[发明专利]降低脱碳吸收液再生能耗的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低化学吸收法脱碳吸收液再生能耗的方法及装置，属于节能环保领域。

背景技术

化学吸收脱碳法是以弱碱性溶液作为吸收剂，二氧化碳与溶剂在吸收塔内发生化学反应，二氧化碳进入溶剂形成富液，然后富液进入脱吸塔加热分解二氧化碳，吸收与脱吸交替进行，从而实现二氧化碳的分离回收。常用的化学吸收法有活化热钾碱法、醇胺法等，目前工业中广泛采用的是醇胺法脱碳。

醇胺法脱硫脱碳工艺目前广泛应用于天然气和炼厂气的净化。在合成氨工业以及通过合成气制备下游产品的工业中也经常使用。对天然气净化而言，醇胺法迄今仍处于主导地位。特别对于需要通过后续的克劳斯装置大量回收硫磺的净化装置，使用醇胺法可认为是最有效的工艺。

所有醇胺法都采用基本类似的工艺流程和设备。该方法的流程由吸收、闪蒸、换热和再生(汽提)四部分组成。CO₂解吸过程保证了吸收剂有效地重复再生利用及吸收过程的持续高效率进行。但传统的碳捕集过程CO₂解吸的传质效率低，解吸过程能耗约为整个脱碳系统能耗的80％以上。因此,发展高效低能耗的CO₂解吸技术已成为目前CO₂捕集技术的难点之一。

其中吸收液吸在吸收塔内吸收酸气后需要再生循环使用，而再生温度较高。采用合适的MDEA配方溶液脱硫脱碳可明显降低溶液循环量和能耗，然而在溶液循环一定的条件下，需要从其他方面考虑降低能耗。

富液换热后需继续加热至再生塔内操作温度。再生模块的重沸器的热负荷包括：①将醇胺溶液加热至所需温度的热量；②将醇胺与酸性组分反应生成的化合物逆向分解的热量；③将回流液(冷凝水)汽化的热量；④加热补充水(如果采用的话)的热量；⑤重沸器和再生塔的散热损失。通常，还要考虑15％～20％的安全裕量。然而，离开再生塔顶部的是含饱和水的湿酸气，温度较高，另外换热后的贫液温度仍高于常温，这些余热能量若合理利用，将进一步降低吸收液再生能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低脱碳吸收液再生能耗及再生过程运行成本的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种降低醇胺法脱碳吸收液再生能耗的方法：对从吸收塔底排出的吸收了二氧化碳的富液进行加热再生过程，利用热泵从再生塔顶排出的气体或塔底排出的经换热降温后的贫液的热量或两者并用回收热量，对再生塔底的液体及换热后富液加热提供热量。

本发明所述的降低脱碳吸收液再生能耗的方法：热泵由冷凝器、蒸发器、压缩机和膨胀阀组成一个循环回路。热泵的一级蒸发器置于吸收塔顶端入口与贫富液换热器之间，二级蒸发器置于再生塔顶端再生气冷凝路径；一级冷凝器置于再生塔底部用于溶液再沸的回路中，二级冷凝器置于贫富液换热器与再生塔顶部入口之间。

热泵工作回路中可以选用冷凝器与蒸发器各一个或两个串联使用；如果选用两个蒸发器或两个冷凝器，则一级蒸发器工作介质出口14与二级蒸发器工作介质入口15相连，一级冷凝器的工作介质出口18与二级冷凝器工作介质入口19相连。

本发明所述的降低脱碳吸收液再生能耗的流程：从脱碳吸收塔底排出的富液分两个路径：一部分富液进入第一闪蒸罐，闪蒸罐内操作压力与当地的大气压力相同，闪蒸解吸二氧化碳后的溶液回流入吸收塔中部循环，于吸收塔下段吸收较高浓度的CO₂；另一部分富液进入第二闪蒸罐，闪蒸罐内操作压力为0.15～3MPa，闪蒸解吸二氧化碳后的溶液经换热器后进入再生塔顶，或者另一部分富液经换热器后直接进入部设置的解吸装置，在该装置内解吸部分CO₂后，向下进入再生塔下端加热汽提再生为贫液后循环至吸收塔顶部，用于吸收已经经过一段吸收的较低浓度的CO₂。

本发明所述的降低脱碳吸收液再生能耗装置，其特征是：再生塔顶部设置的解吸装置，该装置为直径比再生塔塔径大，为再生塔塔径的1.1～1.5倍，该装置底部与再生塔主体连通。

本发明所述的降低脱碳吸收液再生能耗的方法：将低密度超声波施加于闪蒸罐出口溶液解吸二氧化碳，超声工作时间在2分钟之内。吸收饱和的富液经减压解吸后还含有大量CO₂，如自然解吸则会时间很长才能达到与大气中CO₂浓度相平衡的水平，通过超声波作用则可在数秒钟之内迅速释放。

本发明的有益效果：

(1)本发明应用热泵提升富液温度，大大降低了加热能耗，并进一步提高再生塔内酸气解析效率。