專利名稱：煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)及煙氣中二氧化碳提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)及煙氣中二氧化碳提純方法。
背景技術(shù)：
煤炭作為我國(guó)的基礎(chǔ)能源在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)還具有不可替代的地位。利用煤炭發(fā)電的火電廠煙氣中含有大量的二氧化碳會(huì)污染環(huán)境?，F(xiàn)有的煙氣中二氧化碳提純工藝通常對(duì)煙氣進(jìn)行首先進(jìn)行溶液吸附富集后，對(duì)溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)二氧化碳，并收集液化的二氧化碳進(jìn)行重復(fù)利用。然而，對(duì)煙氣進(jìn)行溶液吸附富集時(shí)需要對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)處理以防止煙氣中其他灰塵及雜質(zhì)污染溶液，從而使得二氧化碳提純工藝較為復(fù)雜，不利于碳捕集技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種較為簡(jiǎn)單的煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)及煙氣中二氧化碳提純方法。一種煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)，用于分離、提純含有二氧化碳的煙氣中的二氧化碳，所述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)包括煙氣壓縮裝置，用于將煙氣加壓形成高壓煙氣；空氣制冷裝置，用于將空氣冷卻形成低溫空氣；熱交換裝置，與所述煙氣壓縮裝置及所述空氣制冷裝置連通，所述熱交換裝置用于將所述高壓煙氣與所述低溫空氣進(jìn)行換熱形成高壓低溫?zé)煔?，以使得所述高壓低溫?zé)煔庵胁糠侄趸家夯粴庖悍蛛x裝置，用于分離所述高壓低溫?zé)煔庵幸夯亩趸肌Ｔ谄渲幸粋€(gè)實(shí)施例中，所述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)還包括與所述煙氣壓縮裝置連通的煙氣脫硫裝置，所述煙氣脫硫裝置用于在所述煙氣加壓形成高壓煙氣之前脫除所述煙氣中的二氧化硫。一種煙氣中二氧化碳提純方法，包括以下步驟壓縮煙氣形成高壓煙氣；將所述高壓煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換形成高壓低溫?zé)煔?，以使得所述高壓低溫?zé)煔庵胁糠侄趸家夯?，其中所述高壓低溫?zé)煔獾臍鈮簽?.5MPa 2. 5MPa，溫度為-25°C -35°C ；分離所述高壓低溫?zé)煔庵械囊夯亩趸技俺ヒ夯亩趸己蟮奈矚?。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述煙氣在壓縮前先對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理以脫除煙氣中的
二氧化硫。在其中一個(gè)實(shí)施例中，脫除煙氣中的二氧化硫包括以下步驟將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化，使煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫；將經(jīng)過(guò)低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使所述煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)溶液反應(yīng)生成含有SO廣的溶液,所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述煙氣在壓縮前先使用分子篩提高煙氣中二氧化碳濃度。在其中一個(gè)實(shí)施例中，壓縮煙氣形成高壓煙氣后、與所述低溫空氣進(jìn)行熱交換之前依次進(jìn)行冷卻、油水分離及脫水干燥處理。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述煙氣在進(jìn)行油水分離及脫水干燥后、與所述低溫空氣進(jìn)行熱交換之前進(jìn)行精密過(guò)濾以除去煙氣中的灰塵。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述低溫空氣由以下步驟制備將空氣依次進(jìn)行壓縮、油水分離、脫水干燥及精密過(guò)濾以除去空氣中的水汽及微小雜質(zhì)形成凈化空氣；冷卻所述凈化空氣以形成低溫空氣。