一种催化解吸二氧化碳的解吸塔及系统的制作方法

1.本公开涉及二氧化碳捕集领域，具体地，涉及一种催化解吸二氧化碳的解吸塔及系统。


背景技术：

2.目前的低浓度二氧化碳捕集技术主要有化学吸收法、物理吸收法、物理吸附法、膜分离法、深冷分离法等，化学吸收法目前基本成熟，处于工业示范阶段，它利用化学试剂与co2之间的化学反应将co2从烟气中分离出来的方法，常用的化学药剂有单乙醇胺(mea)、二乙醇胺(dea)、甲基二乙醇胺(mdea)、复合胺、空间位阻胺等。常规的富液解吸方法有热解吸、膜法解吸、降压解吸，目前化学吸收法工业示范装置应用的都是热解吸法，它的原理是富液进入解吸装置，被加热至100℃以上，从而使co2充分解吸。主要设备是解吸塔，解吸塔内安装填料，以增加接触面积。常规的填料塔采用规整填料和散堆填料，一般的填料要求增加传热传质面积，填料的通量大且阻力小，填料的孔隙率高，比表面积大，表面也具有较好的润湿性能。
3.但现有技术面临的主要问题包括解吸再生过程中热耗高，进而影响大规模的推广应用。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种催化解吸二氧化塔的解吸塔及系统，该解吸塔可提高解吸反应的反应速率，降低有机胺吸收剂的解吸温度。
5.为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种催化解吸二氧化碳的解吸塔，该解吸塔包括富液进口、胺液出口、胺蒸汽进口、填料单元、胺液反应室以及反应搅拌装置；所述反应搅拌装置设置于所述胺液反应室，用于在胺液与填料接触反应中进行搅拌。
6.可选地，所述填料单元包括多个间隔设置的填料层；相邻的两个所述填料层的间距为1～6m。
7.可选地，所述填料单元包括第一填料层、第二填料层和第三填料层；每个所述填料层的顶部设置有填料压圈，每个所述填料层的底部设置有填料支撑件。
8.可选地，所述解吸塔包括液体分布器和滤网；所述液体分布器设置于所述填料单元的顶部；所述滤网设置于所述液体分布器的上部。
9.可选地，所述液体分布器为槽盘式液体分布器。
10.可选地，所述反应搅拌装置包括搅拌桨，所述解吸塔设有搅拌口，所述搅拌桨包括连接设置的搅拌杆和搅拌桨叶，所述搅拌杆由所述解吸塔的搅拌口由塔外部伸入塔内部以使搅拌桨叶位于解吸塔的胺液反应室内；所述搅拌杆的一部分位于解吸塔外部以连接电机。
11.可选地，所述胺液反应室的高度为0.5～5m，所述搅拌口设置在胺液反应室的塔壁上，所述搅拌口距离解吸塔下封头底部的高度距离为0.5～2m。
12.可选地，所述胺液反应室包括热虹吸回液口、闪蒸汽进口、煮沸器接口和胺蒸汽口；所述胺液出口、热虹吸回液口和所述胺蒸汽进口在胺液反应室的塔壁上依次纵向排列；
13.所述闪蒸汽进口与所述胺蒸汽口设置在同一水平方向上；
14.所述胺液出口高于所述胺蒸汽进口0.1～2m；所述热虹吸回液口高于所述胺蒸汽进口0.2～2m；
15.所述煮沸器接口设置在所述闪蒸汽进口的下部，距离所述闪蒸汽进口的距离为0.5～2m。
16.可选地，所述解吸塔设有搅拌口，所述搅拌口设置在所述胺蒸汽口的下方，间距为0.3～1m。
17.本公开第二方面提供一种催化解吸二氧化碳的系统，该系统包括本公开第一方面所述的解吸塔和煮沸器；所述煮沸器设有第一入口和第一出口；所述煮沸器的第一出口与所述解吸塔的胺蒸汽进口连通，所述煮沸器的第一入口与所述解吸塔的胺液出口连通；所述煮沸器被配置为向解吸塔提供热量；所述解吸塔被配置为使用填料对富co2胺液进行催化解吸。
18.通过上述技术方案，本公开的解吸塔在胺液反应室设置反应搅拌装置，有利于解吸塔内填料、催化剂与塔内富co2胺液的充分接触和反应，提高反应速率，降低反应壁垒，进一步提高解吸二氧化碳的解吸效果，解吸过程中需要的热量减少，降低有机胺吸收剂的解吸温度，使解吸温度由常规mea解吸法的105～120℃降至75～98℃，解吸温度明显降低。
19.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
