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———————— ◆  二氧化碳捕集吸收再生系統(tǒng)  ◆ ————————

>>技術(shù)簡介

        二氧化碳捕集是指將CO2從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離出來的過程，主要分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒。二氧化碳捕集是 CCUS 技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提。針對煙氣二氧化碳捕集過程，燃燒后捕集是從燃燒設(shè)備后的煙氣中捕集或分離CO2 ，對原有系統(tǒng)繼承程度高，適用于各類改造和新建電廠的CO2 減排，技術(shù)相對成熟。目前應(yīng)用潛力**的是燃燒后復(fù)合胺液化學(xué)吸收法，國際上已處于商業(yè)化應(yīng)用階段。復(fù)合胺液化學(xué)吸收法具有操作運(yùn)行壓力低、吸收效率高的特點(diǎn)。

>>工作原理

       來自脫硫脫硝后的凈化煙氣，通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入水洗塔進(jìn)行深度凈化，然后煙氣進(jìn)入吸收塔，與來自再生塔的貧液經(jīng)填料逆流接觸脫除其中的CO2，吸收塔頂部的脫碳煙氣進(jìn)入排放煙囪。吸收塔底部的富液經(jīng)采出泵與貧富液換熱器后進(jìn)入再生塔，與塔內(nèi)上升的氣相逆流接觸傳質(zhì)，再生塔底部貧液經(jīng)貧富液換熱器與冷卻器后返回吸收塔，再生塔頂部的氣相經(jīng)部分冷凝后進(jìn)入CO2干燥或利用裝置。

       復(fù)合胺液吸收劑中的主要成分為醇胺，可以分為伯胺、腫胺及叔胺。醇胺是由氫氧根和氨基組成，氫氧根可降低醇胺化合物的蒸汽壓，并增加醇胺化合物在水中的溶解度。氨基為水溶液提供堿度，促進(jìn)對酸性組分的吸收。

       醇胺與CO2的反應(yīng)中，伯胺、仲胺既能進(jìn)行直接與CO2生成氨基甲酸鹽的快反應(yīng)，還與CO2和水進(jìn)行生成碳酸氫鹽的慢反應(yīng)。

伯胺、仲胺與CO2 生成氨基甲酸鹽:

 CO_2+2R_1 R_2NH?R_1 R_2NCOO^?+R_1 R_2NH_2^+      快反映

伯胺、仲胺與CO2 和水進(jìn)行生成碳酸氫鹽:

R_1 R_2NH+CO_2+H_2O?R_1 R_2NH_2^++HCO_3^?         慢反應(yīng)

       叔胺由于氮原子上已無氫質(zhì)子相連，只能進(jìn)行生成碳酸氫鹽的慢反應(yīng)。醇胺與CO2間的傳質(zhì)過程屬于液膜控制過程。叔胺與CO2和水的反應(yīng)為分兩步進(jìn)行，由叔胺作催化劑的CO2水解反應(yīng)，首先進(jìn)行的是叔胺與生成兩性離子中間化合物的慢反應(yīng)，然后進(jìn)行中間化合物催化CO2水解的快反應(yīng)。

叔胺與CO2 和水進(jìn)行生成碳酸氫鹽:

R_3 N+CO_2+H_2O?R_3 NH^++HCO_3^?         慢反應(yīng)

醇胺與CO2的主要反應(yīng)均為可逆反應(yīng)：

1）當(dāng)CO2組分分壓高或操作溫度低時(shí)，反應(yīng)向右側(cè)進(jìn)行，貧液從原料氣中吸收CO2組分（正反應(yīng)），并且放出熱量；

2）在CO2組分分壓低或操作溫度高時(shí)，反應(yīng)向左側(cè)進(jìn)行，富液將CO2組分釋放出來，使溶液再生（逆反應(yīng)），并且吸收熱量。

———————◆  二氧化碳捕集吸收再生技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢  ◆————————

>>技術(shù)特點(diǎn)

