一种闪蒸催化解吸装置以及二氧化碳捕集系统的制作方法

1.本实用新型涉及烟气处理技术领域，具体涉及一种闪蒸催化解吸装置以及二氧化碳捕集系统。


背景技术：

2.请参考图1，图1为一种二氧化碳捕集系统的示意图。
3.该二氧化碳捕集系统包括预处理塔1’、吸收塔2’、解吸塔3’、预处理塔循环泵4’、预处理循环液冷却器5’、富液泵6’、贫富液换热器7’、贫液泵8’、贫液冷却器9’、解吸塔冷却器10’、气液分离器11’、再沸器12’。
4.烟气首先进入到预处理塔1’中，在预处理塔1’中与预处理循环液冷却器5’中的冷却液进行换热降温，预处理塔循环泵4’维持冷却液的循环。降温后的烟气进入到吸收塔2’内，对二氧化碳予以吸收，吸收塔2’具有位于底部的吸收塔富液出口，解吸塔3具有解吸塔富液入口，吸收塔2’吸收二氧化碳后的富液由富液泵6’泵送至贫富液换热器7’，与由贫液泵8’泵送的解吸塔3’排出的高温贫液进行换热，加热升温后的富液进入到解吸塔3’中进行催化解吸，在贫富液换热器7’中降温的贫液再经过贫液冷却器9’进一步降温然后进入到吸收塔2’内。解吸塔3’的气体经过解吸塔冷却器10’冷却后进入气液分离器11’，分离后的气体排出，液体重新进入到解吸塔3’中。还设置有再沸器12’，解吸塔3’下部的贫液还可以通过再沸器12’换热，并再次回到解吸塔3’中。
5.然而，上述二氧化碳捕集系统的再生方式单一、再生能耗较高。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种闪蒸催化解吸装置以及二氧化碳捕集系统，再生能耗得以降低。
7.本技术还提供一种闪蒸催化解吸装置，包括罐体，所述罐体内依次布置有集液区、催化解吸区以及排液区，所述催化解吸区包括催化剂模块，所述罐体设置有入液口、出液口以及气体出口，所述入液口连通所述集液区，所述出液口连通所述排液区。
8.在一种具体实施方式中，所述催化解吸区包括至少两个依次布置的催化解吸分区，相邻所述催化解吸分区具有连通通道。
9.在一种具体实施方式中，所述催化解吸区包括多个隔板，相邻所述隔板和所述罐体围合形成所述催化解吸分区。
10.在一种具体实施方式中，所述催化解吸区具有供富液流入的进口以及流出的出口，且至少一个所述催化解吸区的进口和出口中的一者位于上侧，另一者位于下侧。
11.在一种具体实施方式中，所述进口位于上侧、所述出口位于下侧的所述催化解吸分区，其下游的所述隔板的高度高于上游的所述隔板的高度，且所述连通通道设置在下游所述隔板的底部。
12.在一种具体实施方式中，下游所述隔板的高度为上游所述隔板的高度的1.2倍或
以上。
13.在一种具体实施方式中，所述连通通道设置有缓冲格栅。
14.在一种具体实施方式中，所述入液口设置有进液组件，所述进液组件包括进液管和多个喷嘴。
15.本技术还提供一种二氧化碳捕集系统，包括吸收塔和解吸塔，所述吸收塔包括吸收塔富液出口，所述解吸塔包括解吸塔富液入口、解吸塔贫液出口以及解吸塔气体出口，所述吸收塔富液出口和所述解吸塔富液入口之间设置有闪蒸催化解吸装置，所述闪蒸催化解吸装置为上述任一项所述的闪蒸催化解吸装置，所述入液口连通所述吸收塔富液出口，所述出液口连通所述解吸塔富液入口。
16.在一种具体实施方式中，还包括解吸塔冷却器，所述解吸塔的解吸塔气体出口和所述闪蒸催化解吸装置的所述气体出口均连通所述解吸塔冷却器；和/或，还包括富液泵和贫富液换热器，所述吸收塔富液出口依次通过所述富液泵、所述贫富液换热器连通所述闪蒸催化解吸装置的入液口。
