连续吸附CO2的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及CO2工业化吸附领域，公开了连续吸附CO2的装置和方法。该装置包括：吸附装置(1)、筛分器(2)、提升机(3)和气液分离器(4)；所述吸附装置包括移动床吸附器(10)，移动床吸附器(10)设有吸附剂入口(101)、吸附段(102)、脱附段(103)、冷却段(104)和吸附剂出口(106)，用于吸附剂顺序进行吸附CO2、脱附CO2和冷却；所述吸附段设有烟气入口(11)和净气出口(12)，用于使烟气垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述筛分器在所述吸附剂出口的下方；所述提升机连通所述筛分器和所述吸附剂入口。可以提高吸附烟气中CO2的效率，收取的CO2纯度更好，同时降低吸附过程的能耗。

Devices and methods for continuous adsorption of CO2

The invention relates to the field of CO2 industrialized adsorption, and discloses a device and a method for continuously adsorbing CO2. The device includes an adsorption device (1), a sieve (2), a hoist (3) and a gas-liquid separator (4); the adsorption device includes a mobile bed absorber (10), an adsorbent inlet (101), an adsorption section (102), a desorption section (103), a cooling section (104) and an adsorbent exit (106) for adsorbents in order to adsorb CO2 in the adsorbent sequence. CO2 and cooling are removed; the adsorption section is provided with a flue gas inlet (11) and a net gas outlet (12), which is used to make the direction of the transport of the flue gas vertical adsorbent through the adsorbent; the sieve separator is below the adsorbent outlet; the hoist is connected to the siever and the inlet of the adsorbent. The efficiency of CO2 in adsorbed flue gas can be improved, and the purity of CO2 is better, and the energy consumption of adsorption process is also reduced.

【技术实现步骤摘要】
连续吸附CO2的装置和方法
本专利技术涉及CO2工业化吸附领域，具体涉及连续吸附CO2的装置和方法。
技术介绍
以气候变化为核心的全球环境问题日益严重，控制温室气体排放已经成为当今国际社会普遍的共识。CO2捕集、利用与封存技术(CarbonCapture,Utilization&Storage，CCUS)作为减少化石燃料温室气体排放的重要手段仍将是全球研究热点。而目前制约CCUS技术发展的一个主要瓶颈是CO2捕集成本过高，开展新的更低成本的CO2捕集技术迫在眉睫。调研发现，溶剂法是目前最主要的CO2捕集工艺，但为了降低溶液粘度及有机胺的挥发性，溶剂法在使用过程中需要加入70％左右的水。在CO2吸收富液再生过程中，这些水同样需要加热，由此造成溶剂法碳捕集成本居高不下。为了进一步降低碳捕集成本，以吸附法为代表的非溶剂CO2捕集法应运而生。初步能耗核算结果表明，相比于溶剂法，吸附法能耗明显降低。但吸附法在使用过程中存在实现连续吸附与再生，致使吸附、再生与冷凝操作需要频繁切换，增加了操作复杂性。CN102772981A公开了一种用活性炭连续吸附和解吸有机废气的装置，包括吸附塔、解析塔、活性炭流化系统、有机溶剂回收系统，其中吸附和解吸过程同时连续进行，所述吸附塔底部进气口连接第一过滤器、第一风机，吸附塔上部连接旋风分离器，旋风分离器上部连接袋式除尘器，袋式除尘器下放置灰桶，吸附塔底部管道连接解析塔，中间设置第一旋转阀和管道视镜，用于控制和观察吸附剂的流动状态，解析塔底部管道连接加速器，中间设置有第二旋转阀和吸附剂补充罐，所述的活性炭流化系统包括第二过滤器、第二风机、加速器和输送管道，第二过滤器出口连接第二风机，第二风机出口分两路，一路连接吸附塔上部和解吸塔上部，一路连接加速器的一个入口，加速器的另一个入口连接第二旋转阀，加速器的出口连接输送管道，输送管道向上连接旋风分离器上部，所述的有机溶剂回收系统包括换热器、冷凝器、分离槽，水蒸气管线接换热器进口，换热器出口管线进入解吸塔内部连接加热盘管，解吸塔塔顶蒸气出口管线接冷凝器，冷凝器连接分离槽，静置分离后从重相出口或轻相出口分别流出有机溶剂或废水。