一种制冷辅助碳捕集和转化工艺和系统的制作方法

本发明属于碳捕集、二氧化碳转化及制冷，特别涉及一种制冷辅助碳捕集和转化工艺和系统。

背景技术：

1、二甲胺主要用作橡胶硫化促进剂、皮革去毛剂、医药、农药、纺织工业溶剂、染料、炸药、推进剂及二甲肼、n,n-二甲基甲酰胺等有机中间体的原料。其中二甲基甲酰胺生产消耗的二甲胺占总消耗量的44.7％，农药生产消耗占38.9％，医药等生产消耗占16.4％。二甲胺是农药的重要中间体，可以制备杀菌剂等。工业上采用甲醇胺化法，以甲醇和氨为原料，在高温、高压、硅铝酸盐催化剂存在下合成一甲胺、二甲胺和三甲胺粗产物，然后经加压精馏进行分离，得到二甲胺。发明专利cn110563592a公开了一种二氧化碳、氢气和氨气一步制备二甲胺的方法，反应温度为200-400℃，反应压力为0.1-5mpa。该过程的精馏分离系统物耗、能耗较大。

2、二氧化碳是全球气温上升的元凶之一，近期规划纲要中明确要求二氧化碳排放量降低18％。在全球要求低碳排放的趋势下，对于二氧化碳的捕集转化利用的研究具有重要的意义。

3、化学吸收法是目前应用最为广泛的烟气中co2燃烧后捕集技术，而应用最广泛的吸收剂为单乙醇胺，采用单乙醇胺脱除二氧化碳面临再生能耗高、循环降解损失大以及设备腐蚀严重等问题。氨水溶液作为co2吸收剂具有吸收容量高、吸收反应热低、无热降解和氧化降解、腐蚀性小、原理价格低廉等优势，应用前景广泛。但是现有的氨水吸收二氧化碳技术存在一定缺陷，比如cn102671531 a公开的一种氨水吸收二氧化碳的装置以及cn201110039363.2a公开的一种氨水捕集二氧化碳和二氧化硫的系统及工艺，都存在工艺复杂，吸收液中硝酸铵、硫酸铵和碳酸铵结晶分离过程复杂，能耗高的缺点。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种制冷辅助碳捕集和转化工艺和系统，具有工艺流程简单、节能降耗、高效捕集转化二氧化碳并获得高附加值产品的功能。

2、通过以下技术方案来实现上述目的：

3、本发明提供一种制冷辅助碳捕集和转化工艺，将碳捕集工艺、二甲胺合成工艺和吸收式制冷工艺整合为一体，利用碳捕集工艺中捕集的二氧化碳和氨气作为二甲胺合成工艺中二甲胺的合成原料，预热后反应合成二甲胺，合成后的二甲胺作为热源为碳捕集工艺的二氧化碳吸收液提供高温解吸，为二甲胺合成原料预热后的介质作为吸收式制冷工艺的热源，为载冷剂制冷，制冷后的载冷剂作为冷源对碳捕集工艺的二氧化碳吸收液进行预冷以及对提供高温解吸后的二甲胺进行冷却以获得成品。

4、本发明还提供实现上述工艺的一种制冷辅助碳捕集和转化系统，包括碳捕集组件、二甲胺合成组件和吸收式制冷组件：

5、所述碳捕集组件用于捕集除尘脱硫脱硝净化后的烟气中的二氧化碳和氨气；

6、所述二甲胺合成组件用于利用氢气以及碳捕集组件中捕集的二氧化碳和氨气作为原料经过加热介质预热后反应生成二甲胺，再利用所述二甲胺的热源与碳捕集组件中的二氧化碳吸收液换热；

7、所述吸收式制冷组件用于利用所述加热介质的余热作为热源对载冷剂进行制冷以为合成后的二甲胺和碳捕集组件中二氧化碳吸收液进行降温。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述碳捕集组件包括吸收塔、解吸塔、贫富液换热器、预冷器和脱水设备，所述吸收塔的一侧下端混合气体入口处设有风机，所述吸收塔的顶端设有尾气出口，且侧端设有二氧化碳吸收液进口，所述吸收塔的底端溶液出口经过工质液泵和贫富液换热器连接解吸塔的溶液进口，所述解吸塔的一端下端通过管道接入再沸器，解吸塔底端溶液出口通过贫富液换热器和预冷器连接吸收塔的二氧化碳吸收液进口，解吸塔的顶端气体出口连接脱水设备。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收塔内设有三层填料，所述吸收塔的二氧化碳吸收液进口设有两组，分别位于三层填料两两之间，所述预冷器的溶液出口和吸收塔的二氧化碳吸收液进口之间设有氨水进管。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述二甲胺合成组件包括混合器、预热器和合成反应器，所述混合器用于混合氢气、氨气和二氧化碳，其中的氨气和二氧化碳来源于碳捕集组件的脱水设备，所述混合器的气体进口连接脱水设备的气体出口，所述混合器的气体出口通过预热器后连接至合成反应器，所述合成反应器的底端产品出口依次通过再沸器和产品冷却器连接收集装置。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收式制冷组件包括发生器、蒸发器、喷射冷却器、吸收器和氨冷器，所述发生器的热源进口连接所述二甲胺合成组件中预热器的热源出口，所述发生器的贫液进入喷射冷却器，发生器的制冷剂经过氨冷器冷凝后进入蒸发器对载冷剂进行制冷，制冷后的所述载冷剂分为两路，一路进入碳捕集组件中的预冷器与二氧化碳吸收液进行换热，另一路进入产品冷却器中与二甲胺进行换热，所述蒸发器中换热后制冷剂分为两路，一路进入吸收器中，另一路进入喷射冷却器中与发生器的贫液混合经过工质溶液冷却器后再进入吸收器中，吸收器的富液出口通过富液泵和喷射冷却器进入发生器中。

