[发明专利]一种低挥发性有机污染物排放的CO2捕集系统及方法

说明书

本发明涉及低挥发性有机污染物排放的CO₂捕集系统，包括吸收塔、贫富液换热器、再生塔和水洗塔；吸收塔自下而上分为吸收塔低温段和吸收塔高温段，吸收塔下部设有吸收塔烟气进口，吸收塔顶部的吸收塔烟气出口连接至水洗塔的烟气入口；吸收塔底部的富液出口分为两路，一路通过贫富液换热器连接至再生塔高温段吸收剂进口，另一路直接连接至再生塔低温段的吸收剂进口；再生塔自上而下分为再生塔低温段和再生塔高温段，再生塔底部的贫液出口分为三路。本发明的有益效果是：本发明采用水洗塔维持系统水平衡的同时，利用吸收塔高温段，提高有机胺在水洗塔内的回收率，降低了挥发性有机胺排放水平。

技术领域

本发明属于烟气CO₂捕集技术领域，具体涉及一种低挥发性有机污染物排放的CO₂捕集系统及方法。

背景技术

当前我国碳中和目标下，亟需发展大规模碳捕集技术，尤其是针对我国现阶段最大固定 CO₂排放源—燃煤电厂烟气及工业烟气。现有CO₂捕集技术包括化学吸收法、固体吸附法、膜分离等，其中化学吸收法是目前唯一可大规模捕集烟气CO₂的技术路线。

呈弱碱性的有机胺溶液是化学吸收技术最成熟的CO₂吸收剂，如质量浓度为20％-30％的乙醇胺(MEA)水溶液，已应用于百万吨级/年燃煤电厂烟气CO₂捕集工程装置。根据该技术工艺，有机胺吸收剂在吸收塔内(约40℃)吸收CO₂后，富液经贫富液换热器升温后，送去再生塔 (约100-120℃)加热解吸CO₂，再生后的吸收剂经贫富液换热器后，送回吸收塔吸收CO₂。有机胺吸收剂的水含量高达70％-80％，再生过程中需消耗大量热用于水的蒸发和升温，导致工艺的运行能耗高。

近年来，国内外研究学者提出了多种低能耗CO₂捕集工艺和系统。Cousins等(DOI：10.1016/j.cherd.2011.02.008)提出再生塔底部排出的热贫液低压闪蒸-再压缩工艺，再沸器热负荷可降低19％。Le Moullec等(DOI：10.1016/j.ijggc.2014.09.024)提出吸收塔中间设置级间冷却器装置，降低吸收塔温度，提高吸收剂的CO₂吸收容量，从而降低吸收剂循环流量，降低系统运行能耗。中国发明专利(CN111715033A)公开了吸收塔与高压再生塔、常压再生塔结合的CO₂捕集系统，通过高压再生、常压再生结合，提高CO₂解吸量。但以上系统需增加额外的闪蒸罐(真空)、压缩机、冷却器、升降压装置等，也会产生额外的电能消耗。中国发明专利(CN104958998A)公开了富液分相和撕裂再生的CO₂捕集系统，吸收剂吸收CO₂后分相，CO₂富相送去再生，CO₂稀相与再生后的CO₂富相重新混合后送回吸收塔吸收CO₂。该系统能够大幅降低再生塔运行的再生能耗，但该系统仅适用于自发分相的两相吸收剂。

有机胺溶液的CO₂吸收速率慢，吸收塔、换热器等设备尺寸较大，系统投资成本较高。中国发明专利(CN108187455A)公开了基于两相吸收剂的烟气CO₂捕集系统，吸收塔底部设置分相器，重相送去再生塔，轻相送回吸收塔。该系统降低了吸收塔的塔高，从而降低吸收塔投资成本，但系统仅适用于CO₂吸收过程能自发分相的两相吸收剂。