碳酸化反应器与二氧化碳捕获系统技术方案

本揭露提供一种二氧化碳捕获系统，其包括相连的碳酸化反应器、煅烧炉、与水合反应器。自碳酸化反应器的顶部加入高温的金属氢氧化物，并自碳酸化器的底部通入低温烟气，经由含旋风式集尘单元的碳酸化反应器，使高温的金属氧化物与低温烟气热交换，以省略加热烟气的加热器及控制碳酸化反应器的冷却器。及控制碳酸化反应器的冷却器。及控制碳酸化反应器的冷却器。

【技术实现步骤摘要】
碳酸化反应器与二氧化碳捕获系统


[0001]本揭露关于二氧化碳捕获系统，更特别关于其采用的碳酸化反应器。

技术介绍

[0002]全球能源需求持续成长，预估未来仍需仰赖化石能源的供应，国际能源署于「能源技术展望2010」(International Energy Agency,2010)中强调，为了维持能源安全、促进经济发展、以及降低与能源相关的二氧化碳排放量，应致力提升发电效率、能源使用效率、以及发展碳捕获及封存技术。顺应世界潮流，各国多订定二氧化碳排放的减量政策目标。为了达到此目标，以能源面向来看，除了提高能源效率、发展洁净能源以及确保能源供应稳定外，在仍无法避免继续使用化石燃料的情况下，必须搭配二氧化碳的捕获、封存与再利用技术，以有效减缓温室效应的恶化。
[0003]目前大部份钙回路二氧化碳捕获程序均采用碳酸化反应器与煅烧炉的两段循环系统，以捕获二氧化碳及再生吸附剂。然而，两段循环系统的反应虽然单纯，但CaO与CO2的反应速率慢，在处理大量废气的效率较差。
[0004]为解决上述问题，有文献提出包含碳酸化反应器、煅烧炉、与水合反应器的三段循环系统的二氧化碳捕获系统。此二氧化碳捕获系统虽然较复杂，但氢氧化钙与二氧化碳的反应速率较快，可大幅提升二氧化碳的捕获效率。然而此系统在放大至工业级规模时面临新的问题。举例来说，碳酸化反应器中的反应属于放热反应，因此需要冷却器控温以避免碳酸化反应器过热而造成工安问题。另一方面，一开始导入碳酸化反应器的含二氧化碳烟气的温度过低，无法与氢氧化钙有效反应而需额外加热高二氧化碳。简言之，碳酸化反应器需要加热含二氧化碳烟气，并冷却碳酸化反应后的烟气及吸附剂，这些必要装置与操作都会耗能。另一方面，水合反应器需采用过热蒸汽与氧化钙反应。产生过热蒸汽的步骤是先加热水产生饱合蒸汽，再加热饱合蒸汽以形成过热蒸汽。这些加热步骤需要额外加热设备，即进一步耗能并增加二氧化碳排放。
[0005]综上所述，目前亟需新的系统设计，以克服前述三段循环系统产生的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种新设计的二氧化碳捕获系统，以基本上克服现有技术的三段循环系统产生的上述种种问题。
[0007]本揭露一实施例提供的碳酸化反应器，包括：相连且直立的多个旋风集尘单元及多个上升管，其中每一旋风集尘单元包括侧部的进料口、顶部的排气口、与底部的一排料口，两个相邻的旋风集尘单元中，上侧的旋风集尘单元的排料口连接至下方的上升管，并由上升管连接至下侧的旋风集尘单元的进料口，且上侧的旋风集尘单元的进料口亦藉由次上侧的上升管连接至下侧的旋风集尘单元的排气口，其中连接至次上侧的旋风集尘单元的进料口藉由次上侧的上升管接收金属氢氧化物，最下侧的旋风集尘单元的进料口经由最下侧的上升管接收烟气，且金属氢氧化物的温度大于烟气的温度，其中旋风集尘单元的每一者
中的金属氢氧化物自进料口朝排料口落下，并与逆向的烟气热交换并反应形成金属碳酸化物的粉体，由排气口排出较低二氧化碳浓度的烟气，并由排料口排出金属碳酸化物与未反应的金属氢氧化物。
[0008]在一实施例中，最下侧上升管接受的烟气的温度介于50℃至200℃之间并提供至最下侧的旋风集尘单元的进料口，且次上侧上升管的进料口接收的金属氢氧化物的温度介于200℃至500℃之间并提供至次上侧的旋风集尘单元的进料口。
[0009]在一实施例中，碳酸化反应器中的金属氢氧化物与逆向的烟气反应及热交换后的温度介于350℃至650℃之间。
[0010]本揭露一实施例提供的二氧化碳捕获系统，包括：碳酸化反应器，包括：相连且直立的多个旋风集尘单元及多个上升管，其中每一旋风集尘单元包括侧部的进料口、顶部的排气口、与底部的一排料口，两个相邻的旋风集尘单元中，上侧的旋风集尘单元的排料口连接至下方的上升管，并由上升管连接至下侧的旋风集尘单元的进料口，且上侧的旋风集尘单元的进料口亦藉由次上侧的上升管连接至下侧的旋风集尘单元的排气口，其中连接至次上侧的旋风集尘单元的进料口藉由次上侧的上升管接收金属氢氧化物，最下侧的旋风集尘单元的进料口经由最下侧的上升管接收烟气，且金属氢氧化物的温度大于烟气的温度，其中旋风集尘单元的每一者中的金属氢氧化物自进料口朝排料口落下，并与逆向的烟气热交换并反应形成金属碳酸化物的粉体，由排气口排出较低二氧化碳浓度的烟气，并由排料口排出金属碳酸化物与未反应的金属氢氧化物；煅烧炉，连接至碳酸化反应器的最下侧的旋风集尘单元的排料口，以接收金属碳酸化物的粉体，并煅烧金属碳酸化物以形成金属氧化物与高温且高浓度的二氧化碳；水合反应器，连接至煅烧炉以接收金属氧化物，并使金属氧化物与过热蒸汽反应形成金属氢氧化物，其中碳酸化反应器的次上侧的旋风集尘单元的进料口连接至水合反应器，以自水合反应器接收金属氢氧化物。
