專利名稱：一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電站鍋爐煙氣中二氧化碳的減排及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種捕集電站煙氣中二氧化碳的方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)，人類所面臨的最大挑戰(zhàn)之一為大量排放的溫室氣體所造成的 “溫室效應(yīng)”，由此引起全球變暖、氣候變化以及對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面產(chǎn)生綜合影響的全球性的環(huán)境問(wèn)題。二氧化碳是有機(jī)物質(zhì)及石化燃料燃燒的主要產(chǎn)物，同時(shí)也被認(rèn)為是造成溫室效應(yīng)及全球變暖的主要成分之一，約占溫室氣體的2/3。目前，全球每年的二氧化碳排放量，2010年升至306億噸，我國(guó)已成為二氧化碳排放第一大國(guó)，而且排放量還在不斷增加。2009年11月，我國(guó)對(duì)世界莊嚴(yán)承諾到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40% 45%。而電站煙氣是CO2長(zhǎng)期穩(wěn)定集中的排放源，是(X)2減排的重中之重，開(kāi)發(fā)電站煙氣(X)2減排新技術(shù)與裝置，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展免受碳排放指標(biāo)的影響，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益巨大。CO2捕集方法有多種，工業(yè)應(yīng)用較多的是化學(xué)吸收法，其原理是煙氣中的CO2與化學(xué)溶劑發(fā)生反應(yīng)而被吸收，吸收(X)2達(dá)到平衡的化學(xué)溶劑變成富液，富液進(jìn)入再生塔加熱分解放出(X)2氣體而變?yōu)樨氁海氁涸偃パh(huán)吸收煙氣中的CO2,如此通過(guò)吸收溶液在吸收塔和再生塔中循環(huán)運(yùn)行，煙氣中的CO2得到分離提純被捕集下來(lái)。目前用醇胺溶液吸收(X)2 的化學(xué)吸收法應(yīng)用最廣，主要有MEA、MDEA及混合有機(jī)胺等吸收劑。實(shí)際工程已經(jīng)證明，在化工領(lǐng)域應(yīng)用近二十年的醇胺溶液吸收法，雖然吸收速度快、吸收能力強(qiáng)，但用在電站煙氣時(shí)，普遍存在下列缺陷(1)醇胺氧化降解起泡影響設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，溶液損耗也較大； (2)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；C3)MEA的濃度通常在20%以下，吸收(X)2的量有限，再生能耗高；以上原因造成采用醇胺溶液回收二氧化碳的成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法及其設(shè)備，該方法具有捕集效率高、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于它包括如下步驟1)按有機(jī)胺與離子液體的摩爾比為(1 1.1) 1，將有機(jī)胺、離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為20 40wt% ；以有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為(X)2吸收劑，將復(fù)合吸收劑水溶液均勻噴射到經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后的電站鍋爐尾部煙氣中，使向上運(yùn)動(dòng)的煙氣與向下噴射的復(fù)合吸收劑水溶液充分逆向接觸，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑發(fā)生氣液兩相化學(xué)反應(yīng)而被吸收，復(fù)合吸收劑吸收(X)2的機(jī)理如下所示；(A-有機(jī)胺；B-離子液體；下面反應(yīng)式并不代表實(shí)際的反應(yīng)過(guò)程，其中包含物理吸附和化學(xué)吸收)；A+C02 — A · CO2B+CO2 ^ B · CO2控制液氣比在5 25L/m3的范圍，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度可優(yōu)選在40 55°C的范圍，反應(yīng)壓力為0. 01 IOatm ；這樣，復(fù)合吸收劑水溶液可以在合適的溫度和壓力下與煙氣中的(X)2發(fā)生充分完全的反應(yīng)，生成富含A · CO2和B · CO2的液體；2)吸收了 CO2的富含A ·· CO2的兩種物質(zhì)，通過(guò)自身的凝聚，經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；富含A · (X)2和B -CO2的液體處于下層，復(fù)合吸收劑水溶液處于上層，然后將下層溶液分離出來(lái)，得到富含A · CO2和B · CO2的混合液體；分離出來(lái)的富含A · CO2和B · CO2的混合液體經(jīng)過(guò)換熱，富含A · CO2和B · CO2的混合液體中被復(fù)合吸收劑水溶液溶解或吸附的部分(X)2氣體就蒸發(fā)出來(lái)，得到換熱出來(lái)富含A · CO2和B · CO2的混合液體；3)將換熱出來(lái)富含A · CO2和B · CO2的混合液體進(jìn)行加熱解析處理，化學(xué)吸收的 CO2被解析出來(lái)，再生獲得高濃度(X)2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為A · CO2 ^ A+C02 個(gè)A+B · CO2 — A · C02+B — A+B+C02 個(gè)4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液送回至步驟1)中，作為(X)2吸收劑繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)步驟幻所分離出的高濃度CO2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；6)對(duì)步驟幻冷卻處理的高濃度CO2氣體進(jìn)行氣液分離處理，脫除其中的凝結(jié)水份，獲得純度彡99%的CO2氣體(高純度CO2氣體)；7)將步驟6)所得高純度CO2氣體進(jìn)一步干燥(干燥溫度為110°C，時(shí)間為0. 1 5min)，再經(jīng)過(guò)壓縮和冷凝處理，將其變成液態(tài)，制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。在上述步驟1)中，離子液體可為傳統(tǒng)離子液體、功能化離子液體、聚合離子液體中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。