17.本技术中的闪蒸催化解吸装置，在具有闪蒸功能的罐体中放置催化剂模块，在闪蒸的过程中实现部分富液解吸再生，实现无需额外的热量引入便可对富液进行预解吸，即可和闪蒸有效结合，达到较好的富液预解吸效果，从而降低系统再生能耗。故，从另一个角度而言，在达到同样效果的再生解吸前提下，本技术中的方案可以降低对解吸塔的负荷要求，降低成本。而且，本技术是充分利用罐体的空间提高催化效率，无需占用其他空间或者在系统之外添加其他部件，即可实现富液平均co2载荷大幅降低。另外，罐体中催化剂模块相较于结构复杂的解吸塔，维修、更换也更为简单，闪蒸催化解吸装置中的温度、压力低于解吸塔的温度、压力，罐体中的温度和压力均更利于催化剂模块充分发挥其催化效果。
附图说明
18.图1为一种二氧化碳捕集系统的示意图；
19.图2为本技术实施例中二氧化碳捕集系统的示意图；
20.图3为图2中闪蒸催化解吸装置的示意图。
21.图1-3中附图标记说明如下：
[0022]1’
、预处理塔；2’、吸收塔；3’、解吸塔；4’、预处理塔循环泵；5’、预处理循环液冷却器；6’、富液泵；7’、贫富液换热器；8
’‑
贫液泵；9
’‑
贫液冷却器；10
’‑
解吸塔冷却器；11
’‑
气液分离器；12
’‑
再沸器。
[0023]
1、预处理塔；
[0024]
2、吸收塔
[0025]
3、解吸塔；
[0026]
4、预处理塔循环泵；
[0027]
5、预处理循环液冷却器；
[0028]
6、富液泵；
[0029]
7、贫富液换热器；
[0030]
8、闪蒸催化解吸装置；8-0、罐体；8-0-1、可视窗；8-0-2、安全阀；8-0-3、压力表接口；8-1-1、进液管；8-1-2、喷嘴；8-2、出气口；8-3、集液区；8-3-1、第一隔板；8-4、催化解吸
区；8-4-1、催化剂模块；8-4-2、第二隔板；8-4-3、缓冲格栅；8-4-4、第三隔板；8-5、排液区；8-6、排液管；
[0031]
9-贫液冷却器；
[0032]
10-解吸塔冷却器；
[0033]
11-气液分离器；
[0034]
12-再沸器；
[0035]
13-贫液泵。
具体实施方式
[0036]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0037]
请参考图2、3，图2为本技术实施例中二氧化碳捕集系统的示意图；图3为图2中闪蒸催化解吸装置的示意图。
[0038]
该实施例中的二氧化碳捕集系统包括预处理塔1、吸收塔2、解吸塔3。烟气首先进入到预处理塔1中，预处理塔1的顶部烟道出口连接吸收塔2的烟气入口，预处理塔1主要对烟气进行降温，如图2所示，二氧化碳捕集系统还包括预处理循环泵4、预处理循环液冷却器5，预处理塔1的底部设置循环液出口，循环液出口连接预处理循环泵4的进口，预处理循环泵4的出口连接预处理循环液冷却器5的循环冷却液进口，预处理循环液冷却器5的循环冷却液出口连接预处理塔1的喷淋层接口，可以向预处理塔1内喷射冷却液，对烟气进行降温，温度升高后的冷却液从预处理塔1的循环液出口回到预处理循环泵4，再次循环上述过程。
[0039]
经预处理塔1降温处理后的烟气进入到吸收塔2内，对二氧化碳予以吸收，吸收塔2具有位于底部的吸收塔富液出口，解吸塔3具有解吸塔富液入口，吸收塔2吸收二氧化碳后的富液输出至解吸塔3中进行催化解吸。具体地，二氧化碳捕集系统还包括富液泵6和贫富液换热器7，解吸塔3的底部设置有解吸塔贫液出口，解吸塔贫液出口排出的高温贫液在贫富液换热器7中与来自吸收塔2的富液进行换热，降温后的贫液在贫液冷却器9中进一步降温(例如可以降温至40℃左右)后，再次进入到吸收塔2中参与吸收二氧化碳。
[0040]
需要强调的是，本实施例中，在吸收塔富液出口和解吸塔富液入口之间设置有闪蒸催化解吸装置8，即从贫富液换热器7经与高温贫液换热后升温的富液在进入到解吸塔3之前，会先进入到闪蒸催化解吸装置8中，经闪蒸、预催化解吸后，再进入到解吸塔3中进行催化解吸。
[0041]