二氧化碳碳捕集吸收再生技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1）設(shè)備技術(shù)成熟可靠，設(shè)備投資費(fèi)用低，設(shè)備操作運(yùn)行穩(wěn)定。

2）采用復(fù)合胺液的化學(xué)吸收法具有吸收反應(yīng)速率快、吸收效率高的特點(diǎn)。

3）與其它碳捕集方法要求較高的煙氣壓力不同，復(fù)合胺液吸收塔運(yùn)行過程中操作壓力低，可適用于大多數(shù)行業(yè)產(chǎn)生的煙氣脫碳需求。

4）復(fù)合胺液的合理配比**程度的提高吸收過程的速率，同時(shí)降低了再生塔運(yùn)行的能量消耗。

5）產(chǎn)生的二氧化碳產(chǎn)品氣體純度高，有利于后續(xù)產(chǎn)品的利用。

6）裝置改造不影響原有煙氣處理裝置的運(yùn)行，對原有裝置的繼承程度高，適用于各類裝置改造的CO2 減排。

>>技術(shù)優(yōu)勢

1）采用高效換熱設(shè)備，**程度的回收利用再生過程中的余熱，降低再生塔運(yùn)行的能量消耗。

2）復(fù)合胺液的合理配比**程度的提高吸收過程的速率，同時(shí)降低了再生塔運(yùn)行的能量消耗，煙氣中二氧化碳回收率高于90%，產(chǎn)品中二氧化碳純度高于99%，再生塔運(yùn)行能耗低于3.0GJ/tCO2。

3）采用增強(qiáng)型高效填料，保證吸收塔與再生塔的高效與穩(wěn)定運(yùn)行。

4）吸收塔設(shè)置中間取熱器，降低吸收塔的操作溫度，減少吸收塔補(bǔ)水量，減少出口煙氣的復(fù)合胺液夾帶量。

———————— ◆  二氧化碳捕集壓縮液化精制系統(tǒng) ◆ ————————

>>技術(shù)簡介

       二氧化碳的壓縮液化精制是將吸收再生裝置捕集的二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化成工業(yè)液體二氧化碳或食品級液體二氧化碳，并將其存儲的過程。其基本的技術(shù)路線包括二氧化碳的壓縮、吸附、干燥、液化與精餾提純。

       二氧化碳液化技術(shù)有高壓液化法和低溫液化法，高壓液化法和低溫液化法都采用壓縮機(jī)將二氧化碳?xì)怏w增壓，高壓液化法通常操作壓力在8MPa左右，低溫液化法一般控制在2.5MPa以下。

       采用低溫液化法的二氧化碳壓縮精制工藝流程簡圖如下圖所示，來自回流罐的粗二氧化碳?xì)怏w經(jīng)緩沖罐進(jìn)入二氧化碳壓縮機(jī)，壓縮至約2.5MPa并經(jīng)換熱器冷卻去除大部分游離水后進(jìn)入吸附塔，脫除含硫組分和其它雜質(zhì)，然后進(jìn)入干燥塔進(jìn)行深度脫水。脫水后的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入液化器，與制冷劑換熱被液化冷卻，之后進(jìn)入提純塔精餾提純，塔頂排出不凝氣，塔底產(chǎn)出合格的液體二氧化碳產(chǎn)品，液體二氧化碳經(jīng)產(chǎn)品泵與過冷器后進(jìn)入儲罐儲存。

>>工作原理

（1）二氧化碳壓縮系統(tǒng)

       二氧化碳?xì)怏w壓縮機(jī)組通常為多級壓縮，低溫液化法一般為三級壓縮，壓縮機(jī)組類型可采用螺桿式、往復(fù)式或離心式。

       二氧化碳壓縮機(jī)的選型，可參照以下原則：

       1）氣量較大時(shí)，宜選用離心式壓縮機(jī)；

       2）壓比較大、氣量較小時(shí)，宜選用往復(fù)式壓縮機(jī)；

       3）壓比較小、氣量較小時(shí)，宜選用螺桿式壓縮機(jī)。

（2）吸附脫硫系統(tǒng)