傳統(tǒng)離子液體包含咪唑鹽類、吡咯鹽類、吡啶鹽類、銨鹽類、磺酸鹽類離子液體中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。所述的功能化離子液體為引入氨基的離子液體。所述的傳統(tǒng)離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽等中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。所述的引入氨基離子液體為1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽、1_(3丙胺基)-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽等中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑鄰苯甲磺酰亞胺鹽、聚 1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亞胺鹽和聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽等中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。在上述步驟1)中，有機(jī)胺為乙醇胺(MEA)、N_甲基二乙醇胺(MDEA)等醇胺類中的任意一種或任意二種以上(含二種)的混合，任意二種以上(含二種)混合時(shí)為任意配比。在上述步驟3)中，加熱解析處理是在溫度80 110°C、壓力0.01 IOatm下解析， 解析時(shí)間為1 5min，A · CO2首先迅速分解，即A · CO2分解生成A，并釋放出C02，B · CO2在此條件下不易釋放出CO2 ；由于A在溶液中將很容易奪取吸收B · CO2中的(X)2生成A · CO2, 接著A · CO2繼續(xù)分解釋放出C02。在上述步驟幻中，進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度(X)2氣體冷卻處理至20 35°C的最佳溫度范圍，冷卻時(shí)間為1 5min。這樣，可以使其中絕大部分的水蒸汽凝結(jié)出來(lái)，然后返回解析塔循環(huán)利用。實(shí)現(xiàn)上述方法的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的設(shè)備，它包括吸收塔 1、斜板澄清池7、再生塔22、氣液分離器19、干燥器18、壓縮機(jī)17和冷凝器16 ；吸收塔1底部的富液自流入斜板澄清池7進(jìn)行分層，氣液分離器19的氣體出口依次與干燥器18、壓縮機(jī)17、冷凝器16和液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存槽15串連連接；其特征在于斜板澄清池7的底流出口通過(guò)管道與第二換熱器23的第一介質(zhì)(混合凝聚液) 輸入口相連通(進(jìn)行第一次升溫)，所述的管道上設(shè)有富液泵8，斜板澄清池7的上清液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通；循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸出口通過(guò)管道與吸收塔1內(nèi)的噴淋層2的噴淋管相連通，所述管道上設(shè)有吸收液循環(huán)泵9 ；第二換熱器23的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸出口通過(guò)管道與第一換熱器21的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸入口相連通(進(jìn)行第二次升溫)，第一換熱器21的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸出口通過(guò)管道與再生塔22上部的進(jìn)口相連通，第二換熱器23頂部的氣體釋放口通過(guò)管道與第一換熱器21和冷卻器20之間相連的管道相連通，再生塔22上部的氣體出口通過(guò)管道與第一換熱器21的第二介質(zhì)(氣體，加熱第一介質(zhì))輸入口相連通，第一換熱器21的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與冷卻器20的輸入口相連通，冷卻器20的輸出口通過(guò)管道與氣液分離器19的進(jìn)口相連；再生塔22下部的液體出口通過(guò)管道與第二換熱器23的第二介質(zhì)輸入口相連通， 所述管道上設(shè)有貧液泵13，第二換熱器23的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱 10的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有過(guò)濾器M ；氣液分離器19的凝結(jié)液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通；用于儲(chǔ)存復(fù)合吸收劑水溶液的溶液儲(chǔ)箱12通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有溶液泵11。所述的吸收塔1為氣動(dòng)鼓泡塔，在吸收塔1下部的煙氣進(jìn)口 6和吸收塔1頂部的煙氣出口 27之間的吸收塔1內(nèi)自下而上依次設(shè)置有篩板5、氣動(dòng)鼓泡層4、填料層3和除霧裝置沈，吸收塔1內(nèi)還設(shè)有噴淋層2，噴淋層2共設(shè)置有2 4根噴淋管，每根噴淋管上設(shè)有多個(gè)噴嘴(噴淋頭)25，篩板5的圓形通孔面積與板面積之比率為30 40%，除霧裝置 26由上、下二層除霧濾網(wǎng)和位于上、下二層除霧濾網(wǎng)之間的清洗噴淋部件構(gòu)成。
本發(fā)明具有以下突出效果1、采用有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液，二氧化碳的脫除效率比有機(jī)胺法高10% ；兩種物質(zhì)都吸收或吸附二氧化碳，單位體積內(nèi)吸附或吸收的二氧化碳，且通過(guò)再生塔內(nèi)部的傳遞促分解作用，可以快速將二氧化碳?xì)怏w全部再生釋放；該方法具有捕集效率高的特點(diǎn)。2、并且此復(fù)合吸收劑水溶液生成物易相互凝聚，與水形成不同液體層，飽含二氧化碳的的生成物液體層部分被分離出來(lái)進(jìn)入再生塔再生，減少了水溶液進(jìn)入再生塔內(nèi)部， 從而大量減少了系統(tǒng)能耗；3、經(jīng)第二換熱器(貧富液換熱器)后，富液中被復(fù)合吸收劑溶解或吸附的部分氣體就被貧液加熱蒸發(fā)出來(lái)，減少了進(jìn)入再生塔中加熱富液的質(zhì)量，從而減少能耗；同時(shí)從吸收塔出來(lái)的低溫富液經(jīng)再生塔底部的高溫貧液、頂部的高溫二氧化碳?xì)怏w兩次加熱，提高富液的溫度，進(jìn)一步的減少系統(tǒng)能耗；頂部高溫二氧化碳?xì)怏w經(jīng)富液的換熱降溫，減少了其后的冷卻器的冷卻水耗，再次減少能耗。4、該方法工藝流程簡(jiǎn)單，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行成本低。