[发明专利]一种吸收法耦合浓缩提纯的二氧化碳捕集工艺装置与方法

说明书

本发明的目的在于提供一种吸收法耦合浓缩提纯的二氧化碳捕集工艺装置与方法，包括碳捕集单元、碳存储单元和LNG冷能供能单元；其对现有的利用吸收剂捕集二氧化碳的技术进行改进，一方面使得本发明的捕集工艺充分利用LNG冷能作为能源供应，另一方面改进工艺设备类型，降低捕集工艺流程中设备的体积、操作复杂度等因素，使得本发明的二氧化碳捕集工艺在LNG冷能利用效率、维护成本、初始投资成本、烟气脱碳效率等方面均获得显著提升。

技术领域

本发明涉及LNG冷能利用领域、烟气中二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种吸收法耦合浓缩提纯的二氧化碳捕集工艺装置与方法。

背景技术

CO₂气体是温室效应的主要作用气体，自然环境中CO₂的环境捕集速度较慢，其影响持续时间也较长，目前CO₂减排已经成为世界性话题，各国合作发展过程中关注的焦点问题，我国中央经济工作会也将“做好碳达峰、碳中和工作”作为开局年的重点任务。现代化工业基本不能脱离化石能源，而化石能源在燃烧过程中会产生大量高含碳的烟气，如何捕集烟气中CO₂对“碳中和”起到重要的作用，现有的捕集烟气中CO₂的工艺往往是一系列塔设备组成的流程线，占地空间大、操作维护复杂。

另一方面，LNG是化石能源中占比较大的能源种类，虽然LNG气化后的天然气燃烧产生烟气，但气化前LNG自身储备有大量冷能，现有的冷能利用技术局限于冷能空分和冷能发电技术，该工艺对冷能利用效率均较低，如果充分利用冷能将其应用在碳捕集领域中，其将极大的助力气电集团节能降耗，积极落实“碳达峰、碳中和”目标。

发明内容

基于上述现有技术现状，本发明的目的在于提供一种吸收法耦合浓缩提纯的二氧化碳捕集工艺装置与方法，其对现有的利用吸收剂捕集二氧化碳的技术进行改进，一方面使得本发明的捕集工艺充分利用LNG冷能作为能源供应，另一方面改进工艺设备类型，降低捕集工艺流程中设备的体积、操作复杂度等因素，使得本发明的二氧化碳捕集工艺在LNG冷能利用效率、维护成本、初始投资成本、烟气脱碳效率等方面均获得显著提升。

本发明采用的技术方案如下：一种吸收法耦合浓缩提纯的二氧化碳捕集工艺装置，包括碳捕集单元、碳存储单元和LNG冷能供能单元；

所述碳捕集单元包括CO₂吸收设备、解析器、吸附干燥器和膜浓缩器，所述CO₂吸收设备用于利用吸收剂吸收烟气中二氧化碳，CO₂吸收设备的吸收剂出口连通解析器，CO₂吸收设备还具有供烟气中剩余气体外排的出口；所述解析器用于解析出吸收剂中二氧化碳，解析器的二氧化碳气体出口连通吸附干燥器入口，吸附干燥器的出口连通膜浓缩器入口；所述膜浓缩器利用纤维膜用于提纯二氧化碳气体，其具有提纯后二氧化碳气体出口和残余气体出口，所述残余气体出口连通所述CO₂吸收设备的烟气入口，所述二氧化碳气体出口连通碳存储单元；

所述碳存储单元由一级压缩机、一级冷却器、二级压缩机和二级冷却器串联组成，通过二级压缩和二级冷却将二氧化碳气体液化外输；所述LNG冷能供能单元为所述碳存储单元提供将二氧化碳气体液化的冷能。

具体的，所述CO₂吸收设备为醇胺溶液吸收塔，产生的富液从底部泵送至解吸器热解还原，除去二氧化碳的剩余气体从塔顶排出；或者，所述CO₂吸收设备为吸收和分离一体的旋流反应器，来流烟气与醇胺溶液在旋流反应器内完成二氧化碳的吸收过程后再同设备内完成旋流分离，醇胺富液从底流口泵送至解吸器，剩余烟气从顶部溢流口外输。