如图3所示，该实施例中的闪蒸催化解吸装置8包括罐体8-0，罐体8-0内依次布置有集液区8-3、催化解吸区8-4以及排液区8-5，催化解吸区8-4包括催化剂模块8-4-1，罐体8-0设置有入液口、出液口以及出气口8-2，入液口连通集液区8-3，出液口连通排液区8-5，图3中出液口设置有排液管8-6，用于排出液体。其中，入液口连通吸收塔2的吸收塔富液出口，具体地，上述的吸收塔2的吸收塔富液出口通过富液泵6、贫富液换热器7后连通闪蒸催化解吸装置8的入液口，闪蒸催化解吸装置8的出液口连通解吸塔2的解吸塔富液入口，即来自吸收塔2的富液在闪蒸催化解吸装置8中进行闪蒸、催化解吸后再进入到解吸塔3中进行进一步的催化解吸。
[0042]
富液先进入到闪蒸催化吸收装置8的集液区8-3，降压后积聚在集液区8-3，集液区
8-3的富液流入催化解吸区8-4，催化解吸液再流向排液区8-5，最后从排液区8-5排出，流向解吸塔3。具体地，富液可以经入液口流入集液区8-3，经过催化解吸区8-4催化解吸后的富液从排液管8-6排出至解吸塔3，分离解吸出的一部分二氧化碳可从出气口8-2排出。
[0043]
如此设置，一方面，在具有闪蒸功能的罐体8-0中放置催化剂模块8-4-1，在闪蒸的过程中实现部分富液解吸再生，实现无需额外的热量引入便可对富液进行预解吸，即可和闪蒸有效结合，达到较好的富液预解吸效果，从而降低系统再生能耗。可知，背景技术中的解吸塔3’的解吸方式单一，二氧化碳捕集技术中的有机胺吸收剂溶液在再生过程中，需要一定的温度和压力，又需要对所有富液进行再生，再生能耗高，需要较高的填料高度、再生温度和压力以保证整个解吸塔3’的再生效果，势必对解吸塔3’的材质和制造提出更高的要求，造成投资成本的增加。故，从另一个角度而言，在达到同样效果的再生解吸前提下，本实施例中的方案可以降低对解吸塔3的负荷，降低成本。而且，本实施例中实现预解吸和解吸塔3的催化解吸组合，以提高催化解吸的效率和能力，是充分利用罐体8-0的空间提高催化效率，无需占用其他空间或者在系统之外添加其他部件，即可实现富液平均co2载荷大幅降低，有效减少蒸汽用量。
[0044]
另外，罐体8-0中催化剂模块8-4-1相较于结构复杂的解吸塔3，维修、更换也更为简单；此外，闪蒸催化解吸装置8中的温度、压力低于解吸塔3的温度、压力，罐体8-0中的温度和压力均更利于催化剂模块8-4-1充分发挥其催化效果。
[0045]
作为进一步的方案，催化解吸区8-4可以包括至少两个依次布置的催化解吸分区，相邻催化解吸分区具有连通通道。设置多个催化解吸分区，这样富液可以依次在每个催化解吸区8-4中进行催化解吸，提高富液在每个催化解吸分区中与催化剂模块8-4-1接触的程度，提高催化解吸效率。从每个催化解吸分区流出的富液可以从连通通道进入到相邻的下游的催化解吸分区。
[0046]
具体地，催化解吸区8-4可以包括多个隔板，相邻隔板之间形成催化解吸分区，这样形成催化解吸分区的方式较为简单，对罐体8-0的改动较小，设计成本较低。如图3所示，催化解吸区8-4设置三个隔板，分别是第一隔板8-3-1、第二隔板8-4-2、第三隔板8-4-4，第一隔板8-3-1和罐体8-0围合形成集液区8-3，第一隔板8-3-1、第二隔板8-4-2以及罐体8-0围合形成第一催化解吸分区8-4-a，第二隔板8-4-2、第三隔板8-4-4以及罐体8-0围合形成第二催化解吸分区8-4-b，第三隔板8-4-4和罐体8-0围合形成排液区8-5。此时，集液区8-3、催化解吸区8-4、排液区8-5的上方是连通的空间，各区域排出的气体可以从一个出气口8-2排出。可知，各区域为相互封闭设置也可以，由隔板分隔、上方连通的方式较为简单，且布置一个出气口8-2即可。
[0047]