本發(fā)明克服了有機(jī)胺法設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、再生能耗高、利用離子液體幾乎沒(méi)有蒸汽壓的優(yōu)點(diǎn)減少了單純有機(jī)胺作為吸收劑的易損耗等缺點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-吸收塔，2-噴淋層，3-填料層，4-氣動(dòng)鼓泡層，5-篩板，6-煙氣進(jìn)口， 7-斜板澄清池，8-富液泵，9-吸收液循環(huán)泵，10-循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱，11-溶液泵，12-溶液儲(chǔ)箱，13-貧液泵，14-再沸器，15-液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存槽，16-冷凝器，17-壓縮機(jī)，18-干燥器， 19-氣液分離器，20-冷卻器，21-第一換熱器，22-再生塔，23-第二換熱器(貧富液換熱器)，24-過(guò)濾器，25-噴嘴，26-除霧裝置，27-煙氣出口。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1 一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，它包括如下步驟1)按有機(jī)胺與離子液體的摩爾比為1.01 1，將有機(jī)胺、離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為20wt% ；所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體中的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；所述的有機(jī)胺為乙醇胺(MEA)；以有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為(X)2吸收劑，將復(fù)合吸收劑水溶液均勻噴射到經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后的電站鍋爐尾部煙氣中，使向上運(yùn)動(dòng)的煙氣與向下噴射的復(fù)合吸收劑水溶液充分逆向接觸，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑發(fā)生氣液兩相化學(xué)反應(yīng)而被吸收；控制液氣比為20L/m3 (液指復(fù)合吸收劑水溶液，氣指煙氣)，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度為50°C的范圍，吸收塔入口壓力為1. htm;這樣，復(fù)合吸收劑水溶液可以在合適的溫度和壓力下與煙氣中的(X)2發(fā)生充分完全的反應(yīng)，生成富含A -CO2和B -CO2 的液體，A為有機(jī)胺；B為功能化離子液體；2)吸收了 CO2的富含A ·· CO2的兩種物質(zhì)，通過(guò)自身的凝聚，經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；富含A · (X)2和B -CO2的液體處于下層，復(fù)合吸收劑水溶液處于上層，然后將下層溶液分離出來(lái)；3)將分離出來(lái)富含A · CO2和B · CO2的液體進(jìn)行加熱解析處理，行加熱解析處理是在溫度100°c、再生塔出口壓力0. 3atm下(加熱時(shí)間為2min) ,A-CO2首先迅速分解，即 A · CO2分解生成A，并釋放出C02，B · CO2在此條件下不易釋放出CO2 ；由于A在溶液中將很容易奪取吸收B · CO2中的(X)2生成A · CO2，接著A · CO2繼續(xù)分解釋放出(X)2 ；再生獲得高濃度ω2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液送回至步驟1)中，作為(X)2吸收劑繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)步驟幻所分離出的高濃度0)2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度CO2氣體冷卻處理至30°C (冷卻時(shí)間為 1. 5min)；這樣，可以使其中絕大部分的水蒸汽凝結(jié)出來(lái)，然后返回解析塔循環(huán)利用；6)對(duì)步驟幻冷卻處理的高濃度(X)2氣體經(jīng)過(guò)氣液分離器，進(jìn)行氣液分離處理，將凝結(jié)的水蒸汽分離出去，獲得純度高于99%的(X)2氣體；7)將步驟6)所得高純度(X)2氣體進(jìn)一步干燥(干燥溫度為110°C，時(shí)間為2min)， 再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮和換熱冷凝處理至20°C、7htm，將其變成液態(tài)CO2,即可制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣CO2含量12% (體積，以下相同)，吸收塔出口煙氣CO2含量0.7% (體積，以下相同)，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。如圖1所示，實(shí)現(xiàn)上述方法的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的設(shè)備， 它包括吸收塔1、斜板澄清池7、第二換熱器23、第一換熱器21、再生塔22、氣液分離器19、 干燥器18、壓縮機(jī)17和冷凝器16 ；吸收塔1為氣動(dòng)鼓泡塔，吸收塔1的上部為填料層、中部為氣動(dòng)鼓泡層、下層為篩板；再生塔22為篩板塔；在吸收塔1下部的煙氣進(jìn)口 6和吸收塔1頂部的煙氣出口 27之間的吸收塔1內(nèi)自下而上依次設(shè)置有篩板5、氣動(dòng)鼓泡層4、填料層3和除霧裝置沈，吸收塔1內(nèi)還設(shè)有噴淋層2，噴淋層2共設(shè)置有2 4根噴淋管(圖1中為3根，第一根位于篩板5的上方，第二根位于氣動(dòng)鼓泡層4的上方，第三根位于填料層3的上方)，每根噴淋管上設(shè)有多個(gè)噴嘴(噴淋頭)25 (具體數(shù)量根據(jù)流量確定，一般每根噴淋管上設(shè)2-20個(gè)噴嘴)，篩板5的圓形通孔面積與板面積之比率為30 40%，除霧裝置沈由上、下二層除霧濾網(wǎng)和位于上、下二層除霧濾網(wǎng)之間的清洗噴淋部件構(gòu)成，以完全清除煙氣中夾帶的復(fù)合吸收劑液滴；吸收塔1底部的富液出口通過(guò)管道與斜板澄清池7的輸入口相連通，吸收塔1底部的富液自流入斜板澄清池7進(jìn)行分層，在斜板澄清池7內(nèi)上清液(為復(fù)合吸收劑水溶液) 為主，在斜板澄清池7內(nèi)的底流以生成物混合凝聚液為主，斜板澄清池7的底流出口通過(guò)管道與第二換熱器23的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸入口相連通(進(jìn)行第一次升溫)，所述的管道上設(shè)有富液泵8，斜板澄清池7的上清液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通；循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸出口通過(guò)管道與吸收塔1內(nèi)的噴淋層2的噴淋管相連通，所述管道上設(shè)有吸收液循環(huán)泵9 ；第二換熱器23的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸出口通過(guò)管道與第一換熱器21的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸入口相連通(進(jìn)行第二次升溫)，第一換熱器21的第一介質(zhì)(混合凝聚液)輸出口通過(guò)管道與再生塔22上部的進(jìn)口相連通，第二換熱器23頂部的氣體釋放口通過(guò)管道與第一換熱器21和冷卻器20之間相連的管道相連通，再生塔22上部的氣體出口通過(guò)管道與第一換熱器21的第二介質(zhì)(氣體，加熱第一介質(zhì))輸入口相連通，第一換熱器21的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與冷卻器20的輸入口相連通，冷卻器20的輸出口通過(guò)管道與氣液分離器19的進(jìn)口相連；與再生塔22配套的再沸器14設(shè)置在再生塔的底部外側(cè)，再沸器14的輸出口通過(guò)管道與再生塔底部?jī)?chǔ)液槽相連通，再沸器14的輸入口通過(guò)管道與再生塔底部?jī)?chǔ)液槽相連通；再生塔22下部的液體出口通過(guò)管道與第二換熱器23的第二介質(zhì)輸入口相連通，所述管道上設(shè)有貧液泵13，第二換熱器23的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有過(guò)濾器M ；氣液分離器19的氣體出口依次與干燥器18、壓縮機(jī)17、冷凝器16和液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存槽15串連連接；氣液分離器19的凝結(jié)液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通；用于儲(chǔ)存復(fù)合吸收劑水溶液的溶液儲(chǔ)箱12通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有溶液泵11 (補(bǔ)充的復(fù)合吸收劑水溶液和水加入到溶液儲(chǔ)箱12)。以上各部分設(shè)備均為化工領(lǐng)域常用設(shè)備，其具體結(jié)構(gòu)不再贅述。上述吸收塔下部的煙氣進(jìn)口上方設(shè)置有促使煙氣均勻分布和氣液接觸的篩板，篩板的孔面積與板面積之比率為30 40%。這樣，一方面煙氣向上通過(guò)篩板后，氣流分布更加均勻，有效消除了煙氣流死角，有利于煙氣與吸收劑溶液充分接觸；另一方面在多組噴淋管的交互噴射作用下，對(duì)吸收塔截面的噴淋覆蓋率能達(dá)到300%以上，使煙氣中的二氧化碳與吸收液充分接觸，能夠充分完全地發(fā)生反應(yīng)而被吸收。設(shè)置貧富液換熱器，斜板澄清池的底部富液出口通過(guò)富液泵、第二(貧富液)換熱器、第一換熱器與再生塔的上部進(jìn)口相連，再生塔貧液出口通過(guò)貧液泵、第二(貧富液)換熱器與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱上部進(jìn)液口相連。這樣，可以充分利用再生塔貧液和再生塔出口煙氣的余熱，給進(jìn)入再生塔的富液預(yù)熱，同時(shí)將再生塔下部出來(lái)的貧液和上部出來(lái)的煙氣降溫，實(shí)現(xiàn)熱交換的良性循環(huán)，節(jié)省熱能資源。工作原理如下電站鍋爐尾部煙氣經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后，由吸收塔1下部的煙氣進(jìn)口 6進(jìn)入吸收塔1中，經(jīng)篩板5的氣流分布、氣動(dòng)鼓泡層4、填料層3上行。與此同時(shí)，復(fù)合吸收劑水溶液通過(guò)噴淋層2向下噴出，控制液氣比在5 25L/m3的范圍，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度可優(yōu)選在40 55°C的范圍，反應(yīng)壓力為0. 01 lOatm。此時(shí)，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑水溶液在填料層3和氣動(dòng)鼓泡層4處充分逆向接觸，CO2被化學(xué)吸收或吸附到溶液里。被去除大部分(X)2的煙氣繼續(xù)向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)布置在吸收塔1頂部的除霧裝置沈脫除吸收劑霧滴后，清潔煙氣直接排入大氣。而吸收CO2后生成的富液落入吸收塔1的底部，自流入斜板澄清池7進(jìn)行凝聚分層，上清液為含少量復(fù)合吸收劑的溶液，底流以凝聚的復(fù)合吸收劑生成物漿液為主。斜板澄清池底流通過(guò)富液泵8輸送經(jīng)第二換熱器(貧富液換熱器)23的管程進(jìn)行一次升溫、第一換熱器21中二次升溫，然后從再生塔22的上部進(jìn)口送入塔內(nèi)。富液在經(jīng)過(guò)第二換熱器(貧富液換熱器)23加熱后，部分溶解或吸附CO2氣體被釋放出來(lái)。被吸收或吸附(X)2富液被噴灑到再生塔22，依次通過(guò)各篩板，復(fù)合吸收劑的生成物被上升的蒸汽加熱分解，CO2被釋放出來(lái)，分解不全的復(fù)合吸收劑生成物漿液落入塔底，經(jīng)過(guò)塔底再沸器14加熱至80 110°C，進(jìn)一步解析出高濃度(X)2氣體，同時(shí)使復(fù)合吸收劑生成物完全解析。解析出的(X)2氣體隨同大量水蒸汽由再生塔22的上部氣體出口流出，進(jìn)入第一換熱器21，對(duì)經(jīng)第二換熱器(貧富液換熱器)23加熱后的富液再次加熱，換熱后氣體與經(jīng)第二換熱器(貧富液換熱器)23加熱釋放出的氣體混合后進(jìn)入冷卻器20，在此(X)2氣流被冷卻至25 35°C，其中的大部分水蒸汽被凝結(jié)出來(lái)。再生塔22分解產(chǎn)生的復(fù)合吸收劑溶液，通過(guò)貧液泵13提升后進(jìn)入第二換熱器 (貧富液換熱器)23的管程放出熱量被冷卻后，進(jìn)入過(guò)濾器M，去除煙氣中溶解的重金屬或反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)，處理純凈的復(fù)合吸收劑溶液從高位自流進(jìn)循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10中，補(bǔ)充的復(fù)合吸收劑和工藝水加入到溶液儲(chǔ)箱12，溶液儲(chǔ)箱12通過(guò)溶液泵11補(bǔ)充到與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10。循環(huán)吸收液通過(guò)吸收液循環(huán)泵輸送到吸收塔內(nèi)噴淋層2進(jìn)行噴淋吸收。經(jīng)過(guò)冷卻器20處理后的高濃度(X)2氣體，進(jìn)入氣液分離器19中，通過(guò)離心作用將 CO2氣體中夾帶的凝結(jié)液完全分離出來(lái)，獲得純度高于99%的CO2氣體。