一种氨水法碳捕集装置的制作方法

1.本发明属于碳捕集领域，具体涉及一种氨水法碳捕集装置。


背景技术：

2.目前碳捕集技术大体分为燃烧前和燃烧后捕集为主，燃烧前碳捕集 主要应用与igcc电站，燃烧后碳捕集主要应用于燃煤电厂。二者在捕 集系统大都采用mdea作为吸收剂进行吸收、解析、再生循环使用。捕 集的co2气体需要压缩液化运输到应用场所，比如油田驱油封存、食品 级co2、冷链运输等。而压缩液化过程的能耗较大，约占捕集总能耗的 45％，这也是碳捕集成本过高的主要制约因素。此外co2在其他应用场 景还会再次回到大气圈中，不能实现真正意义上的碳捕集。
3.因此，需要开发一种低能耗且能彻底固化co2的捕集技术有望解决 上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种氨水法碳 捕集装置，该装置能够有效去除变换气中的二氧化碳。
5.为达到上述目的，本发明所述的氨水法碳捕集装置包括变换气输入 管道、脱碳吸收器、氨水喷射器、脱碳吸收塔及氨水配置槽；
6.氨水配置槽的出口与氨水喷射器的入口及脱碳吸收塔内喷淋层的入 口相连通，变换气输入管道的出口与氨水喷射器的入口相连通，氨水喷 射器的出口插入于脱碳吸收器内，脱碳吸收器的顶部气体出口与脱碳吸 收塔底部的气体入口相连通。
7.氨水配置槽的出口经氨水增压泵与氨水喷射器的入口及脱碳吸收塔 内喷淋层的入口相连通。
8.还包括碳铵闪蒸罐、碳铵结晶槽、碳铵加热槽及碳酸钠结晶槽；
9.脱碳吸收塔的底部出口及脱碳吸收器的底部出口通过管道并管后与 碳铵闪蒸罐的入口相连通，碳铵闪蒸罐的顶部气体出口与氨水配置槽相 连通，碳铵闪蒸罐的底部出口分为两路，其中一路与碳铵结晶槽的入口 相连通，另一路与碳铵加热槽的入口相连通，碳铵加热槽的顶部气体出 口与氨水配置槽的底部入口相连通，碳铵加热槽的底部出口与碳酸钠结 晶槽的入口相连通。
10.脱碳吸收塔的底部出口及脱碳吸收器的底部出口通过管道并管后经 碳铵输送泵与碳铵闪蒸罐的入口相连通。
11.碳铵闪蒸罐的顶部气体出口与氨气输出管道的入口相连通，氨气输 出管道的出口插入于氨水配置槽内。
12.碳铵加热槽的底部出口经碱液泵与碳酸钠结晶槽的入口相连通。
13.氢氧化钠加药罐的出口与碳铵加热槽的加药口相连通。
14.脱碳吸收塔顶部的气体出口与富氢气输出管道相连通。
15.本发明具有以下有益效果：
16.本发明所述的氨水法碳捕集装置在具体操作时，采用氨水作为吸收 剂分两级吸收变换气中的二氧化碳，具体的，先在脱碳吸收器中进行变 换气中二氧化碳的一级吸收，然后通入脱碳吸收塔中，在脱碳吸收塔中 进行变换气中二氧化碳的二级吸收，从而有效去除变换气中的二氧化碳， 操作方便、简单。
17.进一步，本发明采用闪蒸及酸碱发生的方式实现氨水的再生循环利 用，同时通过结晶的方式实现二氧化碳的回收再利用。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.其中，1为脱碳吸收器、2为氨水喷射器、3为脱碳吸收塔、4为碳 铵闪蒸罐、5为碳铵输送泵、6为氨水配置槽、7为碳铵加热槽、8为氨 水增压泵、9为碱液泵、10为碳酸钠结晶槽、11为碳铵结晶槽。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的 实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略 了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