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述低溫空氣由以下步驟制備將空氣依次進(jìn)行壓縮、油水分離、脫水干燥及精密過(guò)濾以除去空氣中的水汽及微小雜質(zhì)形成凈化空氣；冷卻所述凈化空氣以形成低溫空氣。上述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)及煙氣中二氧化碳提純方法，使經(jīng)過(guò)加壓的煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換，使高壓煙氣變成高壓低溫?zé)煔?，在高壓低溫的條件下，煙氣中的部分二氧化碳液化生成液態(tài)二氧化碳，在氣壓為I. 5MPa^2. 5MPa，溫度為-25°C _35°C的條件下，煙氣中其他氣體不會(huì)液化，從而使煙氣中的二氧化碳液化與煙氣中的其他氣體及雜質(zhì)分離，提純系統(tǒng)及提純工藝均較為簡(jiǎn)單。


圖I為一實(shí)施方式的煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中煙氣脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固設(shè)于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施方式的煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)100用于分離、提純含有二氧化碳的煙氣中的二氧化碳，煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)100包括煙氣預(yù)冷裝置10、煙氣脫硫裝置20、分子篩30、流量控制器35、煙氣壓縮裝置40、空氣凈化裝置50、空氣預(yù)冷裝置60、空氣制冷裝置70、熱交換裝置80、空氣排空裝置85、氣液分離裝置90及二氧化碳收集裝置95。煙氣預(yù)冷裝置10包括引風(fēng)機(jī)12及與引風(fēng)機(jī)12連通的冷卻器14?；痣姀S排放的煙氣的溫度一般為高于常溫，大約為130°C，煙氣輸送至引風(fēng)機(jī)12，經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)12加壓后輸送至冷卻器14對(duì)煙氣進(jìn)行初級(jí)冷卻，使煙氣的溫度降低至接近常溫。請(qǐng)參閱圖2，煙氣脫硫裝置20包括低溫等離子體器22、堿液接觸室24、鈣源接觸室25、回收裝置26及硫酸鈣收集裝置27。低溫等離子體器22用于將煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫。低溫等離子體器22與冷卻器14連通，經(jīng)冷卻器14初級(jí)冷卻后的煙氣進(jìn)入低溫等離子體器22。低溫等離子體器22通過(guò)脈沖放電產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)離子和具有很強(qiáng)氧化性的自由基，其中活性離子的平均能量高于氣體分子的鍵能?；?性離子和二氧化硫發(fā)生碰撞，一方面打開氣體分子鍵生成一些氮原子分子和固體微粒，另一方面激發(fā)空氣中的氧氣、水蒸汽，形成臭氧、O-和羥基自由自基等極強(qiáng)的氧化劑。這些氧化劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生一系列以活性離子或自由基為集體的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，最終使二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫。堿液接觸室24用于將經(jīng)過(guò)低溫等離子體裝置氧化生成的三氧化硫與堿液接觸室內(nèi)120的堿液反應(yīng)生成含有S042_的溶液。堿液為氫氧化鈉(NaOH)溶液或氫氧化鉀(KOH)溶液。優(yōu)選的，堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。三氧化硫與堿液反應(yīng)生成的含有SO/—的溶液為硫酸鈉(Na2SO4)溶液或硫酸鉀(K2SO4)溶液。具體反應(yīng)式如下2R0H+S03 — R2S04+H20其中，R為K或Na。本實(shí)施方式中，堿液接觸室24通過(guò)管道與低溫等離子體器22連通。堿液接觸室24內(nèi)收容有用于與三氧化硫反應(yīng)的堿液。