CO2连续旋转式吸附系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及CO2吸附领域，公开了CO2连续旋转式吸附系统和方法。系统包括：转轴(3)、上底板(20)、下顶板(21)、设置在所述上底板的上面的上转筒(22)和设置在所述下顶板的下面的下转筒(23)；转轴串联上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动上转筒和下转筒转动，上底板和下顶板设置为固定；上底板和下顶板分别设置各种介质的进口和出口；在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板(5)，挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕转轴的吸附剂装填区；上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板(18)，将上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度。

CO2 continuous rotating adsorption system and method

The invention relates to the field of CO2 adsorption, and discloses a CO2 continuous rotary adsorption system and method. The system comprises a rotating shaft (3), an upper floor (20), a lower top plate (21), an upper rotating cylinder (22) set above the upper floor, and a lower cylinder (23) set below the lower roof; the rotating shaft is connected in series with a bottom plate, a lower top plate, a upper and a lower cylinder, and a rotating cylinder and a lower cylinder, and the upper and lower top plates are set to be fixed. The upper floor and the lower top plate respectively set up the import and export of various kinds of media; in the upper and lower revolving cylinders, the multilayer ring baffles (5) are respectively set up, the baffles extend along the axis of the rotating shaft, and the adsorbent loading areas are separated in the upper and lower revolving cylinders, and the upper and lower revolving cylinders are also arranged along the radial direction. A plurality of sealing plates (18) divide the internal space of the upper rotary cylinder and the lower rotary drum into a plurality of mutually isolated areas. It can reduce the energy consumption of CO2 adsorption and improve the purity of CO2 obtained by adsorption.

【技术实现步骤摘要】
CO2连续旋转式吸附系统和方法
本专利技术涉及CO2吸附领域，具体涉及CO2连续旋转式吸附系统和方法。
技术介绍
由化石燃料燃烧产生的大量CO2已引起全球气候变暖。由于未来几十年内化石燃料将会继续主导生产，因此从烟道气中捕集和回收利用CO2对降低温室气体排放具有现实意义。吸附法作为CO2捕集、分离的主要方法之一，其工艺过程简单、能耗较低。但现阶段需要至少两个吸收塔交叉进行吸、脱附才能实现CO2连续分离回收，且由于吸附剂量有限，需频繁切换，操作复杂，自动化程度低。CN1132661C公开了一种旋转吸附床气体吸附脱除的净化方法，旋转吸附床层分为吸附区和再生区，有害气体通过吸附区，随着床层的旋转，吸附了有害气体的吸附剂随床层旋转到再生区，在再生区使用液相再生剂对吸附了有害气的吸附剂进行浸泡再生，再生后的吸附剂继续旋转回到吸附区；其中的旋转吸附床是装有吸附剂的圆形旋转固定床，吸附剂与吸附反应器共同绕吸附床的圆形中心旋转轴进行垂直旋转，旋转吸附床的上部为吸附区，旋转吸附床的下部作为再生区，再生区浸泡在液相再生剂中。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。CN106492589A公开了CO2吸附/脱附循环处理装置，包括动力驱动装置、转轮和气体导管，所述动力驱动装置驱动转轮转动，转轮上设有若干个气体进出孔，每个气体进出孔分别与气体导管连接；所述转轮内包括若干个吸附区和若干个脱附区，相邻的区域彼此密封；每个吸附区内设有若干层分割层，每一分割层中填塞有吸附剂，每一层分隔层在左右两端分别设有用于待吸附气体或净化气体通过的气孔，待吸附气体或净化气体依次经过每一分割层的气孔后从气体进出孔排出。该专利技术通过层层分割使吸附剂得到充分利用。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。CN105727689A公开了一种有机废气净化器，包括吸附单元和等离子体分解单元；所述吸附单元包括过滤器、转轮吸附器和引风机，过滤器进气口与收集污染空气管道相连，转轮吸附器内装有蜂窝状活性炭，分割成吸附区、热脱附区和冷却区，在调速电机的驱动下以每小时2-8转速度旋转，吸附区、热脱附区和冷却区分别对应设有吸附进气口、吸附出气口、热脱附进气口、热脱附出气口、冷却进气口和冷却出气口，并分别与污染空气、冷却空气、再生热空气的管道相连接；过滤器出气口与转轮吸附器吸附进气口相连，转轮吸附器吸附出气口与引风机相连；所述等离子体分解单元包括热交换器、电加热器、引风机和等离子体净化器；转轮吸附器冷却进气口与收集冷却空气管道相连，热交换器采用间接式换热器，设有再生进气口、再生出气口、尾气入气口和尾气出气口，转轮吸附器冷却出气口与热交换器再生进气口相连，热交换器再生出气口与电加热器进气口相连，电加热器出气口与转轮吸附器热脱附进气口相连，等离子体净化器采用填料床介质阻挡放电反应器，转轮吸附器热脱附出气口铜风机与等离子体净化器进气口相连，等离子体净化器出气口与热交换器尾气进气口相连。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。由此可见，为了更好地实现CO2的吸附，需要能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高问题，提供了CO2连续旋转式吸附系统和方法。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种CO2连续旋转式吸附系统，包括：转轴3、上底板20、下顶板21、设置在所述上底板的上面的上转筒22和设置在所述下顶板的下面的下转筒23；所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13；在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板5，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板18，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。优选地，所述上底板和下顶板之间相互平行且间隔设置，所述上底板和下顶板之间间距为30-100cm。优选地，多层所述挡板均与所述转轴为同轴线设置，并且多层所述挡板之间为相互平行且等间距设置。优选地，相邻的所述挡板之间的间距为所述上转筒或下转筒的最大外直径的10-25％。优选地，所述上转筒和下转筒为同外直径设置，所述上转筒或下转筒的最大外直径为1-10m，所述上转筒或下转筒的高为所述上转筒或下转筒的最大外直径的20-50％。优选地，所述上转筒包括上转筒盖24、上转筒底板25、套在转轴外的上中心轴筒26和设置在所述上转筒的外侧的第一水密封构件4；所述下转筒包括下转筒顶板27、下转筒底盖28、套在转轴外的下中心轴筒29和设置在所述下转筒的外侧的第二水密封构件19。优选地，在所述上转筒中，所述挡板均仅接触所述上转筒盖或上转筒底板，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述上转筒盖或所述上转筒底板。优选地，在所述下转筒中，所述挡板均仅接触所述下转筒顶板或下转筒底盖，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述下转筒顶板或下转筒底盖。优选地，所述挡板的高度为所述上转筒或上转筒的高度的50-80％。优选地，所述烟气进口、所述水蒸汽进口、所述第一空气进口和所述第二空气进口连通所述上转筒和下转筒中最靠近所述转轴的吸附剂装填区；所述第一烟气出口、所述水蒸汽出口、所述第二烟气出口和所述空气出口连通所述上转筒和下转筒中距离所述转轴最远的吸附剂装填区，使各种介质从所述上转筒和下转筒的内侧进入，经过整个所述吸附剂装填区后从所述上转筒和下转筒的外侧排出。优选地，所述上底板和下顶板均等地划分为吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17；所述烟气进口和第一烟气出口连通所述吸附区，所述第一空气进口和第二烟气出口连通所述缓冲区，所述水蒸汽进口和水蒸汽出口连通所述再生区，所述第二空气进口和空气出口连通所述冷却区。本专利技术第二方面提供一种CO2连续吸附的方法，包括将含CO2的烟气通入本专利技术的CO2连续旋转式吸附系统：转轴3带动在吸附剂装填区装填有吸附剂的上转筒22和下转筒23旋转，使在所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域经过固定设置的上底板20和下顶板21中的吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17时，依次连通烟气进口8和第一烟气出口9、第一空气进口10和第二烟气出口11、水蒸汽进口6和水蒸汽出口7、第二空气进口12和空气出口13，使所述区域循环进行CO2吸附、吸附剂缓冲、吸附剂再生、吸附剂冷却。优选地，所述旋转的速率为0.6-6°/min。优选地，所述吸附剂选自活性炭、沸石分子筛、复合型离子交换树脂和有机金属框架材料(MOF)中的至少一种；吸附温度为20-60℃，吸附压力为0.1-0.5MPa；缓冲温度为20-60℃，缓冲压力为0.1-0.5MPa；再生温度为90-150℃，再生压力为0.1-0.5MPa；冷却温度为20-60℃。通过上述技术方案，本专利技术可以实现CO2连续旋转式吸附，能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度。附图说明图1是本专利技术的CO2连续旋转式吸附系统的主视图；图2是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO2连续旋转式吸附系统，包括：转轴(3)、上底板(20)、下顶板(21)、设置在所述上底板的上面的上转筒(22)和设置在所述下顶板的下面的下转筒(23)；所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口(6)、水蒸汽出口(7)、烟气进口(8)、第一烟气出口(9)、第一空气进口(10)、第二烟气出口(11)、第二空气进口(12)和空气出口(13)；在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板(5)，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板(18)，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。

