專利名稱：煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及能源環境領域，特別是涉及一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，本發明還涉及一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化裝置。
背景技術：
隨著經濟社會的發展，化石燃料燃燒所導致的空氣污染和溫室效應已嚴重地威脅著人類賴以生存的地球環境，全球氣候變暖和溫室效應是各國可持續發展面臨的共同挑戰。牛艮據 IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change) 艮告，弓|起全球氣候變暖的C02、CH4、N20、氫氟烴4類氣體中，C02產生的溫室效應占60%，因此，減少C02 的排放已成為應對氣候變暖的最重要的技術路線之一。減少C02排放主要有以下3種途徑①調整能源結構，使用無碳或低碳能源。如太陽能、風能等可再生能源以及核能等清潔能源。②提高能源利用效率，降低單位產值能耗的溫室氣體排放量。③采用溫室氣體的捕集和封存(CCQ技術。IEA的研究結果表明在碳稅為50美元/t的情況下，2050年C02減排量的一半將依靠C02捕集和封存(CCQ實現。因此研究C02捕集技術對溫室氣體減排意義重大。根據過程原理，目前C02分離方法主要有吸收法、吸附法、膜分離法、低溫分離法等。其中吸收法根據吸收機理及所采用吸收劑的不同又分為物理吸收法、化學吸收法、物理化學吸收法。物理吸收法就是溶劑吸收C02僅通過物理溶解作用，C02與溶劑不發生化學反應。 其主要優點是①吸收劑在高壓及低溫條件下單位溶劑吸收C02量多，吸收劑循環量少；② 溶劑再生比較容易，只要減壓閃蒸或用惰性氣體氣提即可達到再生效果，再生熱耗低；③溶劑選擇性好，無腐蝕，性能穩定。化學吸收法是利用C02為酸性氣體的性質，以弱堿性物質進行吸收，然后加熱使其解吸，從而達到脫除C02的目的。其主要優點是吸收速度快、凈化度高，C02回收率高，吸收壓力對吸收能力影響不大。其缺點為①再生熱耗大；②溶劑與其他氣體(如02、S02或 COS、NOx等)發生不可逆的化學反應，生成難以分解的產物，從而影響吸收劑的吸收效率； ③由于吸收劑多為堿性溶液，對吸收塔、再生塔及相應管線造成腐蝕。目前典型的化學吸收劑為烷基醇胺和熱鉀堿溶液。其中熱鉀堿法主要用于C02分壓和總壓較高的氣體中C02的捕集，在中型化工廠應用較多，其缺點是溶液腐蝕性較強。烷基醇胺法主要有MEA、DEA法等，適合于電廠煙氣、石灰窯排放氣中的C02的捕集，其優點是可用于C02分壓和總壓均較低的氣體中C02的捕集，缺點是能耗高，腐蝕性強。物理化學吸收法的特點是將2種不同性能的溶劑混合，使溶劑既有物理吸收功能又有化學吸收功能。溶劑的再生熱耗比物理吸收法高又比化學吸收法低，如環丁砜法 (Sulfinol)、常溫甲醇洗法(Amisol)、MDEA法。其中MDEA法引進有DOW公司技術、魯奇公司技術和巴士夫公司技術，國內有南化集團研究院技術，主要吸收劑均為MDEA，由于添加的活化劑不同，使其選擇性、吸收能力、再生能耗有所區別。環丁砜法因其溶劑腐蝕性較強，現使用的工廠不多，常溫甲醇洗法在國內僅有試驗裝置，未實現大規模工業化應用。針對煙道氣二氧化碳捕集，南化集團研究院開發了低分壓(煙道氣等)C02捕集新技術，采用以MEA水溶液為主體，添加活性胺、抗氧劑和緩蝕劑組成的復合胺溶液進行 C02捕集，解決了傳統方法中胺降解損耗大、設備腐蝕嚴重和能耗高等問題。然而在長期運行中，復合胺溶液中夾帶有大量的固體微粒和機油，如果不在復合胺溶液進入吸收塔前將其脫除，勢必會造成下游管線和設備的堵塞，不僅嚴重影響二氧化碳的捕集效率，而且可能會導致整套裝置的癱瘓。目前在吸收塔之前通常設置活性炭過濾器來脫除復合胺溶液中夾帶的固體微粒和機油，然而活性炭過濾器的工作原理是把雜質吸附到活性炭顆粒內，初期雖然吸附效果較好，可時間一長，活性炭的吸附能力必然有不同程度的下降，吸附效果也隨之下降，因此活性炭過濾器中的活性炭必須要定期清洗或更換，影響了整套煙道氣二氧化碳捕集裝置的安全穩定高效運行。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足而提出的一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法以及應用這種方法的裝置。本發明的方法及裝置工藝先進，連續運轉周期長，體積小，故障率低，提高了復合胺溶液的純度，降低了溶劑發泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運轉。本發明所要求解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現
一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述方法為
(1)對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復合胺溶液進行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒，直到固相中固體微粒濃度達到10%以上；