[0011]在一实施例中，最下侧上升管接受的烟气的温度介于50℃至200℃之间并提供至最下侧的旋风集尘单元的进料口，且次上侧上升管的进料口接收的金属氢氧化物的温度介于200℃至500℃之间并提供至次上侧的旋风集尘单元的进料口。
[0012]在一实施例中，碳酸化反应器中的金属氢氧化物与逆向的烟气反应及热交换后的温度介于350℃至650℃之间。
[0013]在一实施例中，煅烧炉中煅烧金属碳酸化物的温度介于850℃至1200℃之间。
[0014]在一实施例中，煅烧炉产生的二氧化碳，用于与饱和蒸汽热交换以形成水合反应器所用的过热蒸汽。
[0015]在一实施例中，煅烧炉产生的高温且高浓度的二氧化碳，用于间接加热通入碳酸化反应器的含二氧化碳烟气。
[0016]在一实施例中，水合反应器中金属氧化物与过热蒸汽反应的温度介于200℃至500℃之间。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的二氧化碳捕获系统的优点在于：通过包括相连的碳酸化反应器、煅烧炉、与水合反应器，本专利技术的二氧化碳捕获系统自碳酸化反应器的顶部加入高温的金属氢氧化物，并自碳酸化器的底部通入低温烟气，经由含旋风式集尘单元的碳酸化反应器，使高温的金属氧化物与低温烟气热交换，从而得以省略加热烟气的加热器及控制碳酸化反应器的冷却器。
附图说明
[0018]图1是本揭露一实施例中，二氧化碳捕获系统的示意图；
[0019]图2是本揭露一实施例中，二氧化碳捕获系统的示意图；
[0020]图3是本揭露一实施例中，碳酸化反应器的示意图；
[0021]图4是本揭露一实施例中，旋风集尘单元的示意图；
[0022]图5是本揭露一实施例中，二氧化碳捕获系统的示意图；
[0023]其中，符号说明：
[0024]C0、C1、C2、C3、C4 旋风集尘单元
[0025]L0、L1、L2、L3、L4 上升管
[0026]100、200 二氧化碳捕获系统
[0027]101、101
’ꢀ
烟气
[0028]105 高浓度二氧化碳
[0029]110 碳酸化反应器
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸化反应器，包括：相连且直立的多个旋风集尘单元及多个上升管，其中每一所述旋风集尘单元包括侧部的进料口、顶部的排气口、与底部的排料口，两个相邻的旋风集尘单元中，上侧的旋风集尘单元的排料口连接至下方的上升管，并由该上升管连接至下侧的旋风集尘单元的进料口，且上侧的旋风集尘单元的所述进料口亦藉由次上侧的上升管连接至下侧的旋风集尘单元的排气口，其中连接至次上侧的旋风集尘单元的所述进料口藉由次上侧的上升管接收金属氢氧化物，最下侧的旋风集尘单元的进料口经由最下侧的上升管接收烟气，且所述金属氢氧化物的温度大于所述烟气的温度，其中所述旋风集尘单元的每一者中的所述金属氢氧化物自所述进料口朝所述排料口落下，并与逆向的所述烟气热交换并反应形成金属碳酸化物的粉体，由所述排气口排出较低二氧化碳浓度的烟气，并由所述排料口排出金属碳酸化物与未反应的金属氢氧化物。2.如权利要求1所述的碳酸化反应器，其中该最下侧的上升管接收的烟气的温度介于50℃至200℃之间并提供至该最下侧的旋风集尘单元的进料口，且该次上侧的上升管接收的金属氢氧化物的温度介于200℃至500℃之间并提供至该次上侧的旋风集尘单元的进料口。3.如权利要求1所述的碳酸化反应器，其中该碳酸化反应器中该金属氢氧化物与逆向的烟气反应的温度介于350℃至650℃之间。4.一种二氧化碳捕获系统，包括：碳酸化反应器，包括：相连且直立的多个旋风集尘单元及多个上升管，其中每一所述旋风集尘单元包括侧部的进料口、顶部的排气口、与底部的排料口，两个相邻的旋风集尘单元中，上侧的旋风集尘单元的排料口连接至下方的上升管，并由该上升管连接至下侧的旋风集尘单元的进料口，且上侧的旋风集尘单元的所述进料口亦藉由次上侧的上升管连接至下侧的旋风集尘单元的排气口，其中连接至次上侧的旋风集尘单元的所述进料口藉由次上侧的上升管接收金属氢氧化物，最下侧的旋风集尘单元的进料口经由最下侧的上升管接收烟气，且所述金属氢氧化物的温度大于所述烟气的温度，其中所述旋风集...

【专利技术属性】
技术研发人员：周扬震，徐恒文，万皓鹏，
申请(专利权)人：台湾水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：