此外，催化解吸分区包括供富液流入的进口以及流出的出口，则至少一个催化解吸分区的进口和出口中的一者位于上侧，另一者位于下侧。这样，富液只能从催化解吸分区的上侧进入、下侧流出，或者是从下侧进入、上侧流出，从而利于富液和催化剂模块8-4-1的充分接触，提高催化解吸的效果。这里将闪蒸催化解吸装置8中的液体仍定义为富液，实际上，在经过闪蒸、催化解吸后的富液浓度相较于吸收塔2显然已经得以降低，降低后的富液在解吸塔3中最终完成催化解吸，得到浓度相对较低的贫液。
[0048]
针对图3中的示例，可以看出，富液在集液区8-3积聚到的高度到达第一隔板8-3-1的高度后，可以越过第一隔板8-3-1进入到第一催化解吸分区8-4-a中，即第一催化解吸分
区8-4-a的入口位于上侧，富液在第一催化解吸分区8-4-a中从上向下地流动，然后从第二隔板8-4-2底部的连通通道流入到第二催化解吸分区8-4-b，连通通道为第一催化解吸分区8-4-a的出口，也是第二催化解吸分区8-4-b的入口，富液在第二催化解吸分区8-4-b中由下向上地流动，并最终越过第三隔板8-4-4排出至排液区8-5中。
[0049]
另外，对于进口位于上侧、出口位于下侧的催化解吸分区，其下游的隔板的高度高于上游的隔板的高度，且连通通道设置在下游隔板的底部，连通通道可以是下游隔板设置的通孔、缺口，也可以是下游隔板的底部高度低于罐体8-0的高度，凡是可以实现隔板两侧连通的结构都可以作为连通通道，此处不再一一例举。如图3所示，第一催化解吸分区8-4-a的第一隔板8-3-1为位于上游的隔板，第二隔板8-4-2为位于下游的隔板，第二隔板8-4-2的高度高于第一隔板8-3-1的高度，这样，可以防止富液不向下流动而是直接越过第二隔板8-4-2进入到第二催化解吸分区8-4-b，也可以防止第二催化解吸分区8-4-b内的富液往回回流到第一催化解吸分区8-4-a内。
[0050]
具体地，上述的下游隔板的高度可以为上游隔板的高度的1.2倍或以上。图3中，第二隔板8-4-2的高度为第一隔板8-3-1高度的1.2倍或以上，以保证富液按照预定的方向和顺序流动。
[0051]
另外，本实施例中，相邻催化解吸分区之间的连通通道可以设置有缓冲格栅8-4-3。缓冲格栅8-4-3可以使富液在向下游的催化解吸分区流动时，流速平稳、流量分配更为均匀，利于催化解吸的进行。
[0052]
详细地，如图3所示，闪蒸催化解吸装置8的罐体8-0的入液口设置有进液组件8-1，进液组件8-1包括进液管8-1-1和多个喷嘴8-1-2，富液可以从进液管8-1-1流入，并经过多个喷嘴8-1-2向罐体8-0的集液区8-3喷洒，多个喷嘴8-1-2设置在集液区8-3的上方，这样，富液喷洒均匀，利于富液中的二氧化碳更好地从液态中分离，并从出气口流出。
[0053]
请继续参考图3，闪蒸催化解吸装置8的罐体8-0上可以设置可视窗8-0-1，便于观测到罐体8-0内部的工作情况。罐体8-0上还可以设置安全阀8-0-2，以确保内部的压力安全，相应地，罐体8-0还可以设置压力表接口8-0-3，以便监测罐体8-0内部的压力。
[0054]
如图2所示，本实施例的二氧化碳捕集系统还包括贫液泵13，贫液泵13和吸收塔3底部的吸收塔贫液出口连接，用于泵送贫液至贫富液换热器7，以便和来自富液泵6的富液进行换热。
[0055]
二氧化碳捕集系统还可以包括解吸塔冷却器10和气液分离器11，解吸塔冷却器10的气体入口连接解吸塔3顶部的解吸塔气体出口和闪蒸催化解吸装置8的出气口8-2，气体在解吸塔冷却器10中冷却后，可以进入到气液分离器11中进行分离，分离出的气体从气液分离器11的出气口排出，分离出的液体可以从气液分离器11的出液口排出，并重新进入到解吸塔3中参与催化解吸。
[0056]
另外，该实施例中的二氧化碳捕集系统还可以包括再沸器12，解吸塔3中下部的贫液可与再沸器12的贫液接口连接，高温的贫液可以通过再沸器12实现热量的回收利用，然后再次回到解吸塔3中。