21.图1是本公开提供的一种催化解吸二氧化碳的解吸塔的结构示意图。
22.图2是本公开提供的一种催化解吸二氧化碳的系统的结构示意图。
23.附图标记说明
24.1：丝网除沫器；2：液体分布器；3：填料压圈；4：填料单元；5：滤网；7：填料支撑件；8：反应搅拌装置；9：管式分布器；a：分级流进液口；a：富液进口；b：胺液出口；c：贫液出口；d：再生气出口；e：胺蒸汽进口；f：补液口；g：卸压口；h：胺蒸汽口；i：闪蒸汽进口；k：排污口；l：人孔；m：自动液位计接口；n：现场液位计接口；o：煮沸器接口；p：温度检测口；q：压力检测口；s：取样口；t：热虹吸回液口；u：烟气测试口；11：解吸塔；12：煮沸器；13：解吸塔进液口；14：催化剂进口；15：催化剂出口；16：外部蒸汽进口；17：冷凝水出口；18：煮沸器排污口。
具体实施方式
25.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
26.本公开第一方面提供一种催化解吸二氧化碳的解吸塔，该解吸塔包括富液进口a、胺液出口b、胺蒸汽进口e、填料单元4、胺液反应室以及反应搅拌装置8；反应搅拌装置8设置于胺液反应室，用于在胺液与填料接触反应中进行搅拌。
27.本公开的解吸塔包括反应搅拌装置，有利于胺液反应室内催化剂、填料与塔内富co2胺液的充分接触和反应，进一步提高解吸二氧化碳的解吸效果。
28.根据本公开的一种实施方式，填料单元4包括多个间隔设置的填料层；相邻的两个填料层的间距为1～6m。进一步的实施方式中，填料层包括第一填料层、第二填料层和第三填料层；每个填料层的顶部设置有填料压圈3，底部设置有填料支撑件7，填料层内装有填料。
29.根据本公开的一种实施方式，解吸塔包括液体分布器2和滤网5；液体分布器2设置于填料单元4的顶部；滤网5设置在液体分布器2的上部。进一步的实施方式中，液体分布器2为槽盘式液体分布器。一种实施方式中，滤网5的孔径可以根据催化剂和填料颗粒的粒径进行选择。上述的实施方式，有利于富co2胺液均匀分布在填料上，同时避免该填料层内填料漏出到其他填料层内，确保每一层填料层内富co2胺液与填料的充分接触。
30.根据本公开的一种实施方式，反应搅拌装置8包括搅拌桨，解吸塔设有搅拌口，搅拌桨包括连接设置的搅拌杆和搅拌桨叶，搅拌杆由解吸塔的搅拌口由塔外部伸入塔内部以使搅拌桨叶位于解吸塔的胺液反应室内；搅拌杆的一部分位于解吸塔外部以连接电机。进一步的实施方式中，胺液反应室的高度为0.5～5m，搅拌口设置在胺液反应室的塔壁上，搅拌口距离解吸塔下封头底部的高度距离为0.5～2m。
31.根据本公开的一种实施方式，解吸塔包括贫液出口c，贫液出口c设置在胺液反应室的下方，贫液出口c距离解吸塔下封头底部的高度距离为0.1～1m。
32.根据本公开的一种实施方式，胺液反应室包括热虹吸回液口t、闪蒸汽进口i、煮沸器接口o和胺蒸汽口h。
33.一种具体的实施方式中，胺液出口b、热虹吸回液口t和胺蒸汽进口e在胺液反应室的塔壁上依次纵向排列；闪蒸汽进口i与胺蒸汽口h设置在同一水平方向上；胺液出口b高于胺蒸汽进口e0.1～2m；热虹吸回液口t高于胺胺蒸汽进口e0.2～2m；煮沸器接口o设置在闪蒸汽进口i的下部，距离闪蒸汽进口i的距离为0.5～2m。上述的实施方式，有利于提高解吸二氧化碳的解吸效果，进一步降低有机胺吸收剂的解吸温度。
34.根据本公开的一种实施方式，解吸塔设有搅拌口，搅拌口设置在胺蒸汽口h的下方，间距为0.3～1m。
35.根据本公开的一种实施方式，解吸塔还包括丝网除沫器1、管式分布器9、分级流进液口a、再生气出口d、补液口f、卸压口g、排污口k、温度检测口p、压力检测口q、取样口s和烟气测试口u。丝网除沫器1设置在解吸塔顶部，以减少富co2胺液的挥发及再生气co2排出时携带富co2胺液，降低富co2胺液的损失。管式分布器9设置在填料单元4的上方，有利于富co2胺液在填料上的均匀分布。