具體在本實(shí)施方式中，堿液接觸室24內(nèi)設(shè)有微噴裝置，微噴裝置將堿液霧化成微小的液滴，并向通入堿液接觸室24內(nèi)的煙氣噴堿液，使得煙氣與霧化的堿液充分接觸反應(yīng)生成含有SO/—的溶液。需要指出的是，微噴裝置可以省略，此時(shí)也可以直接將煙氣通入堿液中，使煙氣中的三氧化硫與堿液發(fā)生反應(yīng)。鈣源接觸室25用于將堿液接觸室24生成的含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸I丐及回收堿液。鈣源為氧化鈣、氫氧化鈣或氫氧化鈣溶液。優(yōu)選的，氫氧化鈣溶液的質(zhì)量濃度為5% 13%。具體的，氧化鈣與含有S042_的溶液中的水發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鈣(Ca(OH)2X因此隹丐源與含有SO廣的溶液反應(yīng)生成的回收堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。具體反應(yīng)式如下R2S04+Ca (OH) 2 — Ca2S04+2R0H其中，R為K或Na，硫酸鈣(Ca2SO4)微溶于水，多次反應(yīng)后硫酸鈣以沉淀形式存在。本實(shí)施方式中，鈣源接觸室25通過(guò)管道與堿液接觸室24連通。具體在本實(shí)施方式中，鈣源接觸室25內(nèi)設(shè)有反應(yīng)池，鈣源收容于反應(yīng)池內(nèi)，使用時(shí)可以將堿液接觸室24內(nèi)產(chǎn)生的含有S042_的溶液通過(guò)管道通入反應(yīng)池內(nèi)，與反應(yīng)池內(nèi)的鈣源發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀和回收堿液。在其他實(shí)施方式中，可以將鈣源接觸室內(nèi)的鈣源加入含有so42_的溶液中發(fā)生反應(yīng)?；厥昭b置26用于將回收堿液輸送至堿液接觸室24。具體在本實(shí)施方式中，回收裝置26為管道，回收裝置26將回收堿液輸送至堿液接觸室24并進(jìn)入微噴裝置。硫酸鈣收集裝置27用于收集鈣源接觸室25內(nèi)產(chǎn)生的硫酸鈣。硫酸鈣收集裝置27收集的硫酸鈣可以用于工業(yè)石膏的生產(chǎn)。分子篩30與煙氣脫硫裝置20的堿液接觸室24連通，與堿液接觸室24內(nèi)的堿液反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入分子篩30。分子篩30用于過(guò)濾煙氣以提高煙氣中的二氧化碳的含量。本實(shí)施方式中，分子篩30使煙氣中二氧化碳的體積百分含量提高至50%以上。分子篩30分離出的無(wú)效成分直接排放。流量控制器35與分子篩30連通，用于控制經(jīng)分子篩30過(guò)濾后的煙氣的流量。煙氣壓縮裝置40包括壓縮機(jī)41、冷卻器42、油水分離器43、干燥器44、精密過(guò)濾 器45。壓縮機(jī)41與流量控制器35連通。壓縮機(jī)41用于壓縮煙氣。本實(shí)施方式中，壓縮機(jī)41將煙氣的氣壓增加至I. 5MPa 2. 5MPa。冷卻器42與壓縮機(jī)41連通。冷卻器42用于降低壓縮機(jī)41輸出的煙氣的溫度。油水分離器43與冷卻器42連通。油水分離器43用于分離經(jīng)過(guò)冷卻器42冷卻的煙氣中的油水。煙氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)41壓縮及冷卻器42冷卻后，有部分雜質(zhì)液化，使用油水分離器43可以除去煙氣中的油水，凈化煙氣。本實(shí)施方式中，油水分離器43為旋風(fēng)分離器。干燥器44與油水分離器43連通。干燥器44用于對(duì)經(jīng)過(guò)油水分離器43凈化的煙氣進(jìn)行脫水干燥。精密過(guò)濾器45與干燥器44連通。精密過(guò)濾器45用于除去經(jīng)過(guò)干燥器44脫水干燥后的煙氣中的灰塵。空氣凈化裝置50包括空氣壓縮機(jī)51、油水分離器52、干燥器53及精密過(guò)濾器54?？諝鈮嚎s機(jī)51用于壓縮空氣。常溫常壓的空氣經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)51壓縮后氣壓增加至 O. 6MPa I. 2MPa。油水分離器52與空氣壓縮機(jī)51連通。油水分離器52用于分離經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)51壓縮的空氣中的油水。空氣經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)51壓縮后部分雜質(zhì)液化，使用油水分離器52可以除去煙氣中的油水，初步凈化空氣。本實(shí)施方式中，油水分離器52為旋風(fēng)分離器。