[发明专利]一种基于耦合膜分离法和化学吸收法的二氧化碳捕集系统

说明书

本发明提供一种基于耦合膜分离法和化学吸收法的二氧化碳捕集系统及方法，其中所述系统包括：预处理装置、第一分离装置、第二分离装置、吸收装置、贫富液换热装置、解吸装置及排烟装置。本发明通过耦合膜分离法和化学吸收法能够经济高效地对低浓度二氧化碳捕集，其中利用膜分离法可在较低运行成本下降低浓度二氧化碳提升至50％左右的中等浓度，利用化学吸收法能在较低运行成本下将50％左右的中等浓度二氧化碳捕集至99％以上的浓度，这使得膜分离法和化学吸收法在各自最佳能耗运行区间，从而实现了低能耗下对低浓度二氧化碳的捕集，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集回收技术领域，特别是涉及一种基于耦合膜分离法和化学吸收法的二氧化碳捕集系统。

背景技术

大量化石资源利用过程中排放的二氧化碳正导致全球气候变暖，二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术是实现化石资源低碳化利用的重要基础。而CCUS技术的首要环节是实现对二氧化碳的低成本捕集。

二氧化碳捕集实质上是一个气体分离的问题，当二氧化碳浓度越低，捕集的难度越高。相比煤化工等工业部门排放的二氧化碳浓度较高，可达60％以上，而像燃煤电厂烟气中二氧化碳浓度仅为12％左右，而燃气电厂烟气中的二氧化碳浓度则更是低至5％左右。这样无论是采用化学吸收法、物理吸附法和膜分离法均存在较大的成本问题。对于化学吸收法捕集低浓度二氧化碳时需要更巨大的捕集塔器和运行能耗，带来投资成本和运行成本的显著增加。物理吸附法在处理低浓度二氧化碳时为提高吸附容量对吸附条件更为严格而提高运行成本。膜分离法能较好处理低浓度二氧化碳，但为达到较高的二氧化碳捕集浓度需要显著增加分离压差，导致运行能耗显著增加，同时受膜渗透性的影响，膜分离产出的二氧化碳浓度很难超过90％且运行能耗过高。

对此，为了降低对低浓度二氧化碳捕集系统的投资和运行成本，亟需开发更为经济高效的二氧化碳捕集技术。

发明内容

本发明提出了一种基于耦合膜分离法和化学吸收法的二氧化碳捕集系统，提高了二氧化碳捕集浓度。

本发明一个实施例提供一种基于耦合膜分离法和化学吸收法的二氧化碳捕集系统，包括：预处理装置、第一分离装置、第二分离装置、吸收装置、贫富液换热装置、解吸装置及排烟装置；

所述第一分离装置的入口与所述预处理装置连接，所述第一分离装置的第一出口与所述排烟装置连接，第二出口与所述第二分离装置的入口连接；所述第二分离装置的第一出口与所述第一分离装置的入口连接；

所述吸收装置的第一入口与所述第二分离装置的第二出口连接，第二入口与所述贫富液换热装置的第一出口连接，所述吸收装置的第一出口与所述贫富液换热装置的第一入口及所述解吸装置的入口连接，第二出口与所述排烟装置连接；

所述解吸装置的入口还与所述贫富液热换装置第二出口连接，所述解吸装置的出口与所述贫富液换热装置的第二入口连接。

进一步地，所述吸收装置包括：吸收塔、水洗塔及塔级冷却器；

所述吸收塔的第一入口为所述吸收装置的第一入口，所述吸收塔的第二入口为所述吸收装置的第二入口，所述吸收塔的第一出口与所述水洗塔连接，所述水洗塔的出口为所述吸收装置的第一出口；所述吸收塔的第二出口为所述吸收装置的第二出口。

进一步地，所述贫富液换热装置包括：贫富液换热器、富液泵、贫液泵及贫液冷却器；

所述贫富液换热器的第一入口与所述富液泵连接，构成所述贫富液换热装置的第一入口；所述贫富液换热器的第二入口与所述贫液泵连接，构成所述贫富液换热装置的第二入口；所述贫富液换热器的第一出口与所述贫液冷却器连接，构成所述贫富液换热装置的第一出口；所述贫富液换热器的第二出口为所述贫富液换热装置的第二出口。

进一步地，所述解吸装置包括：解吸塔、再沸器、冷凝器及气液分离器；