[实用新型]一种节能型二氧化碳再生和压缩系统

说明书

一种节能型二氧化碳再生和压缩系统，本实用新型将CO₂压缩环节前置到再生气冷凝器之前，并将CO₂压缩机替换成蒸汽压缩机。压缩环节的前置会引起压缩电耗的增加，因为压缩的气体的中含有约30wt％的水蒸气，但由于压缩后的再生气热量通过换热器回收利用，可以大幅度降低再沸器的蒸汽热耗，综合来看，再生和压缩环节的整体能耗得到显著下降，起到节能的作用。

技术领域

本实用新型属于二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种节能型二氧化碳再生和压缩系统，为电力、化工、钢铁、水泥等行业所采用化学吸收法二氧化碳捕集系统中的一种节能系统和方法，用于降低CO₂再生和压缩环节的整体能耗水平。

背景技术

电力、化工、钢铁、水泥等行业大量排放的CO₂是引起全球性气候变化的温室气体排放重要来源，经过近年来的不断摸索，烟气(或尾气)二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术被广泛认为是实现大规模温室气体减排、遏制气候变化的重要技术途径。采用有机胺作为二氧化碳吸收溶剂的化学吸收法是当前主流的烟气二氧化碳捕集技术，目前已开发出百万吨级商业化碳捕集装置。当前阻碍碳捕集技术大规模推广的主要原因之一是捕集运行成本过高。而CO₂再生过程中的蒸汽热耗和CO₂压缩液化过程中的电耗等能耗成本占到总运行成本的80％以上。因此，降低碳捕集系统能耗是目前二氧化碳捕集技术研发的核心热点之一。

常规的CO₂再生和压缩液化工艺如附图1所示。

常规的CO₂再生和压缩液化工艺流程如下：

在吸收塔中吸收了CO₂后的溶液(富液)由顶部进入再生塔1，经过再沸器2加热解吸出CO₂气体；解析后的贫液从再生塔1底部流出，进入吸收塔进行下一个吸收循环；再生气从再生塔1顶部排出，经过再生气冷却器3降温至40℃左右；再生气中的冷凝水从气液分离罐4底部流出，通过冷凝回流泵5从再生塔1塔顶注入，保持系统水平衡；CO₂气体从气液分离罐4顶部排出，进入CO₂压缩机6压缩至2.5MPa左右，然后进入氨冷机7冷却至-20℃左右，得到过冷的液态CO₂产品。

再生塔解吸的热量通过再沸器2提供。对于质量分数为30％的MEA吸收溶液，解吸出1吨CO₂约消耗2吨蒸汽，再生热耗约为3.8～4.2GJ/tCO₂，再生蒸汽成本占到总捕集成本的60％～70％，加上压缩和制冷电耗，整个能耗成本占到捕集成本的80％以上。因此，寻求一种节能型的再生和压缩工艺，是十分有意义的。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种节能型二氧化碳再生和压缩系统，与传统工艺相比，本实用新型将CO₂压缩环节前置到再生气冷凝器之前，并将CO₂压缩机替换成蒸汽压缩机；压缩环节的前置会引起压缩电耗的增加，因为压缩的气体的中含有约30wt％的水蒸气，但由于压缩后的再生气热量通过换热器回收利用，可以大幅度降低再沸器的蒸汽热耗，综合来看，再生和压缩环节的整体能耗得到显著下降，起到节能的作用。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：