该装置和方法用于对有机废气进行吸附净化的处理，例如处理含微量二氯甲烷的工业废气、含微量甲苯的废气或含微量二甲苯的工业废气。该装置要求废气在吸附塔内与活性炭逆流接触，水蒸汽与活性炭在解析塔内逆流接触，吸收塔与解析塔之间必须设置旋转阀连接，阀体容易堵塞，且装置操作和控制不方便。CN102019127A公开了有机废气活性炭吸附回收装置，包括相并联设置的多个填充有活性炭吸附层的吸附罐、用于输送有机废气的废气输送通道、用于输送净化气体的净气输送通道、用于制造高温脱附蒸汽的蒸汽发生装置、用于收集脱附溶剂的溶剂回收装置，所述的废气输送通道、吸附罐、净气输送通道依次构成吸附部分，所述的蒸汽发生装置、吸附罐、溶剂回收装置依次构成脱附部分，其中，各个所述的吸附罐设置有两层活性炭吸附层。用于对苯、醇、酮、酯、汽油等有机溶剂的废气吸收回收。该装置固定吸附层，引导气流穿过吸附罐完成吸附，再以蒸汽穿过吸附罐完成脱附。现有技术吸附CO2的能耗高且吸附效率低，脱附出的CO2的浓度低。需要改进的吸附烟气中CO2的方法和设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术吸附烟气中CO2的能耗高且脱附出的CO2的浓度低，吸附效率低的问题，提供连续吸附CO2的装置和方法。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种连续吸附CO2的系统，包括：吸附装置1、筛分器2、提升机3和气液分离器4；所述吸附装置包括移动床吸附器10、废气管路、带冷却器109的水蒸汽管路和冷却管路；其中，移动床吸附器10设有吸附剂入口101、吸附段102、脱附段103、冷却段104和吸附剂出口106，用于吸附剂顺序进行吸附CO2、脱附CO2和冷却；所述吸附段设有烟气入口11和净气出口12，用于连通所述废气管路使烟气垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述脱附段设有蒸汽入口13和蒸汽出口14，用于连通所述水蒸汽管路使水蒸汽垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述冷却段设有冷却介质入口16和冷却介质出口15，用于连通所述冷却管路使冷却介质垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；其中，所述筛分器在所述吸附剂出口的下方，用于将从所述吸附剂出口排出的吸附剂进行筛分除去破碎的吸附剂颗粒；所述提升机连通所述筛分器和所述吸附剂入口，用于将吸附剂循环回所述移动床吸附器；所述气液分离器连通所述带冷却器的水蒸汽管路，用于将来自所述脱附段的夹带CO2的水分离出CO2。优选地，移动床吸附器10的宽度W为10～500cm。优选地，所述吸附段、脱附段和冷却段之间的间距大于所述宽度W；优选所述间距为所述宽度W的1.5～15倍。优选地，所述烟气入口和净气出口、所述蒸汽入口和蒸汽出口、所述冷却介质入口和冷却介质出口均相对开设，且开口面积为所述移动床吸附器在宽度W方向上的横截面的面积的0.5～3倍。优选地，在所述烟气入口和净气出口、所述蒸汽入口和蒸汽出口、所述冷却介质入口和冷却介质出口均设置包括多个横向挡板19的百叶窗结构120。优选地，挡板宽度H为1～140cm，所述挡板与所述移动床吸附器的侧壁间α角为45～80°；相邻挡板之间的距离D为0.5～100cm。优选地，所述废气管路包括烟气进气管线111和干净气出气管线112，所述水蒸汽管路包括进水管线113和出水汽管线114，所述冷却管路包括冷却进管116和冷却出管115；其中，所述干净气出气管线连通所述冷却进管。优选地，所述系统还包括文丘里管108，连通所述冷却出管和所述干净气出气管线。优选地，所述移动床吸附器还包括在所述冷却段和吸附剂出口之间的空冷段105；所述空冷段设有冷气入口17和热气出口18，分别连通冷气进气管线117和热气出气管线118，所述热气出气管线连通所述冷却进管和所述文丘里管。优选地，所述冷气入口和热气出口相对开设，且开口面积为所述移动床吸附器在宽度W方向上的横截面的面积的0.5～3倍，并设置所述百叶窗结构。优选地，所述吸附剂出口设置有调节挡板107，用于控制吸附剂的循环速度。