專利名稱：煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源環(huán)境領(lǐng)域，特別是涉及一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，本發(fā)明還涉及一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，化石燃料燃燒所導(dǎo)致的空氣污染和溫室效應(yīng)已嚴(yán)重地威脅著人類賴以生存的地球環(huán)境，全球氣候變暖和溫室效應(yīng)是各國可持續(xù)發(fā)展面臨的共同挑戰(zhàn)。牛艮據(jù) IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change) 艮告，弓|起全球氣候變暖的C02、CH4、N20、氫氟烴4類氣體中，C02產(chǎn)生的溫室效應(yīng)占60%，因此，減少C02 的排放已成為應(yīng)對氣候變暖的最重要的技術(shù)路線之一。減少C02排放主要有以下3種途徑①調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，使用無碳或低碳能源。如太陽能、風(fēng)能等可再生能源以及核能等清潔能源。②提高能源利用效率，降低單位產(chǎn)值能耗的溫室氣體排放量。③采用溫室氣體的捕集和封存(CCQ技術(shù)。IEA的研究結(jié)果表明在碳稅為50美元/t的情況下，2050年C02減排量的一半將依靠C02捕集和封存(CCQ實(shí)現(xiàn)。因此研究C02捕集技術(shù)對溫室氣體減排意義重大。根據(jù)過程原理，目前C02分離方法主要有吸收法、吸附法、膜分離法、低溫分離法等。其中吸收法根據(jù)吸收機(jī)理及所采用吸收劑的不同又分為物理吸收法、化學(xué)吸收法、物理化學(xué)吸收法。物理吸收法就是溶劑吸收C02僅通過物理溶解作用，C02與溶劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 其主要優(yōu)點(diǎn)是①吸收劑在高壓及低溫條件下單位溶劑吸收C02量多，吸收劑循環(huán)量少；② 溶劑再生比較容易，只要減壓閃蒸或用惰性氣體氣提即可達(dá)到再生效果，再生熱耗低；③溶劑選擇性好，無腐蝕，性能穩(wěn)定?；瘜W(xué)吸收法是利用C02為酸性氣體的性質(zhì)，以弱堿性物質(zhì)進(jìn)行吸收，然后加熱使其解吸，從而達(dá)到脫除C02的目的。其主要優(yōu)點(diǎn)是吸收速度快、凈化度高，C02回收率高，吸收壓力對吸收能力影響不大。其缺點(diǎn)為①再生熱耗大；②溶劑與其他氣體(如02、S02或 COS、NOx等)發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，生成難以分解的產(chǎn)物，從而影響吸收劑的吸收效率； ③由于吸收劑多為堿性溶液，對吸收塔、再生塔及相應(yīng)管線造成腐蝕。目前典型的化學(xué)吸收劑為烷基醇胺和熱鉀堿溶液。其中熱鉀堿法主要用于C02分壓和總壓較高的氣體中C02的捕集，在中型化工廠應(yīng)用較多，其缺點(diǎn)是溶液腐蝕性較強(qiáng)。烷基醇胺法主要有MEA、DEA法等，適合于電廠煙氣、石灰窯排放氣中的C02的捕集，其優(yōu)點(diǎn)是可用于C02分壓和總壓均較低的氣體中C02的捕集，缺點(diǎn)是能耗高，腐蝕性強(qiáng)。物理化學(xué)吸收法的特點(diǎn)是將2種不同性能的溶劑混合，使溶劑既有物理吸收功能又有化學(xué)吸收功能。溶劑的再生熱耗比物理吸收法高又比化學(xué)吸收法低，如環(huán)丁砜法 (Sulfinol)、常溫甲醇洗法(Amisol)、MDEA法。其中MDEA法引進(jìn)有DOW公司技術(shù)、魯奇公司技術(shù)和巴士夫公司技術(shù)，國內(nèi)有南化集團(tuán)研究院技術(shù)，主要吸收劑均為MDEA，由于添加的活化劑不同，使其選擇性、吸收能力、再生能耗有所區(qū)別。環(huán)丁砜法因其溶劑腐蝕性較強(qiáng)，現(xiàn)使用的工廠不多，常溫甲醇洗法在國內(nèi)僅有試驗(yàn)裝置，未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。針對煙道氣二氧化碳捕集，南化集團(tuán)研究院開發(fā)了低分壓(煙道氣等)C02捕集新技術(shù)，采用以MEA水溶液為主體，添加活性胺、抗氧劑和緩蝕劑組成的復(fù)合胺溶液進(jìn)行 C02捕集，解決了傳統(tǒng)方法中胺降解損耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和能耗高等問題。