所分離出的凝結(jié)液從氣液分離器19的凝結(jié)液出口自流進(jìn)入循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱10中，循環(huán)使用。所分離出的高純度(X)2氣體則送入干燥器18，經(jīng)干燥處理后送至壓縮機(jī)17，經(jīng)壓縮處理后，再進(jìn)入冷凝器 16，冷凝成液態(tài)，制成高濃度工業(yè)級(jí)液體二氧化碳成品，最后送入液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存槽15 中保存。實(shí)施例2 —種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，它包括如下步驟1)按有機(jī)胺與功能化離子液體的摩爾比為1.1 1，將有機(jī)胺、功能化離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為40wt% ；所述的功能化離子液體為引入氨基的離子液體，所述的功能化離子液體為 1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽；所述的有機(jī)胺為N-甲基二乙醇胺(MDEA)；以有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為(X)2吸收劑，將復(fù)合吸收劑水溶液均勻噴射到經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后的電站鍋爐尾部煙氣中，使向上運(yùn)動(dòng)的煙氣與向下噴射的復(fù)合吸收劑水溶液充分逆向接觸，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑發(fā)生氣液兩相化學(xué)反應(yīng)而被吸收；
控制液氣比為20L/m3 (液指復(fù)合吸收劑水溶液，氣指煙氣)，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度為50°C的范圍，吸收塔入口壓力為1. htm;這樣，復(fù)合吸收劑水溶液可以在合適的溫度和壓力下與煙氣中的(X)2發(fā)生充分完全的反應(yīng)，生成富含A -CO2和B -CO2 的液體，A為有機(jī)胺；B為功能化離子液體；2)吸收了 CO2的富含A · CO2和B · CO2的兩種物質(zhì)，通過(guò)自身的凝聚，經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；富含A · (X)2和B -CO2的液體處于下層，復(fù)合吸收劑水溶液處于上層，然后將下層溶液分離出來(lái)；3)將分離出來(lái)富含A · CO2和B · CO2的液體進(jìn)行加熱解析處理，行加熱解析處理是在溫度100°c、再生塔出口壓力0. 3atm下(加熱時(shí)間為2min) ,A-CO2首先迅速分解，即 A · CO2分解生成A，并釋放出C02，B · CO2在此條件下不易釋放出CO2 ；由于A在溶液中將很容易奪取吸收B · CO2中的(X)2生成A · CO2，接著A · CO2繼續(xù)分解釋放出(X)2 ；再生獲得高濃度ω2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液送回至步驟1)中，作為(X)2吸收劑繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)步驟幻所分離出的高濃度0)2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度CO2氣體冷卻處理至30°C (冷卻時(shí)間為 1. 5min)；這樣，可以使其中絕大部分的水蒸汽凝結(jié)出來(lái)，然后返回解析塔循環(huán)利用；6)對(duì)步驟幻冷卻處理的高濃度(X)2氣體經(jīng)過(guò)氣液分離器，進(jìn)行氣液分離處理，將凝結(jié)的水蒸汽分離出去，獲得純度高于99%的(X)2氣體；7)將步驟6)所得高純度(X)2氣體進(jìn)一步干燥(干燥溫度為110°C，時(shí)間為2min)， 再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮和換熱冷凝處理至20°C、7htm，將其變成液態(tài)CO2,即可制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 4%，二氧化碳吸收效率達(dá)到96. 7% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 46X 107kJ/ h，能耗降低30.5%。實(shí)施例3 一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，它包括如下步驟1)按有機(jī)胺與離子液體的摩爾比為1.05 1，將有機(jī)胺、離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為40wt% ；所述的離子液體為聚合離子液體，所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；所述的有機(jī)胺為乙醇胺(MEA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)，乙醇胺(MEA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)的質(zhì)量各占1/2 ；以有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為(X)2吸收劑，將復(fù)合吸收劑水溶液均勻噴射到經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后的電站鍋爐尾部煙氣中，使向上運(yùn)動(dòng)的煙氣與向下噴射的復(fù)合吸收劑水溶液充分逆向接觸，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑發(fā)生氣液兩相化學(xué)反應(yīng)而被吸收；
控制液氣比為20L/m3 (液指復(fù)合吸收劑水溶液，氣指煙氣)，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度為50°C的范圍，吸收塔入口壓力為1. htm;這樣，復(fù)合吸收劑水溶液可以在合適的溫度和壓力下與煙氣中的(X)2發(fā)生充分完全的反應(yīng)，生成富含A -CO2和B -CO2 的液體，A為有機(jī)胺；B為功能化離子液體；2)吸收了 CO2的富含A ·· CO2的兩種物質(zhì)，通過(guò)自身的凝聚，經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；富含A · (X)2和B -CO2的液體處于下層，復(fù)合吸收劑水溶液處于上層，然后將下層溶液分離出來(lái)；3)將分離出來(lái)富含A · CO2和B · CO2的液體進(jìn)行加熱解析處理，行加熱解析處理是在溫度100°c、再生塔出口壓力0. 