收段相连通。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括贫液冷却器以及贫富液换热器；所述气液分离器的底部经贫富液换热器与再生塔相连通；所述再生塔依次经贫富液换热器和贫液冷却器与吸收段相连通。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括二氧化碳冷却器以及分离器；所述二氧化碳冷却器分别与气液分离器的顶部、再生塔的顶部以及分离器的侧部相连通；所述分离器的底部与再生塔相连通。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括与再生塔相连通的再沸器。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括分别与洗涤段相连通的洗涤水换热器和洗涤水泵；且洗涤水泵和洗涤水换热器相连通。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括分别与冷却段相连通的冷却水换热器和冷却水泵；且冷却水泵和冷却水换热器相连通。

进一步的，所述节能型烟气二氧化碳回收系统还包括设置在烟气再生器底部的抽尽管线。

一种节能型烟气二氧化碳的回收工艺，包括以下步骤：

1)烟气经烟气再生器换热降温后进入洗涤吸收塔的冷却段；经冷却后的冷却烟气在洗涤吸收塔的吸收段，在吸收剂的作用下，冷却烟气中的二氧化碳气体被吸收剂吸收得到吸收富液；未被吸收剂吸收的冷却烟气作为废气，经洗涤吸收塔的洗涤段洗涤后排出洗涤吸收塔；

2)吸收富液送至烟气再生器进行一次再生，得到一次再生液和一次二氧化碳再生气；一次再生液经换热升温后送至再生塔进行二次再生得到二次再生液和二次二氧化碳再生气；

3)二次再生液与一次再生液换热降温后送至洗涤吸收塔吸收段做吸收剂用；一次二氧化碳再生气和二次二氧化碳再生气均经二氧化碳冷却器冷却生成二氧化碳气体和凝液，二氧化碳气体经真空压缩排放；凝液送至再生塔中。

进一步的，所述步骤1)中，所述洗涤吸收塔的洗涤段和冷却段均采用脱盐水冷却循环洗涤。

进一步的，所述步骤2)中，二次再生过程中，通过向再沸器中通入蒸汽或转化气对再生塔的塔釜进行加热。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，洗涤吸收塔内从上自下依次设置有洗涤段、吸收段以及冷却段；通过洗涤吸收塔一台设备同时实现洗涤、吸收和冷却的功能，两塔合一，降低工艺阻力，减少气体输送设备和动力设备的消耗，简化回收流程。

2、本发明中，烟气再生器与冷却段相连通；吸收段经烟气再生器与气液分离器的顶部相连通；将烟气中的热量回收用于烟气再生器中吸收液的一次再生；将烟气的热量转移至一次再生中，热量回用的同时节约烟气冷却冷量的消耗，降低系统能耗。

3、本发明中，气液分离器的顶部与再生塔相连通；再生塔与吸收段相连通。经过烟气再生器后的一次再生液进入再生塔进行二次再生，同时一次再生液与进入吸收段的二次再生液进行热量交换，将二次再生液的热量转移给一次在生液；热量回用，减小二次再生液冷却所需的冷量，降低系统能耗。

4、本发明中，烟气再生器以及再生塔形成二级再生；且每一级再生过程中，热量回用，降低热量及冷量的消耗，分级再生使得吸收液再生更彻底，同时充分利用系统热量，节约热量及冷量，达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明提供的节能型烟气中二氧化硫回收系统示意图；

其中：

1—烟气再生器；2—气液分离器；3—风机；4—富液泵；5—洗涤吸收塔；6—洗涤水换热器；7—洗涤水泵；8—贫液冷却器；9—冷却水换热器；10—冷却水泵；11—贫富液换热器；12—贫液泵；13—再生塔；14—二氧化碳冷却器；15—分离器；16—真空泵；17—再沸器；18—储液槽；19—储液泵。

具体实施方式

现结合附图以及具体实施例对本发明做详细的说明。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统，包括烟气再生器1、气液分离器2、洗涤吸收塔5以及再生塔13；洗涤吸收塔5内从上自下依次设置有洗涤段、吸收段以及冷却段；烟气再生器1与冷却段相连通；吸收段经烟气再生器1与气液分离器2相连通；气液分离器2的顶部与再生塔13相连通；再生塔13与吸收段相连通。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括贫液冷却器8以及贫富液换热器11；气液分离器2的底部经贫富液换热器11与再生塔13相连通；再生塔13依次经贫富液换热器11和贫液冷却器8与吸收段相连通。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括二氧化碳冷却器14以及分离器15；二氧化碳冷却器14分别与气液分离器2的顶部、再生塔13的顶部以及分离器15的侧部相连通；分离器15的底部与再生塔13相连通。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括与再生塔13相连通的再沸器17。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括分别与洗涤段相连通的洗涤水换热器6和洗涤水泵7；且洗涤水泵7和洗涤水换热器6相连通。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括分别与冷却段相连通的冷却水换热器9和冷却水泵10；且冷却水泵10和冷却水换热器9相连通。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统还包括设置在烟气再生器1底部的抽尽管线。