(2)對經液-固微旋流分離復合胺溶液進行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機油，直到油相中機油濃度達到10%以上。對貧二氧化碳的復合胺溶液進行液-固微旋流分離前，先對貧二氧化碳的復合胺溶液進行冷卻，以減緩復合胺溶液中油水剪切乳化程度，提高油水旋流分離的效果。所述步驟(1)中液-固微旋流分離為一級或一級以上。所述步驟O)的液-液微旋流分離為一級或一級以上。一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化裝置，包括位于裝置最前端的再生塔，與再生塔塔底貧液出口相連的液-固微旋流器，與液-固微旋流器的頂部出口相連的液-液微旋流器。再生塔塔底貧液出口與液-固微旋流器間安裝有貧液冷卻器。再生塔塔底貧液出口與貧液冷卻器間安裝有貧液泵。所述液-固微旋流分離器為單級或兩級以上液-固微旋流分離器串聯而成的液-固微旋流分離器組。所述液-液微旋流器為單級或兩級以上液-液微旋流分離器串聯而成的液-液微旋流分離器組。經上述分離步驟后，復合胺溶液中夾帶的80%以上固體微粒得到脫除，其中3微米及以上固體微粒的脫除率超過90%。復合胺溶液中夾帶的80%以上機油得到脫除，其中10微米及以上油滴的脫除率超過90%。復合胺溶液中的雜質組分含量得到大幅度降低，避免了下游管線和設備的堵塞，提高了吸收塔內二氧化碳的捕集效率。由于采用了如上技術方案，本發明與現有技術相比，具有如下特點該方法和裝置操作方便，易于控制，達到并滿足了工業生產和環境協調要求，其提高了復合胺溶液的純度，降低了溶劑發泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運轉。
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。如圖1所示，位于裝置最前端的再生塔1，用于制備再生氣二氧化碳。與再生塔1 塔底貧液出口相連的貧液泵2，用于輸送貧二氧化碳的復合胺溶液。與貧液泵2出口相連的貧液冷卻器3，用于冷卻復合胺溶液。與貧液冷卻器3出口相連的液-固微旋流器4，用于對復合胺溶液中夾帶的固體微粒進行旋轉流分離。與液-固微旋流器4的底部出口相連的二級液-固微旋流器5，用于濃縮固體微粒。與液-固微旋流器4的頂部出口相連的液-液微旋流器6，用于對復合胺溶液中夾帶的機油進行旋轉流分離。與液-液微旋流器6的頂部出口相連的二級液-液微旋流器7，用于濃縮機油。與液-液微旋流器6的底部出口相連的的吸收塔8，用于吸收捕集煙道氣中的二氧化碳組分。經再生塔1的煮沸和汽提處理后，富液中的二氧化碳得到分解并從塔頂輸出，殘留的貧二氧化碳的復合胺溶液從塔底輸出，其中夾帶有固體微粒、機油等雜質組分。經一級液-固微旋流器4和二級液-固微旋流器5以及一級液-液微旋流器6和二級液-液微旋流器7的濃縮處理后，固體微粒和機油的濃度得到大幅度提高，減輕了后續污泥和污油富集裝置的操作負荷。從二級液-固微旋流器5的頂部出口以及二級液-液微旋流器7的底部出口輸出的殘液返回再生塔1塔底，并重新進入復合胺溶液旋流凈化系統進行循環凈化處理。經凈化的復合胺溶液進入吸收塔8用于捕集煙道氣中的二氧化碳。本方案選用華東理工大學獨立自主研制的HL/S型液-固微旋流分離器和HL/L型液-液微旋流分離器來脫除復合胺溶液中夾帶的固體微粒和機油，下表為該套裝置處理物料的物性參數
權利要求
1.一種煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述方法為(1)對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復合胺溶液進行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒，直到固相中固體微粒濃度達到10%以上；(2)對經液-固微旋流分離復合胺溶液進行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機油，直到油相中機油濃度達到10%以上。
2.如權利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，對貧二氧化碳的復合胺溶液進行液-固微旋流分離前，先對貧二氧化碳的復合胺溶液進行冷卻，以減緩復合胺溶液中油水剪切乳化程度，提高油水旋流分離的效果。
3.如權利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，其特征在于，所述步驟(1)中液-固微旋流分離為一級或一級以上。
4.如權利要求1所述的煙道氣二氧化碳捕集系統煙道氣旋流洗塵脫水方法，其特征在于，所述步驟O)的液-液微旋流分離為一級或一級以上。
5.一種應用于權利要求1所述方法的裝置，其特征在于，包括位于裝置最前端的再生塔，與再生塔塔底貧液出口相連的液-固微旋流器，與液-固微旋流器的頂部出口相連的液-液微旋流器。
6.如權利要求4所述裝置，其特征在于，再生塔塔底貧液出口與液-固微旋流器間安裝有貧液冷卻器。
7.如權利要求4或5所述裝置，其特征在于，再生塔塔底貧液出口與貧液冷卻器間安裝有貧液泵。
8.如權利要求4所述裝置，其特征在于，所述液-固微旋流分離器為單級或兩級以上液-固微旋流分離器串聯而成的液-固微旋流分離器組。
9.如權利要求4所述裝置，其特征在于，所述液-液微旋流器為單級或兩級以上液-液微旋流分離器串聯而成的液-液微旋流分離器組。
全文摘要
本發明涉及煙道氣二氧化碳捕集系統復合胺溶液旋流凈化方法，它包括對從再生塔輸出的貧二氧化碳的復合胺溶液進行液-固微旋流分離，以脫除其中夾帶的固體微粒并進一步濃縮固體微粒，對液-固微旋流分離處理后的復合胺溶液進行液-液微旋流分離，以脫除其中夾帶的機油并進一步濃縮機油。本發明還提供了實施該方法所用的裝置。本發明的方法和裝置工藝先進，連續運轉周期長，體積小，故障率低，提高了復合胺溶液的純度，降低了溶劑發泡的趨勢，保障了二氧化碳捕集裝置的高效運轉。
文檔編號B01D53/78GK102151477SQ20111008608
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者侯發宏, 葉寧, 張艷紅, 李劍平, 毛松柏, 汪華林, 范軼, 馬良 申請人:上海華暢環保設備發展有限公司, 南化集團研究院