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连续吸附CO2的系统；步骤包括：S1、吸附剂在移动床吸附器10中沿从吸附段102到脱附段103再到冷却段104的方向移动；烟气在吸附段102中垂直吸附剂移动的方向穿过吸附剂，得到干净气和吸附CO2的待生剂；水蒸汽在脱附段103中垂直吸附剂移动的方向穿过待生剂，得到夹带CO2的水蒸汽和脱附剂，所述夹带CO2的水蒸汽进行冷却和气液分离，得到纯CO2；部分所述干净气在冷却段104中垂直吸附剂移动的方向穿过脱附剂，得到冷却的再生剂；S2、所述再生剂经过设有调节挡板107的吸附剂出口106输送到筛分器2，筛除破损的吸附剂颗粒；S3、将筛选出的吸附剂颗粒返回吸附剂入口101，循环用于吸附烟气中的CO2。优选地，吸附剂平均粒度为0.05～3cm，吸附剂料层移动速度为0.001～0.5m/s，吸附剂料层的堆密度为0.1～2kg/L；所述烟气的表压压力为-0.05MPa～0.5MPa。通过上述技术方案，可以提高吸附烟气中CO2的效率，收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续吸附CO2的系统，包括：吸附装置(1)、筛分器(2)、提升机(3)和气液分离器(4)；所述吸附装置包括移动床吸附器(10)、废气管路、带冷却器(109)的水蒸汽管路和冷却管路；其中，移动床吸附器(10)设有吸附剂入口(101)、吸附段(102)、脱附段(103)、冷却段(104)和吸附剂出口(106)，用于吸附剂顺序进行吸附CO2、脱附CO2和冷却；所述吸附段设有烟气入口(11)和净气出口(12)，用于连通所述废气管路使烟气垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述脱附段设有蒸汽入口(13)和蒸汽出口(14)，用于连通所述水蒸汽管路使水蒸汽垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述冷却段设有冷却介质入口(16)和冷却介质出口(15)，用于连通所述冷却管路使冷却介质垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；其中，所述筛分器在所述吸附剂出口的下方，用于将从所述吸附剂出口排出的吸附剂进行筛分除去破碎的吸附剂颗粒；所述提升机连通所述筛分器和所述吸附剂入口，用于将吸附剂循环回所述移动床吸附器；所述气液分离器连通所述带冷却器的水蒸汽管路，用于将来自所述脱附段的夹带CO2的水分离出CO2。

【技术特征摘要】
1.一种连续吸附CO2的系统，包括：吸附装置(1)、筛分器(2)、提升机(3)和气液分离器(4)；所述吸附装置包括移动床吸附器(10)、废气管路、带冷却器(109)的水蒸汽管路和冷却管路；其中，移动床吸附器(10)设有吸附剂入口(101)、吸附段(102)、脱附段(103)、冷却段(104)和吸附剂出口(106)，用于吸附剂顺序进行吸附CO2、脱附CO2和冷却；所述吸附段设有烟气入口(11)和净气出口(12)，用于连通所述废气管路使烟气垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述脱附段设有蒸汽入口(13)和蒸汽出口(14)，用于连通所述水蒸汽管路使水蒸汽垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；所述冷却段设有冷却介质入口(16)和冷却介质出口(15)，用于连通所述冷却管路使冷却介质垂直吸附剂输送的方向穿过吸附剂；其中，所述筛分器在所述吸附剂出口的下方，用于将从所述吸附剂出口排出的吸附剂进行筛分除去破碎的吸附剂颗粒；所述提升机连通所述筛分器和所述吸附剂入口，用于将吸附剂循环回所述移动床吸附器；所述气液分离器连通所述带冷却器的水蒸汽管路，用于将来自所述脱附段的夹带CO2的水分离出CO2。2.根据权利要求1所述的系统，其中，移动床吸附器(10)的宽度W为10～500cm。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述吸附段、脱附段和冷却段之间的间距大于所述宽度W；优选所述间距为所述宽度W的1.5～15倍。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述烟气入口和净气出口、所述蒸汽入口和蒸汽出口、所述冷却介质入口和冷却介质出口均相对开设，且开口面积为所述移动床吸附器在宽度W方向上的横截面的面积的0.5～3倍。5.根据权利要求4所述的系统，其中，在所述烟气入口和净气出口、所述蒸汽入口和蒸汽出口、所述冷却介质入口和冷却介质出口均设置包括多个横向挡板(19)的百叶窗结构(120)；优选地，挡板宽度H为1～140cm，所述横向挡板与所述移动床吸附器的侧壁间的α角为45～80°；相邻的横向挡板之间的距离D为0.5～100cm。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述废气管路包括烟气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，崔倩，赵兴雷，闫学良，高星，
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