MEA法碳捕集工艺再生塔能耗优化

赵东亚, 王家凤, 田群宏, 陆诗建,2

(1.中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛 266580; 2.中国石化节能环保工程科技有限公司,山东东营 257026)

燃煤电厂是温室效应[1-3]主要的碳排放源之一,对烟气中的CO2进行捕集是缓解气候变化、促进人类社会可持续发展的重要方式之一[4-6]。化学吸收法[7]捕集效率较高[8],其中MEA吸收法具有吸收速率快、吸收效率高等优点。但MEA吸收工艺需要大量蒸汽提供解吸所需热量,导致捕集成本较高[9-10]。再生塔是单乙醇胺法CO2捕集技术耗能最大的设备,降低CO2解吸能耗的方法主要有采用新型吸收剂、优化工艺参数、改进吸收与解吸工艺。优化工艺参数具有成本低、操作难度小的特点。白亚开[11]分析了MEA法脱碳系统参数变动对脱碳能耗的影响,马嘉慧等[12]对MEA溶液捕集CO2的反应热进行实验研究,并利用自主开发的量热系统分析了负载率等参数的影响,RAO等[13]借助化工模拟软件并利用线性回归方法建立捕集系统能耗模型及全流程成本数学模型,赵东亚等[14]对再生塔能耗进行平衡级建模,利用MESH方程建立再生塔机制模型,借助化工模拟软件ProTreat建立工艺模型,并进行能耗敏感性分析。笔者基于再生塔能耗机制模型[14],运用非线性规划方法,以进入再生塔的富液的温度为决策变量,对再生塔能耗进行优化,得出参数变化时的最佳能耗,并进行案例对比分析,验证所述优化方法的有效性。

1 再生塔单位能耗机制模型

单乙醇胺法碳捕集工艺流程如图1所示。……