       吸附塔應(yīng)用吸附脫硫劑的轉(zhuǎn)化、吸收有機(jī)硫和無機(jī)硫的雙重作用，通常采用雙塔固定床吸附操作方式，操作運(yùn)行時(shí)，一臺吸附塔處于運(yùn)行狀態(tài)，另一臺吸附塔處于備用狀態(tài)。

（3）干燥脫水系統(tǒng)

       干燥塔采用脫水吸附劑的物理吸附作用去除原料氣中的少量游離水和飽和水，常用的脫水吸附劑有活性氧化鋁、分子篩、硅膠等。 干燥脫水系統(tǒng)包括分子篩干燥塔、再生氣預(yù)熱器、再生氣電加熱器和干氣粉塵過濾器等。分子篩吸附脫水操作運(yùn)行包括吸附階段和再生階段，通常采用雙塔操作模式，吸附階段操作時(shí)間一般為8-12小時(shí)，然后切換至另一臺吸附干燥塔，原吸附干燥塔進(jìn)入再生階段 。

（4）液化提純系統(tǒng)

       二氧化碳?xì)怏w的臨界溫度為31.2℃，臨界壓力為7.38MPa，如圖所示，因此，二氧化碳的液化溫度必須低于31.2℃，低溫液化法的操作溫度一般控制在-14℃左右。

       液化提純系統(tǒng)包括二氧化碳液化器、提純塔、再沸器、氨制冷壓縮機(jī)組、氨氣冷凝器和液氨儲罐等。二氧化碳液化器采用管殼式換熱器，殼程為制冷劑的汽化，管程為二氧化碳的冷凝。制冷劑可以采用氟利昂或液氨，綜合考慮節(jié)能及投資成本，優(yōu)先選用液氨制冷劑。提純塔為組合式集成設(shè)備，內(nèi)部集成了高效換熱設(shè)備和填料，既保證了產(chǎn)品的純度要求，又能夠**程度的降低冷量的損失。

—————— ◆  二氧化碳捕集壓縮液化精制系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢 ◆ ——————

 >>技術(shù)特點(diǎn)

復(fù)合胺液碳捕集壓縮液化精制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1）工藝技術(shù)與設(shè)備成熟可靠，設(shè)備操作運(yùn)行穩(wěn)定。

2）裝置適應(yīng)強(qiáng)，可根據(jù)不同煙氣量及產(chǎn)品要求，選擇不同的工藝技術(shù)與設(shè)備組合，滿足各種工況的需求。

3）技術(shù)安全性高，相比高壓液化工藝，低溫液化技術(shù)在裝置運(yùn)行安全性和儲運(yùn)安全性方面較優(yōu)。

4）工藝設(shè)備自動(dòng)化程度高，二氧化碳的壓縮、干燥、液化、提純及制冷機(jī)組可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化運(yùn)行，降低人工操作強(qiáng)度。

5）產(chǎn)品純度高，可滿足市場中對各種工業(yè)液體二氧化碳的需求。

6）裝置改造性強(qiáng)，可根據(jù)原料氣的實(shí)際情況，增加部分精制設(shè)備，將生產(chǎn)工業(yè)液體二氧化碳技術(shù)改造為生產(chǎn)食品級二氧化碳。

>>設(shè)備優(yōu)勢

1）在二氧化碳干燥脫水過程中，充分回收利用裝置排放的二氧化碳?xì)怏w，提高二氧化碳的回收率。

2）優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分回收利用提純塔塔頂和液體二氧化碳儲罐排放的低溫二氧化碳?xì)怏w的冷量。

3）提純塔內(nèi)部采用組合式集成結(jié)構(gòu)，既保證了產(chǎn)品的純度要求，又**程度的降低了冷量的損失。

4）根據(jù)提純塔與氨制冷系統(tǒng)的特點(diǎn)，優(yōu)化提純塔與氨制冷系統(tǒng)的冷量和熱量，避免提純塔再沸器對外部熱量的需求。