干燥器53與油水分離器52連通。干燥器53用于對(duì)經(jīng)過(guò)油水分離器52凈化的空氣進(jìn)行脫水干燥。精密過(guò)濾器54與干燥器53連通。精密過(guò)濾器54用于除去經(jīng)過(guò)干燥器53脫水干燥后的空氣中的灰塵?？諝忸A(yù)冷裝置60包括冷卻器61及換熱器62。冷卻器61與精密過(guò)濾器54連通。冷卻器61用于將經(jīng)過(guò)空氣凈化裝置50凈化的空氣預(yù)冷卻至常溫。換熱器62與冷卻器61連通。空氣制冷裝置70與換熱器62連通?？諝庵评溲b置70用于將換熱器62輸送的空氣冷卻至-40°C _60°C。本實(shí)施方式中，空氣制冷裝置70為氣波制冷機(jī)。優(yōu)選的，氣波制冷機(jī)為兩個(gè)，兩個(gè)氣波制冷機(jī)并聯(lián)設(shè)置，其中一個(gè)氣波制冷機(jī)備用?？梢岳斫猓諝庵评溲b置70還可以為透平膨脹機(jī)。熱交換裝置80同時(shí)與空氣制冷裝置70及煙氣壓縮裝置40的精密過(guò)濾器45連通。經(jīng)過(guò)空氣制冷裝置70制備的低溫空氣與經(jīng)過(guò)壓縮裝置40制備的高壓煙氣在熱交換裝置80進(jìn)行換熱，使高壓煙氣變成氣壓為I. 5MPa 2. 5MPa，溫度為_25°C '35°C的高壓低溫?zé)煔?。在高壓低溫的條件下，煙氣中的部分二氧化碳液化生成液態(tài)二氧化碳。空氣排空裝置85與熱交換裝置80連通。在熱交換裝置80內(nèi)進(jìn)行換熱后的空氣進(jìn)入空氣排空裝置85內(nèi)并經(jīng)過(guò)空氣排放裝置85排空。氣液分離裝置90同時(shí)與熱交換裝置80連通及空氣預(yù)冷裝置60的換熱器62連通。在熱交換裝置80內(nèi)進(jìn)行換熱后的含有液態(tài)二氧化碳的煙氣進(jìn)入氣液分離裝置90，以分離出液態(tài)二氧化碳及除去液化的二氧化碳的尾氣。尾氣由于溫度較低而輸送至空氣預(yù)冷裝置60的換熱器62作為冷源，與經(jīng)過(guò)冷卻器61預(yù)冷卻的空氣進(jìn)行熱交換。由于煙氣中的二氧 化碳不能完全液化，因此尾氣中仍然含有較高濃度的二氧化碳。經(jīng)過(guò)換熱器62換熱后的尾氣再次進(jìn)入煙氣壓縮裝置40的壓縮機(jī)41重新進(jìn)行二氧化碳的分離。二氧化碳收集裝置95用于收集經(jīng)過(guò)氣液分離裝置90分離的液態(tài)二氧化碳。二氧化碳收集裝置95對(duì)液態(tài)二氧化碳進(jìn)行罐裝。上述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)100中，煙氣壓縮裝置40對(duì)煙氣進(jìn)行加壓形成高壓煙氣，空氣制冷裝置70將空氣冷卻形成低溫空氣，高壓煙氣與低溫空氣通過(guò)熱交換裝置80進(jìn)行熱交換，使高壓煙氣變成高壓低溫?zé)煔?，采用高壓、低溫方式使煙氣中的部分二氧化碳液化生成液態(tài)二氧化碳，在氣壓為I. 5MPa 2. 5MPa，溫度為_25°C '35°C的條件下，煙氣中其他氣體不會(huì)液化，從而煙氣中的二氧化碳液化與煙氣中的其他氣體及雜質(zhì)分離，較為簡(jiǎn)單；而其他未液化的低溫氣體可以在換熱器67中將冷量回收用于空氣制冷裝置70的空氣的預(yù)冷，從而實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用。 可以理解，當(dāng)進(jìn)行二氧化碳提純的煙氣的溫度接近常溫時(shí)，煙氣預(yù)冷裝置10可以省略，當(dāng)煙氣中二氧化硫含量較低時(shí)，煙氣脫硫裝置20可以省略，分子篩30可以省略，此時(shí)直接將煙氣輸送至煙氣壓縮裝置40進(jìn)行壓縮成為高壓煙氣即可；當(dāng)煙氣中油氣、水汽及灰塵較少時(shí)，冷卻器42、油水分離器43、干燥器44及精密過(guò)濾器45可以省略，直接將壓縮的煙氣輸送至熱交換裝置80即可；同樣的，當(dāng)空氣中油氣、水汽及灰塵較少時(shí)，空氣凈化裝置50可以省略，此時(shí)直接將空氣輸送至空氣預(yù)冷裝置60即可；空氣預(yù)冷裝置60可以省略，此時(shí)直接將空氣輸送至空氣制冷裝置70即可。請(qǐng)同時(shí)參閱圖I至圖2，一實(shí)施方式的煙氣中二氧化碳提純方法用于分離、提純含有二氧化碳的煙氣中的二氧化碳，包括以下步驟步驟S101、對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻處理。煙氣排放出來(lái)時(shí)的溫度大概為130°C。