[发明专利]烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于能源环境领域，涉及一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法，具体地说，涉及一种将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽液化并加以脱除的方法，以及实施该方法所用的装置。

背景技术

随着经济社会的发展，化石燃料燃烧所导致的空气污染和温室效应已经严重地威胁着人类赖以生存的地球环境，全球气候变暖和温室效应是各国可持续发展面临的共同挑战。

根据IPCC(The Intergovernmental Panel on Climate Change)(联合国政府间气候变化专门委员会)的报告，引起全球气候变暖的CO₂、CH₄、N₂O、氢氟烃4类气体中，CO₂产生的温室效应占60％，因此，减少CO₂的排放已成为应对气候变暖的最重要的技术路线之一。减少CO₂排放主要有以下3种途径：①调整能源结构，使用无碳或低碳能源，如太阳能、风能等可再生能源以及核能等清洁能源；②提高能源利用效率，降低单位产值能耗的温室气体排放量；③采用温室气体的捕集和封存(CCS)技术。IEA(国际能源机构)的研究结果表明：在碳税为50美元/吨的情况下，2050年CO₂减排量的一半将依靠CO₂捕集和封存(CCS)实现。因此，研究CO₂捕集技术对温室气体减排意义重大。

目前正在大力开发的碳捕集技术主要有3种，即燃烧后脱碳、燃烧前脱碳和富氧燃烧技术。其中燃烧前捕捉技术只能用于新建发电厂，而另两种技术则可同时应用于新建和既有发电厂。

中国作为一个发展中国家，主要以煤炭的消费为主，主要的CO₂排放源为燃煤的发电厂。从总量上看，目前我国的二氧化碳排放量已位居世界第二。预计到2025年，我国的CO₂总排放量很可能超过美国，位居世界第一。因此，我国亟待需要对所排放的二氧化碳进行捕获研究，以缓解我国的空气污染压力。

高成本将是阻碍二氧化碳捕捉和埋存技术市场化的一大障碍，新建发电厂将因此增加30-50％的成本，改造已有发电厂也会大幅增加发电厂的发电成本。目前的价格对于中国发电企业来说还是难以承受的，但中国新建发电厂在未来规划中应当对这项技术有所准备，留出一定面积的土地作为储备。商业化后的二氧化碳捕捉和埋存技术的价格必然下降，而且随着国际和中国国内节能减排的发展，这类技术必将得到广泛应用。

在烟道气二氧化碳捕集系统中，再生气二氧化碳中夹带有复合胺溶液微粒，会对后续装置及加工产生不良影响，甚至于污染环境。另外，气溶胶微粒流失，如100万吨/年规模的二氧化碳捕集装置，每年消耗的复合胺液溶剂约1600吨/年，价值4000万元人民币，这些消耗的复合溶剂中80％是以气溶胶的形式被净化气体带走了，尤其是PM2.5微粒(大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物)，如何回收这些气溶胶微粒是能源环境领域面临的重大技术问题。现有的气溶胶微粒的捕集方法有旋转流分离器和电捕集器，前者压力降一般为500-600Pa，甚至高达1000Pa以上，现有的这种技术不能够用于烟道气二氧化碳捕集系统中，一是压力降太高，低分压的烟道气不能够支持这样高的压力降消耗；二是如果要选用现有的旋风分离器技术，必须对烟道气进行增压，既复杂又不经济。对于电捕集器，因为再生气含水量大，容易产生安全隐患，而且成本太高，在工程中没有经济适用的电捕集器。

鉴于此，本领域迫切需要开发出一种能够高效地将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽液化并加以脱除的方法。

发明内容

本发明提供了一种新的烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法与装置，克服了现有技术中存在的缺陷。

一方面，本发明提供了一种烟道气二氧化碳捕集系统再生气的微旋流收液方法，该方法包括：

(a)对得自再生塔的再生气进行风冷和水冷，以将再生气中夹带的含复合胺溶液的饱和蒸汽转化成雾滴，得到夹带气溶胶微粒的再生气；

(b)对夹带气溶胶微粒的再生气进行气-液微旋转流分离，以捕获再生气中夹带的气溶胶微粒，得到脱除气溶胶微粒的再生气；

(c)将捕获的气溶胶微粒聚集为液体，并汇同再生塔底输出的复合胺溶液直接返回复合胺溶液系统。

在一个优选的实施方式中，经步骤(b)的气-液微旋转流分离后，再生气中气溶胶微粒的浓度小于20mg/Nm³。