然而在長期運(yùn)行中，復(fù)合胺溶液中夾帶有大量的固體微粒和機(jī)油，如果不在復(fù)合胺溶液進(jìn)入吸收塔前將其脫除，勢必會造成下游管線和設(shè)備的堵塞，不僅嚴(yán)重影響二氧化碳的捕集效率，而且可能會導(dǎo)致整套裝置的癱瘓。目前在吸收塔之前通常設(shè)置活性炭過濾器來脫除復(fù)合胺溶液中夾帶的固體微粒和機(jī)油，然而活性炭過濾器的工作原理是把雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，初期雖然吸附效果較好，可時(shí)間一長，活性炭的吸附能力必然有不同程度的下降，吸附效果也隨之下降，因此活性炭過濾器中的活性炭必須要定期清洗或更換，影響了整套煙道氣二氧化碳捕集裝置的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出的一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法以及應(yīng)用這種方法的裝置。本發(fā)明的方法及裝置工藝先進(jìn)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，體積小，故障率低，提高了復(fù)合胺溶液的純度，降低了溶劑發(fā)泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明所要求解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述方法為
(1)對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒，直到固相中固體微粒濃度達(dá)到10%以上；
(2)對經(jīng)液-固微旋流分離復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機(jī)油，直到油相中機(jī)油濃度達(dá)到10%以上。對貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-固微旋流分離前，先對貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行冷卻，以減緩復(fù)合胺溶液中油水剪切乳化程度，提高油水旋流分離的效果。所述步驟(1)中液-固微旋流分離為一級或一級以上。所述步驟O)的液-液微旋流分離為一級或一級以上。一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化裝置，包括位于裝置最前端的再生塔，與再生塔塔底貧液出口相連的液-固微旋流器，與液-固微旋流器的頂部出口相連的液-液微旋流器。再生塔塔底貧液出口與液-固微旋流器間安裝有貧液冷卻器。再生塔塔底貧液出口與貧液冷卻器間安裝有貧液泵。所述液-固微旋流分離器為單級或兩級以上液-固微旋流分離器串聯(lián)而成的液-固微旋流分離器組。所述液-液微旋流器為單級或兩級以上液-液微旋流分離器串聯(lián)而成的液-液微旋流分離器組。經(jīng)上述分離步驟后，復(fù)合胺溶液中夾帶的80%以上固體微粒得到脫除，其中3微米及以上固體微粒的脫除率超過90%。復(fù)合胺溶液中夾帶的80%以上機(jī)油得到脫除，其中10微米及以上油滴的脫除率超過90%。復(fù)合胺溶液中的雜質(zhì)組分含量得到大幅度降低，避免了下游管線和設(shè)備的堵塞，提高了吸收塔內(nèi)二氧化碳的捕集效率。由于采用了如上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)該方法和裝置操作方便，易于控制，達(dá)到并滿足了工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境協(xié)調(diào)要求，其提高了復(fù)合胺溶液的純度，降低了溶劑發(fā)泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，位于裝置最前端的再生塔1，用于制備再生氣二氧化碳。與再生塔1 塔底貧液出口相連的貧液泵2，用于輸送貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液。與貧液泵2出口相連的貧液冷卻器3，用于冷卻復(fù)合胺溶液。與貧液冷卻器3出口相連的液-固微旋流器4，用于對復(fù)合胺溶液中夾帶的固體微粒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)流分離。與液-固微旋流器4的底部出口相連的二級液-固微旋流器5，用于濃縮固體微粒。與液-固微旋流器4的頂部出口相連的液-液微旋流器6，用于對復(fù)合胺溶液中夾帶的機(jī)油進(jìn)行旋轉(zhuǎn)流分離。與液-液微旋流器6的頂部出口相連的二級液-液微旋流器7，用于濃縮機(jī)油。與液-液微旋流器6的底部出口相連的的吸收塔8，用于吸收捕集煙道氣中的二氧化碳組分。