[0057]
本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进
和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种闪蒸催化解吸装置，其特征在于，包括罐体，所述罐体内依次布置有集液区、催化解吸区以及排液区，所述催化解吸区包括催化剂模块，所述罐体设置有入液口、出液口以及气体出口，所述入液口连通所述集液区，所述出液口连通所述排液区。2.根据权利要求1所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述催化解吸区包括至少两个依次布置的催化解吸分区，相邻所述催化解吸分区具有连通通道。3.根据权利要求2所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述催化解吸区包括多个隔板，相邻所述隔板和所述罐体围合形成所述催化解吸分区。4.根据权利要求3所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述催化解吸区具有供富液流入的进口以及流出的出口，且至少一个所述催化解吸区的进口和出口中的一者位于上侧，另一者位于下侧。5.根据权利要求4所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述进口位于上侧、所述出口位于下侧的所述催化解吸分区，其下游的所述隔板的高度高于上游的所述隔板的高度，且所述连通通道设置在下游所述隔板的底部。6.根据权利要求5所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，下游所述隔板的高度为上游所述隔板的高度的1.2倍或以上。7.根据权利要求2-6任一项所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述连通通道设置有缓冲格栅。8.根据权利要求1-6任一项所述的闪蒸催化解吸装置，其特征在于，所述入液口设置有进液组件，所述进液组件包括进液管和多个喷嘴。9.一种二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括吸收塔和解吸塔，所述吸收塔包括吸收塔富液出口，所述解吸塔包括解吸塔富液入口、解吸塔贫液出口以及解吸塔气体出口，所述吸收塔富液出口和所述解吸塔富液入口之间设置有闪蒸催化解吸装置，所述闪蒸催化解吸装置为权利要求1-8任一项所述的闪蒸催化解吸装置，所述入液口连通所述吸收塔富液出口，所述出液口连通所述解吸塔富液入口。10.根据权利要求9所述的二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括解吸塔冷却器，所述解吸塔的解吸塔气体出口和所述闪蒸催化解吸装置的所述气体出口均连通所述解吸塔冷却器；和/或，还包括富液泵和贫富液换热器，所述吸收塔富液出口依次通过所述富液泵、所述贫富液换热器连通所述闪蒸催化解吸装置的入液口。

技术总结
本申请公开一种闪蒸催化解吸装置以及二氧化碳捕集系统，闪蒸催化解吸装置包括罐体，所述罐体内依次布置有集液区、催化解吸区以及排液区，所述催化解吸区包括催化剂模块，所述罐体设置有入液口、出液口以及气体出口，所述入液口连通所述集液区，所述出液口连通所述排液区。该方案使得二氧化碳捕集系统的再生能耗得以降低。得以降低。得以降低。


技术研发人员：叶凯 巫毅飞 庄烨 张翼 赵亚飞 郑芳
受保护的技术使用者：福建龙净环保股份有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/8/8