[发明专利]二氧化碳分离系统以及分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工以及环境工程领域的二氧化碳分离技术，特别涉及一种可有效脱除烟气中二氧化碳的分离系统以及二氧化碳的分离方法。

背景技术

CO₂等温室气体的大量排放是造成全球气候变暖的一个重要原因。因此，CO₂的排放问题已经引起了国际社会的极大关注。减少化石燃料燃烧的CO₂排放主要有两个途径：一是提高能源利用效率、二是从燃烧烟气中分离CO₂，并加以利用、贮留或封存。

在CO₂的脱除技术中，用氨水喷淋火电站锅炉排烟烟气来吸收CO₂，不仅可以达到CO₂减排的目的，还可以获得优质化肥。但是，由于在高于60℃的环境温度下碳酸氢铵会分解为氨气、水和CO₂，造成CO₂重新返回大气，故这种CO₂减排方法的应用还需进一步研究。CO₂的脱除技术还有CaO碳酸化-煅烧循环的CO₂分离(CCR)技术、高分子膜脱除CO₂、O₂/CO₂循环燃烧技术及化学链燃烧(CLC)技术等。但上述技术往往工业化实施成本较高。

在CO₂的脱除技术中，很重要的一种方法是采用溶液吸收法脱除CO₂。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如水洗法、低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。另一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。上述CO₂脱除技术都已十分成熟，在化工领域早已实现了工业化。

有人提出了利用化学吸收法从火力发电厂的燃烧废气中分离回收二氧化碳的方案(请参照：清原正高，从发电用锅炉排气中回收CO₂的试验，能源.资源，能源.资源学会，1993年，第14卷，第1其，91-97页)。根据这一方案，尽管随条件的不同而不同，但二氧化碳的分离回收率能够达到80％以上。然而，采用传统的化学吸收法从燃烧烟气中分离回收二氧化碳所需的能耗高达750～900kcal/kg-CO₂，因此分离回收的运行成本非常高。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种低能耗的二氧化碳分离系统以及分离方法，用于脱除烟气中的二氧化碳以减少排放到大气中的二氧化碳量，从而有利于保护环境。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种二氧化碳分离系统，其包括：二氧化碳吸收塔，用于吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳；二氧化碳吸收液再生塔，连接有再沸器，用于再生二氧化碳吸收液；发生器，其内设有第一发生换热器和第二发生换热器，该发生器内填充有吸收溶液；吸收器，其内填充有吸收溶液，在该吸收器内设有吸收换热器，连接于所述再沸器；蒸汽通道，连通所述的发生器和所述的吸收器；所述的发生器中吸收溶液的吸收剂浓度低于吸收器中吸收溶液的吸收剂浓度；所述的第一发生换热器的入口连接于上述二氧化碳吸收液再生塔底部的吸收液出口，第一发生换热器的出口连接上述二氧化碳吸收塔上部的吸收液入口；所述的第二发生换热器的入口连接于上述二氧化碳吸收液再生塔顶部的气体出口。

本发明的目的还可以采用以下技术措施实现。

优选的，本发明的实施例提出的二氧化碳分离系统，其还包括吸收剂结晶器，该吸收剂结晶器包括：结晶器吸收溶液入口，通过管道连接于吸收器吸收溶液出口和发生器溶液出口；结晶器稀溶液出口，通过管道连接于发生器的吸收溶液入口；以及含结晶溶液输出口，通过管道连接于吸收器的吸收溶液入口。

优选的，本发明的实施例提出的二氧化碳分离系统，其还包括吸收溶液自换热器，设置于所述的吸收剂结晶器与发生器和吸收器连接的管道上，用于进入吸收剂结晶器的吸收溶液、从吸收剂结晶器输出的稀溶液和从吸收剂结晶器输出的含结晶溶液之间的热交换。

优选的，本发明的实施例提出的二氧化碳分离系统，其还包括气液分离器，连接于上述的第二发生换热器的出口。

优选的，本发明的实施例提出的二氧化碳分离系统，所述发生器内还设有外部热源加热器，用于加热发生器内的吸收溶液，以补偿由于系统的散热损失和结晶器冷却损失引起的热量不足。