經(jīng)再生塔1的煮沸和汽提處理后，富液中的二氧化碳得到分解并從塔頂輸出，殘留的貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液從塔底輸出，其中夾帶有固體微粒、機(jī)油等雜質(zhì)組分。經(jīng)一級液-固微旋流器4和二級液-固微旋流器5以及一級液-液微旋流器6和二級液-液微旋流器7的濃縮處理后，固體微粒和機(jī)油的濃度得到大幅度提高，減輕了后續(xù)污泥和污油富集裝置的操作負(fù)荷。從二級液-固微旋流器5的頂部出口以及二級液-液微旋流器7的底部出口輸出的殘液返回再生塔1塔底，并重新進(jìn)入復(fù)合胺溶液旋流凈化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)凈化處理。經(jīng)凈化的復(fù)合胺溶液進(jìn)入吸收塔8用于捕集煙道氣中的二氧化碳。本方案選用華東理工大學(xué)獨(dú)立自主研制的HL/S型液-固微旋流分離器和HL/L型液-液微旋流分離器來脫除復(fù)合胺溶液中夾帶的固體微粒和機(jī)油，下表為該套裝置處理物料的物性參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述方法為(1)對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒，直到固相中固體微粒濃度達(dá)到10%以上；(2)對經(jīng)液-固微旋流分離復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機(jī)油，直到油相中機(jī)油濃度達(dá)到10%以上。
2.如權(quán)利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，對貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-固微旋流分離前，先對貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行冷卻，以減緩復(fù)合胺溶液中油水剪切乳化程度，提高油水旋流分離的效果。
3.如權(quán)利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述步驟(1)中液-固微旋流分離為一級或一級以上。
4.如權(quán)利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)煙道氣旋流洗塵脫水方法，其特征在于，所述步驟O)的液-液微旋流分離為一級或一級以上。
5.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于，包括位于裝置最前端的再生塔，與再生塔塔底貧液出口相連的液-固微旋流器，與液-固微旋流器的頂部出口相連的液-液微旋流器。
6.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，再生塔塔底貧液出口與液-固微旋流器間安裝有貧液冷卻器。
7.如權(quán)利要求4或5所述裝置，其特征在于，再生塔塔底貧液出口與貧液冷卻器間安裝有貧液泵。
8.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，所述液-固微旋流分離器為單級或兩級以上液-固微旋流分離器串聯(lián)而成的液-固微旋流分離器組。
9.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，所述液-液微旋流器為單級或兩級以上液-液微旋流分離器串聯(lián)而成的液-液微旋流分離器組。
全文摘要
本發(fā)明涉及煙道氣二氧化碳捕集系統(tǒng)復(fù)合胺溶液旋流凈化方法，它包括對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒并進(jìn)一步濃縮固體微粒，對液-固微旋流分離處理后的復(fù)合胺溶液進(jìn)行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機(jī)油并進(jìn)一步濃縮機(jī)油。本發(fā)明還提供了實(shí)施該方法所用的裝置。本發(fā)明的方法和裝置工藝先進(jìn)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，體積小，故障率低，提高了復(fù)合胺溶液的純度，降低了溶劑發(fā)泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號B01D53/78GK102151477SQ20111008608
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者侯發(fā)宏, 葉寧, 張艷紅, 李劍平, 毛松柏, 汪華林, 范軼, 馬良 申請人:上海華暢環(huán)保設(shè)備發(fā)展有限公司, 南化集團(tuán)研究院