[发明专利]一种镁法船舶废气脱硫固碳一体化系统及方法

说明书

本发明属于船舶废气处理领域，尤其涉及一种镁法船舶废气脱硫固碳一体化系统及方法。包括综合洗涤塔、海水泵、固液分离器Ⅰ、脱硫循环池、固液分离器Ⅱ、曝气氧化池、脱碳循环池、再生反应池、固液分离器Ⅲ、冷却结晶器、储罐Ⅰ、储罐Ⅱ；除尘洗涤液为海水，脱硫吸收液为氢氧化镁，脱碳吸收液为醇胺或氨基酸盐溶液，脱碳富液在再生反应池中被氢氧化镁和脱硫副产物硫酸镁化学再生恢复吸收能力，吸收的二氧化碳被矿化为碳酸镁封存。本发明利用氢氧化镁和脱硫副产物固化二氧化碳，将脱硫固碳有机结合，使船舶废气的脱硫固碳工艺集成于同一吸收塔内，极大减少装置体积和系统复杂程度。

技术领域

本发明属于船舶废气处理领域，尤其涉及一种镁法船舶废气脱硫固碳一体化系统及方法。

背景技术

船舶运输承载着全球90％的贸易量，但同时产生严重的环境问题。随着规制船舶环境污染和降耗减排的国际公约及相关规划文件相继出台，且标准和规范日益严苛，绿色低碳已成为船舶航运业发展的必然趋势。国际海事组织(IMO)前期有关限制船舶硫氧化物和氮氧化物排放公约已经在全球或部分敏感区域生效，废气后处理技术已被证实是履约的有效手段。近期，IMO在MEPC 72决议中制定了航运业温室气体减排的初步战略，全球航运业又面临着碳减排路径的选择。发展零碳燃料，如氢、氨等可实现航运零碳排放，但目前技术成熟度低、成本高，此外其安全性和配套基础设施建设不完备等问题严重制约其尽早市场化应用。同时，目前正在服役的存量船舶的减排问题也关乎IMO战略目标的成功实施。寻求一条有效的过渡技术路线用于达成IMO战略的阶段目标，为零碳的总体目标实现提供缓冲区域成为航运业的重要议题。

基于在船舶硫氧化物和氮氧化物排放控制上的成功经验，研究者提出采用后处理的方式，将船舶废气中的二氧化碳捕集以达到碳减排的目标。因国际公约中规定了洗涤水中硝酸盐的排放限值，因此，目前的脱硝技术如选择性催化还原(SCR)为主，而二氧化硫易溶于水，现行做法通常以废气清洗系统(EGC)脱除船舶废气中的硫氧化物。二氧化碳与二氧化硫性质相似，均属于酸性气体，同样可采用洗涤的方式予以去除。但受限于船舶的可用空间，难以在船上安装两套废气洗涤系统分别用于去除废气中的二氧化硫和二氧化碳，如何实现船舶脱硫固碳一体化是该技术方案是否可成功实施的关键。

现有的二氧化碳捕集方案大多采用醇胺溶剂吸收二氧化碳，吸收剂富液热再生后分离出二氧化碳并压缩储存，该工艺系统体积庞大，且无法与现行脱硫系统难以兼容。本课题组前期首创提出了镁基法船用脱硫系统目前已发展成为行业技术趋势，国外主流的EGC系统生产商阿法拉伐、瓦锡兰等均将产品升级为镁法系统。二氧化碳与氢氧化镁反应生产碳酸镁是一个放热过程，可自发进行，具有热力学优势，但反应速率较低。

发明内容

本发明以氢氧化镁为脱硫吸收液、氨基酸盐或醇胺溶液为脱碳吸收剂，通过以醇胺或氨基酸盐溶液高效吸收二氧化碳-氢氧化镁或镁盐再生的方式，将有望在同一洗涤塔内实现船舶废气的脱硫固碳一体化处理，并充分利用脱硫产生的镁盐，达到脱硫脱碳耦合的目的。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明一方面提供一种镁法船舶废气脱硫固碳一体化系统，包括综合洗涤塔、海水泵、固液分离器Ⅰ、脱硫循环池、固液分离器Ⅱ、曝气氧化池、脱碳循环池、再生反应池、固液分离器Ⅲ、冷却结晶器、储罐Ⅰ、储罐Ⅱ；

所述综合洗涤塔沿气体流动方向依次为废气入口、文丘里洗涤除尘区、脱硫吸收区、接液斗、脱碳吸收区和废气出口，其中所述文丘里洗涤除尘区位于综合洗涤塔塔体的一侧，其下部侧面与脱硫吸收区相连，所述脱硫吸收区上方依次为接液斗、脱碳吸收区和废气出口，接液斗用于汇集脱碳废液；

所述文丘里洗涤除尘区的进液口与海水泵相连，用于接收海水，排液口与固液分离器I连接；

所述脱硫吸收区的排液口与脱硫循环池的进口Ⅰ相连；

所述脱硫循环池的进口Ⅱ与储罐Ⅰ相连，进口Ⅲ经阀门与海水泵相连；