36.本公开第二方面提供一种催化解吸二氧化碳的系统，如图2所示，该系统包括本公开第一方面的解吸塔11和煮沸器12；煮沸器12设有第一入口和第一出口；煮沸器12的第一出口与解吸塔11的胺蒸汽进口e连通，煮沸器12的第一入口与解吸塔11的胺液出口b连通；煮沸器12被配置为向解吸塔11提供热量；解吸塔11被配置为使用填料对富co2胺液进行催化解吸。
37.本公开涉及到的丝网除沫器和管式分布器为本领域常规结构的装置。本公开中涉及到的没有进行改进的装置结构，比如丝网除沫器、管式分布器、分级流进液口、再生气出
口、补液口、卸压口、排污口、温度检测口、压力检测口、取样口、烟气测试口、外部蒸汽进口和冷凝水出口。
38.采用本公开图2所示系统的具体工艺流程包括：外部蒸汽通过外部蒸汽进口16首先进入煮沸器12，随后解吸塔11内部分富co2胺液通过胺液出口b进入煮沸器12，通过间接换热，实现富co2胺液温度升高，随后间接换热后的胺蒸汽通过胺蒸汽进口e进入解吸塔11，解吸塔11内富co2胺液与填料在反应搅拌装置8的搅拌下充分接触反应，在催化剂的作用下解吸为贫液通过贫液出口c排出解吸塔11，解吸后的co2通过再生气出口d排出解吸塔11，煮沸器12中蒸汽冷凝变为冷凝水通过冷凝水出口17排出系统。
39.下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
40.实施例1
41.如图1所示，丝网除沫器1设置在解吸塔顶部，减少富co2胺液的挥发及再生气co2排出时携带富co2胺液，降低富co2胺液的损失，管式分布器9设置在每个填料层的上方，促进富co2胺液在填料上的均匀分布；填料单元4包括第一填料层、第二填料层和第三填料层；每个填料层的顶部设置有填料压圈3，底部设置有填料支撑件7，填料层内装有填料；相邻两个填料层的间距为1～6米；液体分布器2为槽盘式液体分布器，有利于富co2胺液在填料上均匀分布；滤网5设置在液体分布器2的上部，避免塔内填料的流动；反应搅拌装置8包括搅拌桨，解吸塔设有搅拌口，搅拌桨包括连接设置的搅拌杆和搅拌桨叶，搅拌杆由解吸塔的搅拌口由塔外部伸入塔内部以使搅拌桨叶位于解吸塔的胺液反应室内；搅拌杆的一部分位于解吸塔外部以连接电机；胺液反应室的高度为0.5～5m，搅拌口设置在胺液反应室的塔壁上，搅拌口距离解吸塔下封头底部的高度距离为0.5～2m；胺液出口b、热虹吸回液口t和胺蒸汽进口e在胺液反应室的塔壁上依次纵向排列；闪蒸汽进口i与胺蒸汽口h设置在同一水平方向上；胺液出口b高于胺蒸汽进口e0.1～2m；热虹吸回液口t高于胺蒸汽进口e0.2～2m；煮沸器接口o设置在闪蒸汽进口i的下部，距离闪蒸汽进口i的距离为0.5～2m；搅拌口设置在胺蒸汽口h的下方，间距为0.3～1m。
42.具体地，富co2胺液通过分级流进液口a和富液进口a进入解吸塔塔体，经过填料单元4进入胺液反应室，部分富co2胺液通过胺液出口b进入到煮沸器，通过间接换热后，胺蒸汽通过胺蒸汽进口e进入到解吸塔，通过反应搅拌装置8使胺液反应室内富co2胺液与催化剂、填料充分接触反应，沿着塔高度方向发生解吸，释放出的co2通过再生气出口d排出，解吸后的贫液通过贫液出口c排出。
43.实施例2
44.如图2所示，本公开提供的催化解吸二氧化碳的系统包括解吸塔11和煮沸器12，煮沸器12设有第一入口和第一出口；煮沸器12的第一出口与解吸塔11的胺蒸汽进口e连通，煮沸器12的第一入口与解吸塔11的胺液出口b连通；解吸塔11的具体结构与实施例1相同。采用本公开系统的具体工艺流程包括：外部蒸汽通过外部蒸汽进口16首先进入煮沸器12，随后解吸塔11内部分富co2胺液通过胺液出口b进入煮沸器12，通过间接换热，实现富co2胺液温度升高，随后间接换热后的胺蒸汽通过胺蒸汽进口e进入解吸塔11，解吸塔11内富co2胺液与填料在反应搅拌装置8的搅拌下充分接触反应，反应搅拌装置8可以为搅拌桨，同时在催化剂的作用下解吸为贫液通过贫液出口c排出解吸塔11，解吸后的co2通过再生气出口d排出解吸塔11，煮沸器12中蒸汽冷凝变为冷凝水通过冷凝水出口17排出系统。
45.本公开的解吸塔提高了解吸塔内填料、催化剂与胺液反应室内富co2胺液的充分接触和反应，提高反应速率，降低反应壁垒，进一步提高了解吸二氧化碳的解吸效果；解吸过程中的热量减少，降低有机胺吸收剂的解吸温度，使解吸温度由常规mea解吸法的105～120℃降至75～98℃，解吸温度明显降低。