21.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非 是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可 能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相 对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制 而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同 形状、大小、相对位置的区域/层。
22.参考图1，本发明所述的氨水法碳捕集装置包括变换气输入管道、 脱碳吸收器1、氨水喷射器2、脱碳吸收塔3、碳铵闪蒸罐4、碳铵输送 泵5、氨水配置槽6、富氢气输出管道、氨气输出管道、碳铵加热槽7、 氨水增压泵8、碱液泵9、碳酸钠结晶槽10及碳铵结晶槽11；
23.氨水配置槽6的出口经氨水增压泵8与氨水喷射器2的入口及脱碳 吸收塔3内喷淋层的入口相连通，变换气输入管道的出口与氨水喷射器 2的入口相连通，氨水喷射器2的出口插入于脱碳吸收器1内，脱碳吸 收器1的顶部气体出口与脱碳吸收塔3底部的气体入口相连通，脱碳吸 收塔3顶部的气体出口与富氢气输出管道相连通，脱碳吸收塔3的底部 出口及脱碳吸收器1的底部出口通过管道并管后经碳铵输送泵5与碳铵 闪蒸罐4的入口相连通，碳铵闪蒸罐4的顶部气体出口与氨气输出管道 的入口相连通，氨气输出管道的出口插入于氨水配置槽6内，碳铵闪蒸 罐4的底部出口分为两路，其中一路与碳铵结晶槽11的入口相连通，另 一路与碳铵加热槽7的入口相连通，碳铵加热槽7的顶部气体出口与氨 水配置槽6的底部入口相连通，碳铵加热槽7的底部出口经碱液泵9与 碳酸钠结晶槽10的入口相连通，氢氧化钠加药罐的出口与碳铵加热槽7 的加药口相连通。
24.本发明的具体工作过程为：
25.氨水配置槽6底部输出的氨水经氨水增压泵8输送至氨水喷射器2 中，在氨水喷射器2中，氨水与变换气进行混合，然后进入到脱碳吸收 器1中，变换气中的co2与氨水在脱碳吸收器1中发生酸碱中和反应， 生成碳酸氢铵(碳铵)，其中，未反应的co2经脱碳吸收器1的底部进 入到脱碳吸收器1中并自下到上运动，同时氨水增压泵8输出的氨水经 脱碳吸收塔3的顶部向下喷淋，通过向下喷淋的氨水与变换气中的co2逆流接触进行二次反应，其中，变换气中的co2被吸收完全，然后经脱 碳吸收塔3的底部排出，其中，从脱碳吸收塔3顶部排出的气体为富氢 气体，脱碳吸收塔3底部收集到的碳铵富液与脱碳吸收器1底部排出的 碳铵富液汇流后通过碳铵输送泵5输送至碳铵闪蒸罐4中，通过碳铵闪 蒸罐4将碳铵富液中溶解的氨气闪蒸出来，然后送入氨水配置槽6中， 同时碳铵闪蒸罐4底部排出的碳铵富液分成两路，其中，一路进入碳铵 加热槽7中与氢氧化钠反应，以解析出氨气，同时生产碳酸钠，其中， 得到的氨气经碳铵加热槽7的顶部出口排入氨水配置槽6中，碳铵加热 槽7底部排出的碳酸钠溶液经碱液泵9送至碳酸钠结晶槽10中结晶，以 产生固体碳酸钠；另一路进入碳铵结晶槽11中结晶产生碳酸氢铵化肥。
26.需要说明的是，本发明通过氨水吸收变换气中的co2，氨水作为吸收 剂通过闪蒸及酸碱反应后再生循环利用，同时设置两条co2固化路线， 产生两种不同产品，在实际应用时，可以根据市场价格波动选择附加值 高的产品，工艺简单，灵活可调，既捕集固化了co2，又产生一定的经济 效益。
