[发明专利]一种基于离子液制冷循环的氨法碳捕集系统

说明书

本发明公开了一种基于离子液制冷循环的氨法碳捕集系统，包括吸收塔，富液泵，贫富液热交换器，贫液泵，解吸塔，氨洗涤塔，换交换器，氨解吸塔，冷凝器，节流阀，蒸发器，氨吸收器等部件。吸收塔上部烟气出口与氨洗涤塔相连，氨洗涤塔液体出口通过换热器与氨解吸塔液体入口相连，同时氨解吸塔液体出口也通过换热器与氨洗涤塔液体入口相连，氨解吸塔气体出口依次连通冷凝器、节流阀、蒸发器，蒸发器出口与氨吸收器相连。本发明的一种基于离子液制冷循环的氨法碳捕集系统装置利用离子液吸收逃逸的氨组成制冷工质对，实现制冷循环，同时可以实现CO₂的脱除。

技术领域

本发明涉及吸收式制冷与温室气体减排领域，具体涉及一种氨-离子液吸收式制冷联合碳捕集系统。

背景技术

火电发电系统中通常以化石能源为燃料获取能量，这样的系统会产生以二氧化碳为主的副产物。源自能源消耗而产生的二氧化碳过度排放造成的温室效应受到世界各国的广泛关注。目前研发出各种技术用于从烟气中脱除CO₂，这些技术包括薄膜吸收法，冷冻氨法等，这些方法明显提高增加设备的投资成本，并且提高设备操作成本，最终导致电力成本增加。现有的氨法碳捕集技术在氨水吸收CO₂的过程中大量氨逃逸到环境中造成严重的环境污染，为了抑制氨的逃逸，通常会降低氨水浓度，但会导致二氧化碳吸收效率降低。

为了抑制氨的逃逸，有学者提出加入无机添加剂来抑制氨逃逸。MANI等最初研究了锌盐添加剂对对氨水吸收和解吸的影响，结果发现此添加剂可以通过氨逃逸，但同时也发现锌盐添加剂会生成碳酸锌，造成反应器填料结垢，降低二氧化碳吸收率。也有用离子液作为添加剂来抑制逃逸氨的研究，主要是利用离子液对氨有一定的吸附作用或离子液与氨形成弱的功能键，从而降低了溶液中的游离氨浓度，起到逃逸氨的抑制作用。目前，有人利用离子液的不挥发性和对氨的强吸收性，将离子液与氨组成工质对完成吸收式制冷循环。

本发明将氨法碳捕集与吸收式制冷集成，用离子液吸收逃逸氨并组成氨-离子液为工质对的吸收式制冷能有效的解决氨逃逸造成的污染问题，将逃逸的氨收集用于制冷，设备简单，节约能源，制冷可用于电厂办公室空调和烟气冷却，减少了发电成本。

发明内容

针对目前氨法碳捕集系统所带来的氨逃逸问题以及简化吸收式制冷工艺需求，本发明提出一种基于离子液制冷循环的氨法碳捕集系统，将氨法碳捕集系统中的逃逸氨用离子液吸收，并用氨和离子液组成工质对进行吸收式制冷，用于制冷后的氨重新回到氨法碳捕集系统中，实现了对逃逸氨的回收利用，解决了碳捕集过程中氨的逃逸问题，同时也实现了冷能的输出。

基于离子液制冷循环的氨法碳捕集系统主要由吸收塔，富液泵，贫富液热交换器，贫液泵，解吸塔，氨洗涤塔，换交换器，氨解吸塔，冷凝器，节流阀，蒸发器，氨吸收器等部件组成。

本发明采用如下的技术方案：所述氨吸收器出口与所述吸收塔上部喷淋入口相连，所述烟气从所述二氧化碳吸收塔下部烟气管道通入，与上部喷淋的吸收液进行逆流接触进行二氧化碳脱除，脱除二氧化碳的乏气从所述二氧化碳吸收塔塔顶乏气管道通入所述氨洗涤塔，从氨洗涤塔底部入口进入的乏气经离子液吸收逃逸氨气后从氨洗涤塔上部烟气出口排出，氨洗涤塔下部液体出口与所述换热器冷端入口相连，换热器冷端出口与所述氨解吸塔上部入口相连，氨解吸塔下部液体出口与所述换热器热端入口相连，换热器热端出口与氨洗涤塔上部溶液入口相连；经解吸后的氨气从氨解吸塔上部气体出口排出通入所述冷凝器，冷凝器出口通过所述节流阀与所述蒸发器入口相连，蒸发器出口与所述氨吸收器相连；所述吸收塔下部液体出口经富液泵与所述贫富液热交换器冷端入口相连，贫富液热交换器冷端出口与所述解吸塔上端入口相连，解吸塔下部液体出口通过所述贫液泵与贫富液热交换器热端入口相连，贫富液热交换器热端出口与氨吸收器相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)吸收式制冷与碳捕集集成，可以简化制冷与捕集流程，降低制冷系统和捕集系统的相对庞大、复杂的设备所带来的成本升高。