[发明专利]超洁净氨法脱硫技术应用于碳捕集过程的方法

说明书

本发明公开了一种超洁净氨法脱硫技术应用于碳捕集过程的方法，超洁净氨法脱硫后烟气直接送入碳捕集装置进行后续处理，实现超洁净排放及脱硫脱碳的一体化，可大幅降低碳捕集的投资及运行成本。通过分级溶液成分控制和反应条件控制，实现超洁净脱硫除尘，脱硫出口SO₂含量可降至≤1ppm，尘≤2mg/Nm³，氨逃逸≤1mg/Nm³，去后续碳捕集装置捕集二氧化碳，以实现超洁净排放。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种超洁净氨法脱硫技术应用于碳捕集过程的方法。

背景技术

为了应对全球气候变化，2015年12月签订的《巴黎协定》为2020年后全球应对气候变化行动作出了安排。以实现将全球平均气温上升幅度控制在工业时期前之水平的2℃以下的长期目标，并尽可能将全球平均气温上升幅度控制在1.5摄氏度以下，这样就可以明显降低气候变化所带来的风险与影响；工业生产和火力发电是最主要的碳排放来源，世界范围内与供电取暖相关的CO₂排放量占人为排放总量的25％左右。

因此，碳减排及碳捕集已提上议程，碳减排的合理途径是将二氧化碳富集回收后用于下游产品生产、农业施肥、采油、封存，以减少二氧化碳排放。

常见的富CO₂气源有烟气、石油化工和煤化工副产气、变换气、油田伴生气、食品发酵气、石灰窖气、高炉气、转炉气等，其中烟气占最大的比例。但烟气由于成分复杂、二氧化碳浓度低、压力低，配套的烟气预处理及碳捕集装置投资大，运行成本高，工业化及之后的商业化困难。

目前烟气碳捕集的方法有燃烧前捕集、燃烧后捕集，以及富氧燃烧捕集三大类。燃烧后捕集主要使用有机胺溶液对二氧化碳进行吸收捕或膜法进行捕集。尽管我国在全球范围内对火力电厂大气污染物制定的排放标准最为严格，SO₂的排放浓度在35-100mg/Nm³，目前国际上使用的有机胺二氧化硫脱除工艺或其它烟气脱硫工艺与碳捕集协同，要实现SO₂的超洁净排放，投资大，运行成本高，脱除效率不能完全满足要求，需使用烧碱等强碱进行二次洗涤脱硫。而进入有机胺溶液的气体中如二氧化硫杂质会与有机胺反应，造成有机胺的损耗，吸收剂对烟气中的酸性气体(CO₂、NOx、SOx)不专一的选择性导致了药剂的额外损耗，与此同时还会产生热稳定性盐，如氨基硫酸盐等，需定期排放废液，并配套废液处理装置，此外，SO₂还会影响吸收剂的降解率，增大解析能耗。

以烟气为原料的碳捕集装置的运行成本较以工业尾气为原料的碳捕集装置运行成本增加10-50％，投资增加15-40％，限制了碳捕集技术在烟气处理领域的应用。

因为前端脱硫不彻底，产品CO₂中含有SO₂，影响了产品的应用领域及销售价格，部分对原料要求高的产品如食品二氧化碳、聚碳酸二甲酯、食品碳酸氢钠等不能使用SO₂含量超过1ppm的二氧化碳，只能对产品二氧化碳气进行进一步精制以满足下游生产需要，如《二氧化碳捕集技术及应用分析》(《气体净化》，2014年第14卷第6期)提到，华能集团于2008年在北京高碑店热电厂建成的年回收能力为3000t的燃煤电厂烟气CO₂捕集试验装置，使用MEA吸收技术，CO₂回收率大于95％，设置CO₂压缩、CO₂精制、CO₂冷凝装置得到CO₂纯度99.997％的食品二氧化碳，但投资大、工艺流程复杂、运行成本高，这些均限制了碳捕集技术在烟气处理领域的应用。