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收工艺，包括以下步骤：

1)烟气经烟气再生器1换热降温后进入洗涤吸收塔5的冷却段；经冷却后的冷却烟气经洗涤吸收塔5的吸收段，在吸收剂的作用下，冷却烟气中的二氧化碳气体被吸收剂吸收得到吸收富液；未被吸收剂吸收的冷却烟气经洗涤吸收塔5的洗涤段洗涤后排出洗涤吸收塔5；

2)吸收富液送至烟气再生器1进行一次再生，得到一次再生液和一次二氧化碳再生气；一次再生液经换热升温后送至再生塔13进行二次再生得到二次再生液和二次二氧化碳再生气；

3)二次再生液与一次再生液换热降温后送至洗涤吸收塔5的吸收段做吸收剂用；一次二氧化碳再生气和二次二氧化碳再生气均经二氧化碳冷却器14冷却生成二氧化碳气体和凝液，二氧化碳气体经真空压缩排放；凝液送至再生塔13中。

本发明提供的步骤1)中，所述洗涤吸收塔5的洗涤段和冷却段均采用脱盐水冷却循环洗涤。

本发明提供的步骤2)中，二次再生过程中，通过向再沸器17中通入蒸汽或转化气对再生塔13的塔釜进行加热。

实施例1

参见图1，本实施例提供的节能型烟气二氧化碳回收系统，包括烟气再生器1、气液分离器2、洗涤吸收塔5、再生塔13、贫液冷却器8、贫富液换热器11、二氧化碳冷却器14、分离器15以及再沸器17。

本实施例中，洗涤吸收塔5内从上自下依次设置有洗涤段、吸收段以及冷却段。

本实施例中，烟气再生器1通过风机3与冷却段相连通；气液分离器2的底部经富液泵4和贫富液换热器11后与再生塔13的上部相连通；气液分离器2的顶部与二氧化碳冷却器14相连通；吸收段的下部经烟气再生器1与气液分离器2的上部相连通。

本实施例中，在洗涤吸收塔5的洗涤段外部，洗涤水换热器6与洗涤段的塔板上方处相连通；洗涤水泵7与洗涤段的塔板下方处相连通；且洗涤水换热器6和洗涤水泵7相连通。在洗涤吸收塔5的冷却段外部，冷却水换热器9与冷却段的上部塔侧相连通；冷却水泵10与冷却段的下部塔侧相连通，且冷却水泵10和冷却水换热器9相连通。

本实施例中，再生塔13的下部经贫液泵12、贫富液换热器11和贫液冷却器8与吸收段的上部相连通，再生塔13的顶部与二氧化碳冷却器14相连通；再生塔13的塔釜经再沸器17后返回再生塔13的塔釜的上一塔板处。

本实施例中，二氧化碳冷却器14与分离器15的侧部相连通；分离器15的底部与再生塔13的上部相连通；分离器15的顶部与真空泵16相连通。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，节能型烟气二氧化碳回收系统还包括设置在烟气再生器1底部的抽尽管线。

本实施例中，气液分离器2的上部还设置与气液分离器2相连通的脱盐水管路，二氧化碳生产装置停运时，充入脱盐水，使得烟气再生器1不干烧，保护设备。

实施时，在二氧化碳生产装置停运时抽尽溶液，向气液分离器2中充入脱盐水，保护设备。二氧化碳生产装置停掉抽尽溶液，同时加入脱盐水，产生蒸汽，防止烟气再生器1干烧损伤设备，同时蒸汽从气液分离器2顶部放空排放。

本实施例中，节能型烟气二氧化碳回收系统还包括储液槽18和储液泵19；烟气再生器1的底部依次与储液泵19和储液槽18相连，储液泵19与贫富液换热器11相连，且连接管路上设置阀门，用于补液。

具体的，从烟气再生气1底部的抽尽管线抽出的溶液经储液泵19后，或直接从储液槽18的上部进入储液槽18储存；或经贫富液换热器11进入再生塔13中再生进行补液；具体的，可根据工艺的实际情况进行调节。

实施例3

以具体的实例，说明实施例1和实施例2提供的节能型烟气二氧化碳回收系统的具体回收工艺。

本实施例中，来自二氧化碳生产过程中的转化烟气(其中含有氮气n2、二氧化碳co2以及少量氧气o2)，温度约120-160度，压力0.8-1.2千帕；现需对其中的二氧化碳进行回收，具体回收流程如下：