對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻處理包括對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)加壓及對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)加壓的煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻。對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)加壓時(shí)將煙氣的氣壓增加至O. 15MPa^0. 5MPa。本實(shí)施方式中，使用引風(fēng)機(jī)12進(jìn)行預(yù)加壓。對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻時(shí)將煙氣預(yù)冷卻至常溫。本實(shí)施方式中，使用冷卻器14對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻。
步驟S102、對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理。對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理包括以下步驟將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化，使煙氣中的二氧化硫氧化為三氧化硫；將經(jīng)過(guò)低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使所述煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)溶液反應(yīng)生成含有so42_的溶液。 堿液為氫氧化鈉(NaOH)溶液或氫氧化鉀(KOH)溶液。優(yōu)選的，堿液的質(zhì)量濃度為7% 15%。進(jìn)一步的，可以將含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)，再收集含有S042_的溶液與鈣源反應(yīng)生成的硫酸鈣及回收堿液，并將收集的回收堿液用于與經(jīng)過(guò)低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣反應(yīng)。本實(shí)施方式中，使用煙氣脫硫裝置20對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理。步驟S103、使用分子篩提高煙氣中的二氧化碳的濃度。經(jīng)過(guò)脫硫處理后的煙氣進(jìn)入分子篩30，使煙氣中二氧化碳的體積百分含量提高至50%以上。步驟S104、壓縮煙氣形成高壓煙氣。優(yōu)選的，高壓煙氣的氣壓為I. 5MPa"2. 5MPa。本實(shí)施方式中，使用壓縮機(jī)41對(duì)經(jīng)過(guò)分子篩處理的煙氣進(jìn)行壓縮，使煙氣的氣壓增加至 I. 5MPa 2. 5MPa。進(jìn)一步的，使用流量控制器35控制輸送至壓縮機(jī)41的煙氣的流量。步驟S105、對(duì)煙氣依次進(jìn)行冷卻、油水分離及脫水干燥處理。煙氣進(jìn)行冷卻后溫度降低至35°C 55°C。本實(shí)施方式中，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)41壓縮形成的高壓煙氣首先進(jìn)入冷卻器42進(jìn)行冷卻以降低壓縮機(jī)41輸出的煙氣的溫度。經(jīng)過(guò)冷卻器42冷卻的煙氣使用油水分離器43除去煙氣中的油水，凈化煙氣。本實(shí)施方式中，油水分離器43為旋風(fēng)分離器。經(jīng)過(guò)油水分離除去油水的煙氣使用干燥器44進(jìn)行脫水干燥以除去煙氣中的水汽。步驟S106、對(duì)煙氣進(jìn)行精密過(guò)濾除去煙氣中的雜質(zhì)本實(shí)施方式中，使用精密過(guò)濾器45對(duì)煙氣進(jìn)行過(guò)濾。步驟S107、對(duì)空氣依次進(jìn)行壓縮、油水分離、脫水干燥及精密過(guò)濾處理以形成凈化空氣。本實(shí)施方式中，使用空氣凈化裝置50凈化空氣，具體為，使用壓縮空氣機(jī)51壓縮空氣，使壓縮后的空氣的氣壓為O. 6MPa^l. 2MPa ;空氣經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)51壓縮后部分雜質(zhì)液化為油水，使用分離經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)51壓縮后的空氣中的油水；使用干燥器53進(jìn)一步除去空氣中的水汽；使用精密過(guò)濾器54除去經(jīng)過(guò)干燥脫水的空氣中的灰塵及顆粒。優(yōu)選的，油水分離器52為旋風(fēng)分離器。步驟S108、對(duì)凈化空氣進(jìn)行預(yù)冷卻。本實(shí)施方式中，使用冷卻器61將經(jīng)過(guò)凈化空氣預(yù)冷卻至常溫。步驟S109、對(duì)凈化空氣進(jìn)行冷卻以形成低溫空氣。低溫空氣的溫度為-40°C -60°C。