3atm下(加熱時(shí)間為2min) ,A-CO2首先迅速分解，即 A · CO2分解生成A，并釋放出C02，B · CO2在此條件下不易釋放出CO2 ；由于A在溶液中將很容易奪取吸收B · CO2中的(X)2生成A · CO2，接著A · CO2繼續(xù)分解釋放出(X)2 ；再生獲得高濃度ω2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液送回至步驟1)中，作為(X)2吸收劑繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)步驟幻所分離出的高濃度0)2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度CO2氣體冷卻處理至30°C (冷卻時(shí)間為 1. 5min)；這樣，可以使其中絕大部分的水蒸汽凝結(jié)出來(lái)，然后返回解析塔循環(huán)利用；6)對(duì)步驟幻冷卻處理的高濃度(X)2氣體經(jīng)過(guò)氣液分離器，進(jìn)行氣液分離處理，將凝結(jié)的水蒸汽分離出去，獲得純度高于99%的(X)2氣體；7)將步驟6)所得高純度(X)2氣體進(jìn)一步干燥(干燥溫度為110°C，時(shí)間為2min)， 再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮和換熱冷凝處理至20°C、7htm，將其變成液態(tài)CO2,即可制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 6 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到95% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 49X 107kJ/ h，能耗降低29. 1%0實(shí)施例4:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于按有機(jī)胺與離子液體的摩爾比為1 1， 將有機(jī)胺、離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為 30wt%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例5:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟1)中，控制液氣比為5L/m3，煙氣中(X)2 與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度為40 V，反應(yīng)壓力為0. Olatm0
經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例6:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟1)中，控制液氣比為25L/m3，煙氣中CO2 與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度為55°C，反應(yīng)壓力為lOatm。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例7:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于在上述步驟幻中，加熱解析處理是在溫度 80 。C、壓力0. Olatm下解析，解析時(shí)間為Imin0經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例8:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于在上述步驟幻中，加熱解析處理是在溫度 110°C、壓力IOatm下解析，解析時(shí)間為5min。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例9:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于在上述步驟5)中，進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度(X)2氣體冷卻處理至20°C的，冷卻時(shí)間為lmin。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例10 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于在上述步驟5)中，進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度(X)2氣體冷卻處理至35°C，冷卻時(shí)間為5min。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例11 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟7)中，干燥溫度為110°C，時(shí)間為 0. lmin。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例12 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟7)中，干燥溫度為110°C，時(shí)間為5min。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例13 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體中的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例14:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體中的1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例15 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體中的1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例16 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體中的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽和1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽，用量各占1/3。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例17:與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體和功能化離子液體，用量各占1/2;傳統(tǒng)離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；所述的功能化離子液體為 1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例18 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于所述的離子液體為傳統(tǒng)離子液體、功能化離子液體和聚合離子液體，用量各占1/3 ；傳統(tǒng)離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；所述的功能化離子液體為 1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽；所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 7 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到94. 2% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 52X 107kJ/ h，能耗降低27.6%。實(shí)施例19 與實(shí)施例2基本相同，不同之處在于所述的功能化離子液體為1_(3丙胺基)-3- 丁基咪唑四氟硼酸鹽。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 4%，二氧化碳吸收效率達(dá)到96. 7% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 46X 107kJ/ h，能耗降低30.5%。實(shí)施例20:與實(shí)施例2基本相同，不同之處在于所述的功能化離子液體為1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽和1-(3丙胺基)-3- 丁基咪唑四氟硼酸鹽，用量各占1/2。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 4%，二氧化碳吸收效率達(dá)到96. 7% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 46X 107kJ/ h，能耗降低30.5%。實(shí)施例21:與實(shí)施例3基本相同，不同之處在于所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 6 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到95% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 49X 107kJ/ h，能耗降低29. 1%0實(shí)施例22 與實(shí)施例3基本相同，不同之處在于所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑鄰苯甲磺酰亞胺鹽。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 6 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到95% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 49X 107kJ/ h，能耗降低29. 1%0實(shí)施例23 與實(shí)施例3基本相同，不同之處在于所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亞胺鹽和聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，用量各占1/2。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得吸收塔入口煙氣(X)2含量12%，吸收塔出口煙氣(X)2含量0. 6 %，二氧化碳吸收效率達(dá)到95% ；傳統(tǒng)MEA吸收CO2再生能耗為2. 1 X 107kJ/h，本實(shí)驗(yàn)測(cè)得再生能耗為1. 49X 107kJ/ h，能耗降低29. 1%0
1權(quán)利要求
1.一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于它包括如下步驟1)按有機(jī)胺與離子液體的摩爾比為(1 1.1):1，將有機(jī)胺、離子液體和水混合，得到復(fù)合吸收劑水溶液，其中復(fù)合吸收劑水溶液的濃度為20 40wt% ；以有機(jī)胺和離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為(X)2吸收劑，將復(fù)合吸收劑水溶液均勻噴射到經(jīng)過(guò)常規(guī)除塵和脫硫處理后的電站鍋爐尾部煙氣中，使向上運(yùn)動(dòng)的煙氣與向下噴射的復(fù)合吸收劑水溶液充分逆向接觸，煙氣中的CO2氣體與復(fù)合吸收劑發(fā)生氣液兩相化學(xué)反應(yīng)而被吸收；控制液氣比在5 25L/m3的范圍，煙氣中(X)2與復(fù)合吸收劑水溶液的反應(yīng)溫度在40 55°C的范圍，反應(yīng)壓力為0. 01 IOatm ；生成富含A · CO2和B · CO2的液體，其中A為有機(jī)胺、B為離子液體；2)富含A· CO2和B ·ω2的液體通過(guò)自身的凝聚，經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；富含 A · CO2和B · CO2的液體處于下層，復(fù)合吸收劑水溶液處于上層，然后將下層溶液分離出來(lái)， 得到富含A · CO2和B · CO2的混合液體；分離出來(lái)的富含A -CO2和B -CO2的混合液體經(jīng)過(guò)換熱，富含A -CO2和B -CO2的混合液體中被復(fù)合吸收劑水溶液溶解或吸附的部分0)2氣體就蒸發(fā)出來(lái)，得到換熱出來(lái)富含A ·ω2 和B · CO2的混合液體；3)將換熱出來(lái)富含A-CO2和B · (X)2的混合液體進(jìn)行加熱解析處理，化學(xué)吸收的(X)2被解析出來(lái)，再生獲得高濃度(X)2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液送回至步驟1)中，作為(X)2吸收劑繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)步驟3)所分離出的高濃度(X)2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；6)對(duì)步驟5)冷卻處理的高濃度(X)2氣體進(jìn)行氣液分離處理，脫除其中的凝結(jié)水份，獲得純度> 99%的(X)2氣體；7)將步驟6)所得純度>99%的(X)2氣體進(jìn)一步干燥，再經(jīng)過(guò)壓縮和冷凝處理，將其變成液態(tài)，制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于步驟1)中，離子液體為傳統(tǒng)離子液體、功能化離子液體、聚合離子液體中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于傳統(tǒng)離子液體包含咪唑鹽類、吡咯鹽類、吡啶鹽類、銨鹽類、磺酸鹽類離子液體中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于所述的功能化離子液體為引入氨基的離子液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于所述的傳統(tǒng)離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽等中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于所述的引入氨基離子液體為1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴鹽、1_(3丙胺基)-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽等中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于所述的聚合離子液體為聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑鄰苯甲磺酰亞胺鹽、聚 