12、作为上述技术方案的进一步改进，所述氨冷器和蒸发器之间设有节流膨胀阀。

13、本发明的有益效果在于：利用碳捕集工艺中捕集的二氧化碳和氨气作为二甲胺合成工艺中二甲胺的合成原料，预热后反应合成二甲胺，合成后的二甲胺作为热源为碳捕集工艺的二氧化碳吸收液提供高温解吸，为二甲胺合成原料预热后的介质作为吸收式制冷工艺的热源，为载冷剂制冷，制冷后的载冷剂作为冷源对碳捕集工艺的二氧化碳吸收液进行预冷以及对提供高温解吸后的二甲胺进行冷却以获得成品，不仅能有效提高二氧化碳吸收效率，还能充分优化装置热量利用，实现节能减排。

技术特征：

1.一种制冷辅助碳捕集和转化工艺，其特征在于，将碳捕集工艺、二甲胺合成工艺和吸收式制冷工艺整合为一体，利用碳捕集工艺中捕集的二氧化碳和氨气作为二甲胺合成工艺中二甲胺的合成原料，预热后反应合成二甲胺，合成后的二甲胺作为热源为碳捕集工艺的二氧化碳吸收液提供高温解吸，为二甲胺合成原料预热后的介质作为吸收式制冷工艺的热源，为载冷剂制冷，制冷后的载冷剂作为冷源对碳捕集工艺的二氧化碳吸收液进行预冷以及对提供高温解吸后的二甲胺进行冷却以获得成品。

2.一种实现如权利要求1所述工艺的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，包括碳捕集组件、二甲胺合成组件和吸收式制冷组件：

3.根据权利要求2所述的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，所述碳捕集组件包括吸收塔、解吸塔、贫富液换热器、预冷器和脱水设备，所述吸收塔的一侧下端混合气体入口处设有风机，所述吸收塔的顶端设有尾气出口，且侧端设有二氧化碳吸收液进口，所述吸收塔的底端溶液出口经过工质液泵和贫富液换热器连接解吸塔的溶液进口，所述解吸塔的一端下端通过管道接入再沸器，解吸塔底端溶液出口通过贫富液换热器和预冷器连接吸收塔的二氧化碳吸收液进口，解吸塔的顶端气体出口连接脱水设备。

4.根据权利要求3所述的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，所述吸收塔内设有三层填料，所述吸收塔的二氧化碳吸收液进口设有两组，分别位于三层填料两两之间，所述预冷器的溶液出口和吸收塔的二氧化碳吸收液进口之间设有氨水进管。

5.根据权利要求3所述的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，所述二甲胺合成组件包括混合器、预热器和合成反应器，所述混合器用于混合氢气、氨气和二氧化碳，其中的氨气和二氧化碳来源于碳捕集组件的脱水设备，所述混合器的气体进口连接脱水设备的气体出口，所述混合器的气体出口通过预热器后连接至合成反应器，所述合成反应器的底端产品出口依次通过再沸器和产品冷却器连接收集装置。

6.根据权利要求5所述的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，所述吸收式制冷组件包括发生器、蒸发器、喷射冷却器、吸收器和氨冷器，所述发生器的热源进口连接所述二甲胺合成组件中预热器的热源出口，所述发生器的贫液进入喷射冷却器，发生器的制冷剂经过氨冷器冷凝后进入蒸发器对载冷剂进行制冷，制冷后的所述载冷剂分为两路，一路进入碳捕集组件中的预冷器与二氧化碳吸收液进行换热，另一路进入产品冷却器中与二甲胺进行换热，所述蒸发器中换热后制冷剂分为两路，一路进入吸收器中，另一路进入喷射冷却器中与发生器的贫液混合经过工质溶液冷却器后再进入吸收器中，吸收器的富液出口通过富液泵和喷射冷却器进入发生器中。

7.根据权利要求6所述的制冷辅助碳捕集和转化系统，其特征在于，所述氨冷器和蒸发器之间设有节流膨胀阀。

技术总结
本发明属于碳捕集、二氧化碳转化及制冷技术领域，特别涉及一种制冷辅助碳捕集和转化工艺和系统，利用碳捕集工艺中捕集的二氧化碳和氨气作为二甲胺合成工艺中二甲胺的合成原料，预热后反应合成二甲胺，合成后的二甲胺作为热源为碳捕集工艺的二氧化碳吸收液提供高温解吸，为二甲胺合成原料预热后的介质作为吸收式制冷工艺的热源，为载冷剂制冷，制冷后的载冷剂作为冷源对碳捕集工艺的二氧化碳吸收液进行预冷以及对提供高温解吸后的二甲胺进行冷却以获得成品。相比传统碳捕集、二氧化碳转化工艺，本发明具有工艺流程简单，而且能有效提高二氧化碳吸收效率，还能充分优化装置热量利用，实现节能减排。

技术研发人员：祝令辉,于晓蕾,郭盼盼
受保护的技术使用者：安徽普泛能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13