本发明专利技术属于属于CO2脱除技术领域，特别涉及一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置及方法。本发明专利技术装置由反应器、卸料阀、加热机、冷却机、给料机、提升管、罗茨风机、增压风机、循环风机、引风机、气固分离设备、换热器组成；本发明专利技术方法通过将含有CO2的烟气引入反应器，使CO2气体与自上而下的吸附剂充分接触，脱碳后的烟气经过气固分离设备和引风机排出，吸附剂进入加热机，加热再生获得CO2气体和解吸的吸附剂，将解吸的吸附剂引入冷却机，冷却降温获得适当温度的吸附剂；将冷却后的固吸附剂再次引入到反应器内。本发明专利技术装置对来源气体有良好的适应性，系统有良好的运行稳定性，能提高再生过程能量利用效率，降低热量损失，是投资和能耗较低的优化方案。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于属于CO2脱除
，特别涉及一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置及方法。本专利技术装置由反应器、卸料阀、加热机、冷却机、给料机、提升管、罗茨风机、增压风机、循环风机、引风机、气固分离设备、换热器组成；本专利技术方法通过将含有CO2的烟气引入反应器，使CO2气体与自上而下的吸附剂充分接触，脱碳后的烟气经过气固分离设备和引风机排出，吸附剂进入加热机，加热再生获得CO2气体和解吸的吸附剂，将解吸的吸附剂引入冷却机，冷却降温获得适当温度的吸附剂；将冷却后的固吸附剂再次引入到反应器内。本专利技术装置对来源气体有良好的适应性，系统有良好的运行稳定性，能提高再生过程能量利用效率，降低热量损失，是投资和能耗较低的优化方案。【专利说明】一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置及方法
本专利技术属于属于CO2脱除
，特别涉及一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置及方法。
技术介绍
化石燃料的大量使用而导致的温室气体排放量日益增加，给全球造成了许多气候灾难。我国目前CO2排放量居世界第二位，并仍在快速增长，我国必然成为全球履约中的焦点，所承受的国际压力会越来越大。目前工业上酸性气体的脱除主要采用MEA、MEDA、NHD以及低温甲醇洗等溶液吸收法，但是最大的问题是这些溶液的再生过程中需要加热水以克服水的显热以及汽化潜热，能耗巨大。这使得CO2分离成本太高，在将来，即使随着技术改进，可以进一步降低CO2分离成本，但潜力和空间则十分有限。对于中国这样一个发展中国家而言，必须采用适合我国国情的CO2分离技术路线。现有的CO2分离技术，无论是燃烧前、燃烧后，还是02/C02燃烧，均会使发电系统性能相对下降1/4(?10% )以上，即意味着技术水平倒退将近半个世纪，同时还会严重加剧化石能源的消耗。 为克服以上缺点，考虑将液体有机胺通过物理浸溃或者化学嫁接法负载到多孔介质载体上，从而制备成胺类固体吸附剂(简称为固态胺)。所采用固体载体的比热容小于液体水的比热，降低了再生过程吸附剂的显热耗能。此外，固态胺再生过程避免了液体水的汽化潜热，从而能够大幅度降低再生能耗。并且固态胺能够避免对设备的腐蚀。从经济性考虑，当固体吸收剂有效吸收容量达到2mol-C02/kg时，能耗已经低于MEA溶液法；达到3mol-C02/kg以上时，可比现有MEA溶液法节约50%以上的能耗。 胺类固体吸收剂的研究起源于潜艇、空间站等密闭舱室中CO2的脱除，近些年一些学者开始将胺类固体吸收剂引入到烟气及天然气中CO2的分离。如专利CN 101804332A，涉及一种利用煤矸石为原料开发胺类固体吸收剂用于捕捉CO2 ;专利CN 101500704A，涉及沉积在纳米结构化的载体例如二氧化硅上的胺或者胺/多元醇组合物的负载型吸收剂。而在固态胺分离CO2技术工艺方面，专利US2012160098A1，涉及利用两个静态床固态胺系统脱除密闭舱室内的CO2,两个床分别进行“吸附-解吸”与“解吸-吸附”过程，床层温度在吸附温度(10?65°C )与解吸温度(55?80°C )间切换，解吸过程采用真空泵降低CO2分压同时提高床温以实现固态胺再生；专利W02011013332A1涉及利用两个含有固态胺吸附材料的充填槽系统进行CO2的吸附及脱附过程，并利用胺回收装置、再担载手段避免吸附材料性能的下降，固态胺在充填槽内为静止状态，通过切换通入的气体完成吸附及脱附过程，即吸附过程通入含CO2的处理气体，吸附完成后，通入加热气流完成脱除，之后再通入冷却气流，进行吸附。在已经公开发表的论文方面，吸收再生反应过程基本上都是采用双流化床反应器系统，如美国ADAEnvironmental Solut1ns采用双流化床系统实现物料循环,吸收反应器反应器为快速流化床(Pilot test results of post-combust1n C02capture usingsolid sorbents)或者多层鼓泡床反应器(Post-Combust1n C02capture using solidsorbents:1MWe pilot evaluat1n)等。