煙氣CO2捕集熱能梯級利用節能工藝耦合優化

陸詩建，高麗娟，王家鳳，趙東亞，王鑫，朱全民

（1中國石油大學（華東）化學工程學院，山東青島266580；2中石化節能環保工程科技有限公司，山東東營257026）

燃煤電廠煙道氣中CO2的分離與回收，目前廣泛采用的捕集方法是化學吸收法[1-3]。該法是利用CO2與有機胺發生可逆的化學反應，吸收與解吸交替進行，從而實現二氧化碳從煙氣中的分離[4-6]。有機胺捕集CO2的流程如圖1 所示（其中1bar=105Pa）。有機胺吸收法具有吸收速率高、溶劑易于制備，效果明顯的優點，工藝成熟，在國內外二氧化碳捕集工程中已獲得了應用，建設了多個示范工程[7-10]。但該法也存在吸收劑能耗高、運行成本高的問題。

圖1 有機胺捕集CO2流程

為解決有機胺吸收法能耗高的問題，一是開發低能耗吸收劑，二是研發各類節能工藝，充分回收利用捕集系統內廢熱，實現再生能耗的降低[11-14]。目前國內外開發了高效率換熱器、MVR 熱泵、吸收式熱泵技術等節能工藝，降低能耗效果在20%以內[15-17]。本文在常規有機胺吸收法的基礎上，以增加吸收負荷、回收貧液熱量、回收解吸塔頂熱量為目標，集成解吸塔頂氣體熱量回收壓縮式熱泵、分級解吸、分布式換熱、級間冷卻、MVR 熱泵，研究探討最佳節能工藝與節能指標。

1 節能工藝耦合流程原理

利用壓縮式熱泵與分布式換熱、分流解吸、級間冷卻、MVR 熱泵技術耦合研究，通過過程集成的方法將熱源與冷源進行重新分配，實現能量重復再利用，從而達到節能降耗的目的，整體集成捕集CO2工藝流程如圖2所示。……