27.本发明省去了传统胺法碳捕集工艺中的解析再生过程，不用压缩液 化，能耗大幅度降低，同时能够有效捕集变换气中的二氧化碳，将其固 化成化肥或碳酸盐，实现碳的近零排放。
28.实施例一
29.参考图1，本发明所述的氨水法碳捕集装置包括变换气输入管道、 脱碳吸收器1、氨水喷射器2、脱碳吸收塔3、碳铵闪蒸罐4、碳铵输送 泵5、氨水配置槽6、富氢气输出管道、氨气输出管道、碳铵加热槽7、 氨水增压泵8、碱液泵9、碳酸钠结晶槽10及碳铵结晶槽11；
30.40℃，3mpa的变换气(mol分数，co：0.84％；co2：36.96％；h2： 52.18％；n2：9.74％；h2s：0.1％；ch4：0.18％)经变换气输入管道进入氨 水喷射器2，与氨水增压泵8送来的氨水混合进入脱碳吸收器1发生酸 碱中和反应生成碳酸氢铵溶液存于脱碳吸收器1底部，此时气相中 co2mol含量小于5％，继续沿脱碳吸收器1顶部管线进入脱碳吸收塔3 上行与氨水增压泵8送来的喷淋而下的氨水逆向接触进行二次反应吸 收，吸收完co2的气相(mol分数，co：1.36％；co2：0.21％；h2：83.91％； n2：13.99％；h2s：0.28％；ch4：0.25％)沿脱碳吸收塔3顶部管线排出去 下游系统。
31.脱碳吸收塔3底部与脱碳吸收器1下部连通，二者底部的碳酸氢铵 溶液(碳铵富液)汇合后沿脱碳吸收器1底部经碳铵输送泵5送至碳铵 闪蒸罐4进行闪蒸去除溶液中溶解的氨气，氨气经碳铵闪蒸罐4顶部排 出进入氨水配置槽6回收利用。闪蒸后的碳铵富液经碳铵闪蒸罐4底部 部排出分为两路：一路进入碳铵加热槽7与氢氧化钠反应生成碳酸钠和 氨气，氨气返回氨水配置槽6回收利用，碳酸钠溶液经过碱液泵9送入 碳酸钠结晶槽10生产碳酸钠产品。另一路碳铵富液进入碳铵结晶槽11 生产碳铵产品。
32.实施例二
33.参考图1，本发明所述的氨水法碳捕集装置包括变换气输入管道、 脱碳吸收器1、
氨水喷射器2、脱碳吸收塔3、碳铵闪蒸罐4、碳铵输送 泵5、氨水配置槽6、富氢气输出管道、氨气输出管道、碳铵加热槽7、 氨水增压泵8、碱液泵9、碳酸钠结晶槽10及碳铵结晶槽11；
34.40℃，4mpa的变换气(mol分数，co：0.40％；co2：40.43％；h2：51.18％； n2：7.74％；h2s：0.11％；ch4：0.14％)经变换气输入管道进入氨水喷射 器2，与氨水增压泵8送来的氨水混合进入脱碳吸收器1发生酸碱中和 反应生成碳酸氢铵溶液存于脱碳吸收器1底部，此时气相中co2mol含 量小于5％，继续沿脱碳吸收器1顶部管线进入脱碳吸收塔3上行与氨 水增压泵8送来的喷淋而下的氨水逆向接触进行二次反应吸收，吸收完 co2的气相(mol分数，co：0.65％；co2：0.19％；h2：85.85％；n2：12.91％； h2s：0.17％；ch4：0.23％)沿脱碳吸收塔3顶部管线排出去下游系统。
35.脱碳吸收塔3底部与脱碳吸收器1下部连通，二者底部的碳酸氢铵 溶液(碳铵富液)汇合后沿脱碳吸收器1底部经碳铵输送泵5送至碳铵 闪蒸罐4进行闪蒸去除溶液中溶解的氨气，氨气经碳铵闪蒸罐4顶部排 出进入氨水配置槽6回收利用。闪蒸后的碳铵富液经碳铵闪蒸罐4底部 部排出分为两路：一路进入碳铵加热槽7与氢氧化钠反应生成碳酸钠和 氨气，氨气返回氨水配置槽6回收利用，碳酸钠溶液经过碱液泵9送入 碳酸钠结晶槽10生产碳酸钠产品。另一路碳铵富液进入碳铵结晶槽11 生产碳铵产品。