The invention discloses a CO2 circulating removal device and a method based on a switched packed bed reactor, which comprises at least two packed bed reactors, a number of inlet/exhaust pipes and a number of switching valves. The flue gas containing CO2 enters the packed bed reactor and carbonates with CaO in the packed calcium-based absorbent, and CO2 in the flue gas is captured. The flue gas is converted into fuel gas and oxygen, and the combustion reaction of fuel gas and pure oxygen is CaCO3 decomposition heating. Both the combustion of fuel gas and the decomposition of CaCO3 produce CO2, so the flue gas enriched with high concentration of CO2 can be obtained at the outlet of packed bed, and then can be sealed up. The packed bed reactor is used in the device, and the absorbent has no large phase. For displacement, it can avoid the abrasion and breakage caused by the collision of absorbents, and control each packed bed in carbonation and absorbent decomposition and regeneration process by valve, so as to improve the system utilization rate of carbon capture device and realize the continuous capture of CO2 in flue gas.
【技术实现步骤摘要】
一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置及方法
本专利技术涉及一种脱除CO2的装置及方法,确切地说是一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置及方法,属于CO2捕获
技术介绍
全球气候变暖使得各国对化石能源利用过程中的CO2排放量进行控制与削减,基于钙基吸收剂的化学链循环捕获CO2技术作为一种新兴的碳捕获技术而受到广泛关注。钙基化学链技术循环捕获CO2分为碳酸化与煅烧分解两步骤:成分主要为CaO的钙基吸收剂与烟气中的CO2进行碳酸化反应(CaO+CO2→CaCO3)而形成CaCO3,通过该反应可将烟气中CO2进行分离;随后形成的CaCO3被煅烧分解为CaO并释放出CO2(CaCO3→CaO+CO2),该步骤可获得高浓度CO2富集气体,随后可做进一步处理或者直接进行封存,分解生成的CaO则可进行下一次碳酸化-煅烧循环CO2捕获。钙基化学链碳捕获反应器的设计优化是碳捕集技术的关键领域,国内外已有的基于钙基吸收剂的化学链碳捕获示范装置大部分使用流化床作为反应器,其优势在于气固两相物料混合强烈且反应充分,但也存在系统复杂、固体物料流态化以及气固物料分离输运等控制难度较高、吸收剂颗粒磨损严重及破碎等问题,从而使其可靠性与经济性存在一定问题,在装置进一步大型化过程中将面临更多挑战。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置及方法,通过采用固定填充床作为反应装置,规避流化床反应器存在的系统复杂、物料分离输运操作难度高和颗粒强烈碰撞混合引起的吸收剂颗粒破碎磨损问题。上述目的通过以下技术方案实现:一种基于切换式填充床反 ...
【技术保护点】
1.一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置及方法,其特征在于:包括至少两个并联连接的填充床反应器、烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路、脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路以及若干阀门;填充床反应器下部设烟气进气管路、燃料气进气管路和氧气进气管路,上部设脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路;含CO2烟气进入填充床反应器与所填充钙基吸收剂中的CaO发生碳酸化反应,烟气中CO2被捕获并生成CaCO3,当填充床内CaO全部反应完毕后将烟气切换为燃料气体和氧气,燃料气和纯氧发生燃烧反应为CaCO3分解供热,燃料气燃烧和CaCO3分解均产生CO2,故在填充床出口可得高浓度CO2富集烟气,随后可进行封存,CaCO3则受热分解再生为CaO,可以进行下一循环的CO2捕集;每路管道均设管道启闭控制阀门;填充床内部填充成分主要为CaO的钙基CO2吸收剂颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置及方法,其特征在于:包括至少两个并联连接的填充床反应器、烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路、脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路以及若干阀门;填充床反应器下部设烟气进气管路、燃料气进气管路和氧气进气管路,上部设脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路;含CO2烟气进入填充床反应器与所填充钙基吸收剂中的CaO发生碳酸化反应,烟气中CO2被捕获并生成CaCO3,当填充床内CaO全部反应完毕后将烟气切换为燃料气体和氧气,燃料气和纯氧发生燃烧反应为CaCO3分解供热,燃料气燃烧和CaCO3分解均产生CO2,故在填充床出口可得高浓度CO2富集烟气,随后可进行封存,CaCO3则受热分解再生为CaO,可以进行下一循环的CO2捕集;每路管道均设管道启闭控制阀门;填充床内部填充成分主要为CaO的钙基CO2吸收剂颗粒。2.根据权利要求1所述的一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除方法,其特征在于,包括以下步骤:(1):开启烟气进气管路和脱除CO2后烟气排气管路上的阀门,燃料气进气管路、氧气进气管路、CO2富集烟气排气管路上阀门保持关闭状态,工业过程产生的温度为600-700℃含CO2高温烟气通过烟气进气管路送入填充床下部,控制填充床温度为600-700℃,烟气中CO2在上行过程中与填充床内钙基吸收剂发生碳酸化反应形成CaCO3,脱除CO2后烟气通过顶部排气管路排出,当床内填充的钙基吸收剂无法继续捕获CO2时,则该填充床应由碳酸化工况进入吸收剂分解再生工况;(2):关闭烟气进气管路和脱除CO2后烟气排气管路上的阀门,开启燃料气进气管路、氧气进气管路、CO2富集烟气排气管路上阀门,燃料气与氧...
【专利技术属性】
技术研发人员:荣鼐,方廷勇,朱曙光,王晏平,马进伟,王庚,田玺,
申请(专利权)人:安徽建筑大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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