1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亞胺鹽和聚1-(4-苯乙烯基)-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽等中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于步驟1)中，有機(jī)胺為乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的任意一種或任意二種的混合，任意二種混合時(shí)為任意配比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于步驟3)中，加熱解析處理是在溫度80 110°C、壓力0. 01 IOatm下解析，解析時(shí)間為1 5min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于步驟5)中，進(jìn)行冷卻處理是將所分離出的高濃度(X)2氣體冷卻處理至20 35°C的溫度范圍，冷卻時(shí)間為1 5min。
11.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的設(shè)備， 它包括吸收塔(1)、斜板澄清池(7)、再生塔(22)、氣液分離器(19)、干燥器(18)、壓縮機(jī) (17)和冷凝器(16)；吸收塔(1)底部的富液自流入斜板澄清池(7)進(jìn)行分層，氣液分離器(19)的氣體出口依次與干燥器(18)、壓縮機(jī)(17)、冷凝器(16)和液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存槽(15) 串連連接；其特征在于斜板澄清池(7)的底流出口通過(guò)管道與第二換熱器(23)的第一介質(zhì)輸入口相連通，所述的管道上設(shè)有富液泵(8)，斜板澄清池(7)的上清液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱 (10)的輸入口相連通；循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱(10)的輸出口通過(guò)管道與吸收塔(1)內(nèi)的噴淋層 (2)的噴淋管相連通，所述管道上設(shè)有吸收液循環(huán)泵(9)；第二換熱器(23)的第一介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與第一換熱器(21)的第一介質(zhì)輸入口相連通，第一換熱器(21)的第一介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與再生塔(22)上部的進(jìn)口相連通，第二換熱器(23)頂部的氣體釋放口通過(guò)管道與第一換熱器(21)和冷卻器(20)之間相連的管道相連通，再生塔(22)上部的氣體出口通過(guò)管道與第一換熱器(21)的第二介質(zhì)輸入口相連通，第一換熱器(21)的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與冷卻器(20)的輸入口相連通，冷卻器(20)的輸出口通過(guò)管道與氣液分離器(19)的進(jìn)口相連；再生塔(22)下部的液體出口通過(guò)管道與第二換熱器(23)的第二介質(zhì)輸入口相連通， 所述管道上設(shè)有貧液泵(13)，第二換熱器(23)的第二介質(zhì)輸出口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱(10)的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有過(guò)濾器(24);氣液分離器(19)的凝結(jié)液溢流口通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱(10)的輸入口相連通；用于儲(chǔ)存復(fù)合吸收劑水溶液的溶液儲(chǔ)箱(12)通過(guò)管道與循環(huán)吸收液儲(chǔ)箱(10)的輸入口相連通，所述管道上設(shè)有溶液泵(11)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的設(shè)備，其特征在于所述的吸收塔(1)為氣動(dòng)鼓泡塔，在吸收塔(1)下部的煙氣進(jìn)口(6)和吸收塔(1)頂部的煙氣出口(27)之間的吸收塔(1)內(nèi)自下而上依次設(shè)置有篩板(5)、氣動(dòng)鼓泡層(4)、填料層(3 )和除霧裝置(沈)，吸收塔(1)內(nèi)還設(shè)有噴淋層(2 )，噴淋層(2 )共設(shè)置有2 4根噴淋管，每根噴淋管上設(shè)有多個(gè)噴嘴(25)，篩板(5)的圓形通孔面積與板面積之比率為30 40%，除霧裝置(26)由上、下二層除霧濾網(wǎng)和位于上、下二層除霧濾網(wǎng)之間的清洗噴淋部件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種捕集電站煙氣中二氧化碳的方法及其設(shè)備。一種高效低能耗捕集電站煙氣中二氧化碳的方法，其特征在于它包括如下步驟1)以有機(jī)胺和功能化離子液體組成的復(fù)合吸收劑水溶液作為CO2吸收劑；2)經(jīng)過(guò)靜止澄清形成不同液體層；3)將分離出來(lái)富含A·CO2和B·CO2的液體進(jìn)行加熱解析處理，再生獲得高濃度CO2氣體和復(fù)合吸收劑水溶液；4)將步驟3)所得復(fù)合吸收劑水溶液繼續(xù)循環(huán)使用；5)對(duì)高濃度CO2氣體進(jìn)行冷卻處理，使其中含有的熱水蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)；6)對(duì)步驟5)冷卻處理的高濃度CO2氣體進(jìn)行氣液分離處理，獲得純度≥99％的CO2氣體；7)高純度CO2氣體變成液態(tài)，制成高濃度工業(yè)級(jí)液態(tài)二氧化碳成品。該方法具有捕集效率高、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102553396SQ20111043715
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者張巖豐, 王志龍 申請(qǐng)人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司