清华大学热能工程系近几年也针对该项技术进行了相关研究，专利CN201110138501.2及CN201210042863.6涉及双流化床系统实现烟气或合成气0)2的脱除。而采用固态胺对低温(O?80°C)气源(通常含有一定量的水蒸气)进行CO2的脱除，采用双流化床系统在试验过程中发现存在一些问题:1)固态胺会吸收气源中的水蒸气，变湿粘结成块而无法流化；2)来源气流的波动会造成物料循环的不稳定性；3)再生过程流化气体会带走大量的显热，造成能量的浪费。为了有效地避免气源中的水蒸气及流量波动的影响，同时降低再生过程能量的浪费，从而更适宜于工业放大和今后应用，吸收再生反应器类型的合理选择十分重要。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置及方法，本专利技术装置对来源气体有良好的适应性，系统有较好的运行稳定性，能提高再生过程能量利用效率，降低热量损失，是投资和能耗较低的一种优化方案。 一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置，所述装置由反应器、卸料阀、加热机、冷却机、给料机、提升管、罗茨风机、增压风机、循环风机、引风机、气固分离设备、换热器组成；其中，反应器的底部通过第一卸料阀与加热机的进料口相连，加热机的出料口通过第二卸料阀与冷却机的进料口相连，冷却机的出料口与给料机的进料口相连；给料机的出料口连接气体输送管道，气体输送管道与提升管的底部相通，提升管的出料口位于反应器内上部中心位置；反应器的顶部与气固分离设备相连，气固分离设备与引风机相连；增压风机与反应器的底部相连；加热机与第一循环风机相连，构成循环回路，保持再生氛围为CO2;冷却机与第二循环风机相连，构成循环回路，实现在惰性气体氛围下或者空气氛围下的冷却；罗茨风机与气体输送管道相通；换热器与反应器相连。 所述第一卸料阀与第二卸料阀分别为两级卸料阀。 所述反应器为气固逆流下行床反应器；所述加热机为空心双桨叶加热机；所述冷却机为空心双桨叶冷却机；所述给料机为螺旋给料机。 一种将固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的方法，其具体步骤如下: a、将含有CO2的烟气引入反应器，使烟气中的CO2气体与自上而下的固态胺吸附剂颗粒充分接触，CO2气体被固态胺吸附剂颗粒吸附，脱碳后的烟气经过气固分离设备和引风机排出，固态胺吸附剂颗粒通过第一卸料阀进入加热机； b、将吸收了 CO2的固态胺吸附剂颗粒引入加热机中，进行加热再生处理，获得CO2气体和解吸的固态胺吸附剂颗粒； C、将所得的解吸的固态胺吸附剂颗粒通过第二卸料阀引入冷却机，进行冷却降温处理，获得适当温度的固态胺吸附剂颗粒； d、将冷却后的固态胺吸附剂颗粒经过给料机，被罗茨风机产生的气体通过提升管再次引入到反应器内。 所述反应器为气固逆流下行床反应器，固体物料从上至下流动，气体从下至上流动，气固逆流过程中固态胺颗粒吸附气体中的co2。 所述加热机为空心双桨叶加热机，桨叶的叶片、轴及内表面均为换热面，固体与换热面接触通过热传导的形式进行换热，实现颗粒的升温及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固态胺吸附剂脱除烟气中CO2的装置，其特征在于：所述装置由反应器(1)、卸料阀(2‑a，2‑b)、加热机(3)、冷却机(4)、给料机(5)、提升管(6)、罗茨风机(7)、增压风机(8)、循环风机(9‑a，9‑b)、引风机(10)、气固分离设备(11)、换热器(12)组成；其中，反应器(1)的底部通过第一卸料阀(2‑a)与加热机(3)的进料口相连，加热机(3)的出料口通过第二卸料阀(2‑b)与冷却机(4)的进料口相连，冷却机(4)的出料口与给料机(5)的进料口相连；给料机(5)的出料口连接气体输送管道，气体输送管道与提升管(6)的底部相通，提升管(6)的出料口位于反应器(1)内上部中心位置；反应器(1)的顶部与气固分离设备(11)相连，气固分离设备(11)与引风机(10)相连；增压风机(8)与反应器(1)的底部相连；加热机(3)与第一循环风机(9‑a)相连，构成循环回路，保持再生氛围为CO2；冷却机(4)与第二循环风机(9‑b)相连，构成循环回路，实现在惰性气体氛围下或者空气氛围下的冷却；罗茨风机(7)与气体输送管道相通；换热器(12)与反应器(1)相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李振山，蔡宁生，赵文瑛，陈登高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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