本實(shí)施方式中，使用空氣制冷裝置70將空氣冷卻至_40°C _60°C。優(yōu)選的，空氣制冷裝置70為氣波制冷機(jī)。低溫空氣的氣壓為O. 6MPa I. 2MPa，優(yōu)選為O. 8MPa。步驟S110、將經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾的煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換形成高壓低溫?zé)煔?，以使得高壓低溫?zé)煔庵胁糠侄趸家夯邏旱蜏責(zé)煔獾臍鈮簽镮. 5MPa^2. 5MPa，溫度為-25°C -35 °C。本實(shí)施方式中，經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾的煙氣與低溫空氣通過(guò)熱交換裝置80進(jìn)行熱交換，使高壓煙氣變成高壓低溫?zé)煔?。在氣壓為I. 5MPa^2. 5MPa，溫度為-25°C _35°C的條件下，煙氣中的部分二氧化碳液化生成液態(tài)二氧化碳。低溫空氣經(jīng)過(guò)熱交換后成為常溫空氣，可以排放，本實(shí)施方式中，常溫空氣通過(guò)空氣排空裝置85排空。
步驟S110、分離所述高壓低溫?zé)煔庵械囊夯亩趸技俺ヒ夯亩趸嫉奈矚狻Ｔ跓峤粨Q裝置80內(nèi)進(jìn)行換熱后形成的含有液態(tài)二氧化碳的煙氣進(jìn)入氣液分離裝置90，以分離出液態(tài)二氧化碳及除去液化的二氧化碳的尾氣。步驟S111、收集液化的二氧化碳。本實(shí)施方式中，使用二氧化碳收集裝置95收集液態(tài)二氧化碳并對(duì)液態(tài)二氧化碳進(jìn)行灌裝。步驟S112、將尾氣與經(jīng)過(guò)預(yù)冷卻的空氣進(jìn)行換熱。經(jīng)過(guò)分離后的尾氣的溫度較低，可以作為冷源對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)冷卻的空氣再次進(jìn)行預(yù)冷卻。本實(shí)施方式中，經(jīng)過(guò)分離后的尾氣與經(jīng)過(guò)預(yù)冷卻的空氣通過(guò)換熱器62換熱。步驟S113、將經(jīng)過(guò)換熱的尾氣重新進(jìn)行分離提純。由于煙氣中的二氧化碳不能完全液化，因此尾氣中仍然含有較高濃度的二氧化碳。本市實(shí)施方式中，經(jīng)過(guò)換熱器62換熱后的尾氣再次進(jìn)入煙氣壓縮裝置40的壓縮機(jī)41重新進(jìn)行二氧化碳的分離。上述煙氣中二氧化碳提純方法中，使經(jīng)過(guò)加壓的煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換，使高壓煙氣變成高壓低溫?zé)煔?，在高壓低溫的條件下，煙氣中的部分二氧化碳液化生成液態(tài)二氧化碳，在氣壓為I. 5MPa 2. 5MPa，溫度為-25°C _35°C的條件下，煙氣中其他氣體不會(huì)液化，從而使煙氣中的二氧化碳液化與煙氣中的其他氣體及雜質(zhì)分離，提純工藝較為簡(jiǎn)單；而其他未液化的低溫氣體與經(jīng)過(guò)預(yù)冷卻的空氣進(jìn)行換熱，將冷量回收利用，從而實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用。需要說(shuō)明的是，煙氣中二氧化碳提純方法中各步驟并不一定按照所列舉的順序進(jìn)行，比如對(duì)煙氣進(jìn)行的處理形成高壓煙氣的步驟(步驟SlOl至步驟S106)與對(duì)空氣進(jìn)行的處理形成低溫空氣的步驟(步驟S107至步驟S109)可以同時(shí)進(jìn)行，只要使高壓煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換形成高壓低溫?zé)煔饧纯?。可以理解，步驟SlOl至步驟S103可以省略，此時(shí)直接執(zhí)行步驟S104對(duì)煙氣進(jìn)行壓縮即可。當(dāng)煙氣中雜質(zhì)較少無(wú)需凈化、除硫且水汽較少時(shí)，步驟S105及步驟S106也可以省略，此時(shí)將經(jīng)過(guò)步驟S104壓縮的空氣直接與低溫空氣進(jìn)行換熱即可。當(dāng)空氣中雜質(zhì)較少無(wú)需凈化且水汽較少時(shí)，步驟S106及步驟S107可以省略，此時(shí)直接執(zhí)行步驟S108即可。