烟气经烟气再生器1后被烟气再生器1带走部分热量后得到的再生烟气，经风机3送至洗涤吸收塔5下部的冷却段，在冷却段外部，洗涤水通过冷却水泵10以及冷却水换热器9冷却后进入冷却段内部对再生烟气进行冷却，洗涤水将降温后的再生烟气中的热量带出，又经冷却水泵10以及冷却水换热器9冷却重新进入冷却段内，通过洗涤水的循环冷却将再生烟气中的热量带出；冷却后的冷却烟气从冷却段流向洗涤吸收塔5中部的吸收段；

在吸收段与吸收剂(复合胺溶液)反应，冷却后的冷却烟气中的二氧化碳co2被吸收剂吸收，得到富含co2的吸收富液；未被吸收的冷却烟气作为废弃，继续进入洗涤吸收塔5上部的洗涤段；在洗涤段外部，洗涤水通过洗涤水泵7以及洗涤水换热器6冷却后进入洗涤段内部对未被吸收的冷却烟气进行洗涤，洗涤水将未被吸收的冷却后的再生烟气夹带的吸收富液洗涤下来，而未被吸收的冷却烟气(主要是氮气n2以及少量氧气o2)作为废气从洗涤吸收塔5的塔顶排走，洗涤水经洗涤水泵7以及洗涤水换热器6后重新进入洗涤段内，如此实现循环洗涤；

吸收富液经烟气再生器1，与进入烟气再生器1中的烟气进行换热升温，同时吸收富液在烟气再生器1中进行一次再生后并经气液分离器2得到一次再生液(含有部分二氧化碳和吸收剂)以及一次再生气(二氧化碳以及部分吸收剂)；一次再生气从气液分离器2的顶部排出经二氧化碳冷却器14冷却后进入分离器15分离，凝液从分离器15的底部进入再生塔13的上部中继续再生；二氧化碳气体从分离器15的顶部经真空泵16降低负压后回收；真空降负压有利于再生塔13内的二氧化碳再生；

一次再生液从气液分离器2的底部依次经富液泵4、贫富液换热器11后进入再生塔13的上部进行二次再生，得到二次再生液(含极少量二氧化碳和大量的吸收剂，即吸收贫液)和二次再生气(大量的二氧化碳和小部分吸收剂)；由于二次再生液中含少量二氧化碳和大量的吸收剂，因此可作为吸收剂使用，因此，二次再生液从再生塔13的下部经贫液泵12、贫富液换热器11和贫液冷却器8后进入吸收段的上部，吸收冷却后的再生烟气中的二氧化碳，吸收剂再生循环使用；二次再生气(二氧化碳以及小部分吸收液)，从再生塔13的顶部排出经二氧化碳冷却器14冷却后进入分离器15分离，凝液从分离器15的底部进入再生塔13的上部中继续再生；二氧化碳气体从分离器15的顶部经真空泵16降低负压后回收；真空降负压有利于再生塔13内的二氧化碳再生。

本实施例中，再生塔13塔釜通过再沸器17进行加热，从再生塔13塔釜出来的液体与通入再沸器17中的蒸汽或转化气进行热量交换而加热；然后返回再生塔13中。再生塔13的二次再生气与烟气再生器来的一次再生气合并冷却，经真空风机送去压缩机。

本实施例中，在吸收液吸收和再生的处理过程中，当吸收液的温度在20～40℃常温时，发生正向反应，二氧化碳被吸收剂(复合胺溶液)化学吸收；而将吸收二氧化碳后的吸收富液加热，发生逆向反应，吸收富液解吸获得产品二氧化碳，同时吸收剂得到再生。

本实施例中，烟气再生器1的底部设置抽尽管线，在二氧化碳装置停运时抽尽烟气再生器1溶液，充入脱盐水，保护设备，避免其干烧。

本实施例中，烟气再生器1与吸收段底部相连，吸收烟气的吸收剂(吸收富液)依次经烟气再生器和再生塔两级再生，得到二次再生液(即吸收贫液)经冷却后送吸收段上部；一次再生气中和二次再生气中的二氧化碳气体经真空泵抽真空，加快再生且经真空泵后二氧化碳送去后工序；

本发明提供的节能型烟气二氧化碳回收系统及回收工艺，其原理是用复合胺溶液吸收冷却后烟气中的二氧化碳，烟气中未吸收的气体从洗涤吸收塔的塔顶排放；对吸收二氧化碳的吸收剂进行两级加热再生，使其释放吸收的二氧化碳，释放后溶液可进行储存，做循环洗涤水用。本发明将冷却、洗涤、冷却集于一塔，降低工艺阻力，减少气体输送机械及动力消耗，简化流程；采用分级再生，节约热量，同时节约冷却冷量，且两级再生，使得吸收剂再生彻底。