【技术特征摘要】
1.一种CO2连续旋转式吸附系统，包括：转轴(3)、上底板(20)、下顶板(21)、设置在所述上底板的上面的上转筒(22)和设置在所述下顶板的下面的下转筒(23)；所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口(6)、水蒸汽出口(7)、烟气进口(8)、第一烟气出口(9)、第一空气进口(10)、第二烟气出口(11)、第二空气进口(12)和空气出口(13)；在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板(5)，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板(18)，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上底板和下顶板之间相互平行且间隔设置，所述上底板和下顶板之间间距为30-100cm。3.根据权利要求1所述的系统，其中，多层所述挡板均与所述转轴为同轴线设置，并且多层所述挡板之间为相互平行且等间距设置；优选地，相邻的所述挡板之间的间距为所述上转筒或下转筒的最大外直径的10-25％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述上转筒和下转筒为同外直径设置，所述上转筒或下转筒的最大外直径为1-10m，所述上转筒或下转筒的高为所述上转筒或下转筒的最大外直径的20-50％。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述上转筒包括上转筒盖(24)、上转筒底板(25)、套在转轴外的上中心轴筒(26)和设置在所述上转筒的外侧的第一水密封构件(4)；所述下转筒包括下转筒顶板(27)、下转筒底盖(28)、套在转轴外的下中心轴筒(29)和设置在所述下转筒的外侧的第二水密封构件(19)。6.根据权利要求5所述的系统，其中，在所述上转筒中，所述挡板均仅接触所述上转筒盖或上转筒底板，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述上转筒盖或所述上转筒底板；在所述下转筒中，所述挡板均仅接触所述下转筒顶板或下转筒底盖，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔倩，高星，赵兴雷，张峰，闫学良，孙永伟，龙银花，李永龙，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11