步驟S108也可以省略，此時(shí)直接對(duì)空氣進(jìn)行冷卻形成低溫空氣即可。步驟S109可以省略，此時(shí)也可直接購(gòu)買低溫空氣，無(wú)需自制。步驟S112及步驟S113可以省略。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)，用于分離、提純含有ニ氧化碳的煙氣中的ニ氧化碳，其特征在于，所述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)包括 煙氣壓縮裝置，用于將煙氣加壓形成高壓煙氣； 空氣制冷裝置，用于將空氣冷卻形成低溫空氣； 熱交換裝置，與所述煙氣壓縮裝置及所述空氣制冷裝置連通，所述熱交換裝置用于將所述高壓煙氣與所述低溫空氣進(jìn)行換熱形成高壓低溫?zé)煔?，以使得所述高壓低溫?zé)煔庵胁糠芝搜趸家夯? 氣液分離裝置，用于分離所述高壓低溫?zé)煔庵幸夯磨搜趸肌?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)還包括與所述煙氣壓縮裝置連通的煙氣脫硫裝置，所述煙氣脫硫裝置用于在所述煙氣加壓形成高壓煙氣之前脫除所述煙氣中的ニ氧化硫。
3.一種煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，包括以下步驟 壓縮煙氣形成高壓煙氣； 將所述高壓煙氣與低溫空氣進(jìn)行熱交換形成高壓低溫?zé)煔?，以使得所述高壓低溫?zé)煔庵胁糠芝搜趸家夯?，其中所述高壓低溫?zé)煔獾臍鈮簽?.5MPa 2.5MPa，溫度為-25°C -35 °C ； 分離所述高壓低溫?zé)煔庵械囊夯磨搜趸技俺ヒ夯磨搜趸己蟮奈矚狻?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，所述煙氣在壓縮前先對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理以脫除煙氣中的ニ氧化硫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在干，脫除煙氣中的ニ氧化硫包括以下步驟 將煙氣進(jìn)行低溫等離子體激發(fā)氧化，使煙氣中的ニ氧化硫氧化為三氧化硫； 將經(jīng)過(guò)低溫等離子體激發(fā)氧化的煙氣與堿液反應(yīng)，使所述煙氣中的三氧化硫與堿液反應(yīng)溶液反應(yīng)生成含有SO廣的溶液,所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，所述煙氣在壓縮前先使用分子篩提高煙氣中ニ氧化碳濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，壓縮煙氣形成高壓煙氣后、與所述低溫空氣進(jìn)行熱交換之前依次進(jìn)行冷卻、油水分離及脫水干燥處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，所述煙氣在進(jìn)行油水分離及脫水干燥后、與所述低溫空氣進(jìn)行熱交換之前進(jìn)行精密過(guò)濾以除去煙氣中的灰/K土。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在干，所述低溫空氣由以下步驟制備將空氣依次進(jìn)行壓縮、油水分離、脫水干燥及精密過(guò)濾以除去空氣中的水汽及微小雜質(zhì)形成浄化空氣；經(jīng)冷卻所述凈化空氣以形成低溫空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的煙氣中二氧化碳提純方法，其特征在于，所述凈化空氣在降溫形成低溫空氣之前與所述尾氣進(jìn)行換熱進(jìn)行預(yù)冷卻。
全文摘要
一種煙氣中二氧化碳提純系統(tǒng)，用于分離、提純含有二氧化碳的煙氣中的二氧化碳，包括煙氣壓縮裝置、空氣制冷裝置、熱交換裝置及氣液分離裝置，所述煙氣壓縮裝置用于將煙氣加壓形成高壓煙氣，所述空氣制冷裝置用于將空氣冷卻形成低溫空氣，所述熱交換裝置與所述煙氣壓縮裝置及所述空氣制冷裝置連通，所述熱交換裝置用于將所述高壓煙氣與所述低溫空氣進(jìn)行換熱形成高壓低溫?zé)煔猓允沟盟龈邏旱蜏責(zé)煔庵胁糠侄趸家夯?，所述氣液分離裝置，用于分離所述高壓低溫?zé)煔庵幸夯亩趸肌Ｉ鲜鰺煔庵卸趸继峒兿到y(tǒng)較為簡(jiǎn)單。本發(fā)明還提供一種煙氣中二氧化碳提純方法。
文檔編號(hào)B01D53/50GK102706102SQ20121014212
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者任哲, 馮欣悅, 呂小鴻, 周湧, 成鵬, 李大華, 王小林, 鄭參, 雷芳 申請(qǐng)人:深圳市明鑫高分子技術(shù)有限公司