[发明专利]一种高效低能耗捕集电站烟气中二氧化碳的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及电站锅炉烟气中二氧化碳的减排及资源化利用技术领域，具体地指一种捕集电站烟气中二氧化碳的方法及其设备。

背景技术

进入二十一世纪，人类所面临的最大挑战之一为大量排放的温室气体所造成的“温室效应”，由此引起全球变暖、气候变化以及对生态、经济、社会等方面产生综合影响的全球性的环境问题。二氧化碳是有机物质及石化燃料燃烧的主要产物，同时也被认为是造成温室效应及全球变暖的主要成分之一，约占温室气体的2/3。目前，全球每年的二氧化碳排放量，2010年升至306亿吨，我国已成为二氧化碳排放第一大国，而且排放量还在不断增加。

2009年11月，我国对世界庄严承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％。而电站烟气是CO₂长期稳定集中的排放源，是CO₂减排的重中之重，开发电站烟气CO₂减排新技术与装置，使我国经济发展免受碳排放指标的影响，其社会效益和经济效益巨大。

CO₂捕集方法有多种，工业应用较多的是化学吸收法，其原理是烟气中的CO₂与化学溶剂发生反应而被吸收，吸收CO₂达到平衡的化学溶剂变成富液，富液进入再生塔加热分解放出CO₂气体而变为贫液，贫液再去循环吸收烟气中的CO₂，如此通过吸收溶液在吸收塔和再生塔中循环运行，烟气中的CO₂得到分离提纯被捕集下来。目前用醇胺溶液吸收CO₂的化学吸收法应用最广，主要有MEA、MDEA及混合有机胺等吸收剂。实际工程已经证明，在化工领域应用近二十年的醇胺溶液吸收法，虽然吸收速度快、吸收能力强，但用在电站烟气时，普遍存在下列缺陷：(1)醇胺氧化降解起泡影响设备长期稳定运行，溶液损耗也较大；(2)设备腐蚀严重；(3)MEA的浓度通常在20％以下，吸收CO₂的量有限，再生能耗高；以上原因造成采用醇胺溶液回收二氧化碳的成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效低能耗捕集电站烟气中二氧化碳的方法及其设备，该方法具有捕集效率高、能耗低、工艺流程简单的特点。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种高效低能耗捕集电站烟气中二氧化碳的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按有机胺与离子液体的摩尔比为(1～1.1)∶1，将有机胺、离子液体和水混合，得到复合吸收剂水溶液，其中复合吸收剂水溶液的浓度为20～40wt％；

以有机胺和离子液体组成的复合吸收剂水溶液作为CO₂吸收剂，将复合吸收剂水溶液均匀喷射到经过常规除尘和脱硫处理后的电站锅炉尾部烟气中，使向上运动的烟气与向下喷射的复合吸收剂水溶液充分逆向接触，烟气中的CO₂气体与复合吸收剂发生气液两相化学反应而被吸收，复合吸收剂吸收CO₂的机理如下所示；(A-有机胺；B-离子液体；下面反应式并不代表实际的反应过程，其中包含物理吸附和化学吸收)；

A+CO₂→A·CO₂

B+CO₂→B·CO₂

控制液气比在5～25L/m³的范围，烟气中CO₂与复合吸收剂水溶液的反应温度可优选在40～55℃的范围，反应压力为0.01～10atm；这样，复合吸收剂水溶液可以在合适的温度和压力下与烟气中的CO₂发生充分完全的反应，生成富含A·CO₂和B·CO₂的液体；

2)吸收了CO₂的富含A·CO₂和B·CO₂的两种物质，通过自身的凝聚，经过静止澄清形成不同液体层；富含A·CO₂和B·CO₂的液体处于下层，复合吸收剂水溶液处于上层，然后将下层溶液分离出来，得到富含A·CO₂和B·CO₂的混合液体；