46.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
47.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
48.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种催化解吸二氧化碳的解吸塔，其特征在于，该解吸塔包括富液进口(a)、胺液出口(b)、胺蒸汽进口(e)、填料单元(4)、胺液反应室以及反应搅拌装置(8)；所述反应搅拌装置(8)设置于所述胺液反应室，用于在胺液与填料接触反应中进行搅拌。2.根据权利要求1所述的解吸塔，其特征在于，所述填料单元(4)包括多个间隔设置的填料层；相邻的两个所述填料层的间距为1～6m。3.根据权利要求1所述的解吸塔，其特征在于，所述填料单元(4)包括第一填料层、第二填料层和第三填料层；每个所述填料层的顶部设置有填料压圈(3)，每个所述填料层的底部设置有填料支撑件(7)。4.根据权利要求1所述的解吸塔，其特征在于，所述解吸塔包括液体分布器(2)和滤网(5)；所述液体分布器(2)设置于所述填料单元(4)的顶部；所述滤网(5)设置于所述液体分布器(2)的上部。5.根据权利要求4所述的解吸塔，其特征在于，所述液体分布器(2)为槽盘式液体分布器。6.根据权利要求1所述的解吸塔，其特征在于，所述反应搅拌装置(8)包括搅拌桨，所述解吸塔设有搅拌口，所述搅拌桨包括连接设置的搅拌杆和搅拌桨叶，所述搅拌杆由所述解吸塔的搅拌口由塔外部伸入塔内部以使搅拌桨叶位于解吸塔的胺液反应室内；所述搅拌杆的一部分位于解吸塔外部以连接电机。7.根据权利要求6所述的解吸塔，其特征在于，所述胺液反应室的高度为0.5～5m，所述搅拌口设置在胺液反应室的塔壁上，所述搅拌口距离解吸塔下封头底部的高度距离为0.5～2m。8.根据权利要求1～7中任意一项所述的解吸塔，其特征在于，所述胺液反应室包括热虹吸回液口(t)、闪蒸汽进口(i)、煮沸器接口(o)和胺蒸汽口(h)；所述胺液出口(b)、热虹吸回液口(t)和所述胺蒸汽进口(e)在胺液反应室的塔壁上依次纵向排列；所述闪蒸汽进口(i)与所述胺蒸汽口(h)设置在同一水平方向上；所述胺液出口(b)高于所述胺蒸汽进口(e)0.1～2m；所述热虹吸回液口(t)高于所述胺蒸汽进口(e)0.2～2m；所述煮沸器接口(o)设置在所述闪蒸汽进口(i)的下部，距离所述闪蒸汽进口(i)的距离为0.5～2m。9.根据权利要求8所述的解吸塔，其特征在于，所述解吸塔设有搅拌口，所述搅拌口设置在所述胺蒸汽口(h)的下方，间距为0.3～1m。10.一种催化解吸二氧化碳的系统，其特征在于，该系统包括权利要求1～9中任意一项所述的解吸塔(11)和煮沸器(12)；所述煮沸器(12)设置有第一入口和第一出口；所述煮沸器(12)的第一出口与所述解吸塔(11)的胺蒸汽进口(e)连通，所述煮沸器(12)的第一入口与所述解吸塔(11)的胺液出口(b)连通；所述煮沸器(12)被配置为向解吸塔(11)提供热量；所述解吸塔(11)被配置为使用填料对富co2胺液进行催化解吸。

技术总结
本公开涉及一种催化解吸二氧化碳的解吸塔及系统，该解吸塔包括富液进口、胺液出口、胺蒸汽进口、填料单元、胺液反应室以及反应搅拌装置；所述反应搅拌装置设置于所述胺液反应室，用于在胺液与填料接触反应中进行搅拌。本公开的解吸塔有利于解吸塔内填料、催化剂与塔内富CO2胺液的充分接触和反应，提高反应速率，降低反应壁垒，进一步提高解吸二氧化碳的解吸效果，解吸过程中需要的热量少，降低有机胺吸收剂的解吸温度，使解吸温度由常规MEA解吸法的105～120℃降至75～98℃，解吸温度明显降低。低。低。


技术研发人员：王天堃 赵瑞 顾永正 黄艳
受保护的技术使用者：国电电力发展股份有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/9/16