一种吸收CO2的微通道吸收器制造技术

本发明专利技术提供了一种微通道吸收器，其中：主体部分为沿气液流动方向的具有一定相互间隔距离的很多条适于容纳气液流体的微通道；所需吸收的气体和吸收液之间物流的接触方式为并流；吸收器入口有相应的气体和液体的分布装置，保证了气体和液体的均匀分布。本发明专利技术中微通道吸收器单位体积处理气体量大，结构紧凑；可高效脱除发电厂燃煤锅炉烟道气中的ＣＯ↓［２］并实现高浓度ＣＯ↓［２］的回收利用，还可为合成氨、天然气、碳一化工等工艺气的脱碳提供高效的吸收技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微通道吸收器，可高效脱除发电厂燃煤锅炉烟道气中的C02并实现高浓度C02的回收利用，还可为合成氨、天然气、碳一化工等工艺气的脱碳提供高效的吸收技术。
技术介绍
随着1997年《京都议定书》的签署生效，对C02的减排治理也上升到 了一个新的高度。由于全球对化石燃料的依赖，工业和人类生活过程中产 生的废气排放量日益增加，由此而导致的空气污染和温室效应已严重地威 胁着人类赖以生存的地球环境。减少温室气体的排放量已成为人类共同关 注的热点问题。截至2004年底，全世界已有141个国家批准了以减少温室 气体为宗旨的《京都议定书》，该议定书已于2005年2月16日正式生效。 虽然《议定书》中没有规定包括中国在内的发展中国家在2012年前的具体 减排量，但是作为一个负责任大国必须承担的国际义务以及温室气体排放 量迅速增加的趋势，我国正面临着履约的巨大压力。我囯温室气体排放总 量已居世界第二位，仅在美国之后，预测20年后我国二氧化碳排放量很可 能成为世界第一。随着国民经济的高速发展，我国面临大量排放温室气体 的严峻形势。所以我们必须尽快开展温室气体的资源化利用和储存技术研 究，寻找既能减少温室气体排放量，又不影响我国经济发展速度的对策。如何削减化石燃料C02排放是关系我国能源、资源环境全局的战略性 问题，必须依靠科学技术的进步和创新，有步骤地消除化石燃料利用带来 的环境负面效应，安全处置能源转换过程中C02。目前，减排C02技术已 成为跨学科、跨部门的全球性研究课题，许多国家及国际研究机构都制定 了相应的研究计划，主要是从以下几方面入手减排co2。 (l)提高能源利用 效率和转化效率，调整产业结构，少用能；然而，为了发展经济，无论发 达国家还是发展中国家，能量需求上升的趋势是不会停止的；(2)尽快发展 再生能源和核电的利用；(3)从源头上减少C02的排放，即把燃烧后产生的C02分离出来加以储存利用，不让它排往大气。全球每年因燃烧化石燃料而排放的C02达到200亿吨左右，过去20年 中，排放入大气中C02的3/4是由化石燃料燃烧造成的,其中烟道气是C02长期稳定集中排放源。同时C02又是一种重要的工业原料，它广泛用于食品和化工等各个领域,如用于生产食品、烟丝膨胀剂、尿素、甲醇等。因此迫 切需要脱除发电厂燃煤烟锅炉烟道气中的C02，解决此问题的关键首先在于如何高效地从化石燃料燃烧产物分离出C02实现回收利用。工业上C02的分离技术很多，主要有以下几种吸收法、吸附法、低温蒸馏法以及气体分离膜法。这些方法各有利弊，各自具有最适宜的使用范围。吸附法由于处理量偏小同时需要脱附再生吸附剂，造成较大的能耗； 低温蒸馏法因为适用范围有限，且条件苛刻，操作步骤复杂，都不具备较 大的实用意义。目前吸收法是应用最为成功的脱除C02方法，目前在化工 生产中广泛应用的填料塔仍在发挥着重要的作用，但是填料塔中接触的两 相流体间存在相互影响，常常会导致雾沬夹带、液泛、漏液等问题，同时庞 大的填料塔体积也使得运行和维护的成本较高。微通道的比表面积可达10000-50000 m2/m-3 ,而常规容器的比表面积一般不超过1000 mViTf3 。因此微化工系统中的传质面积大大增加，可获得很高的传递速率，从而在微反 应系统中可以实现气-液吸收设备的小型化，由此可减少构造材料的用量及 运行维护成本。微通道吸收器用于分离和净化领域中的气体吸收等方面可 实现连续高效快速的分离。传统的放大过程存在着放大效应，耗时费力，一 般需2-5年。由于微通道吸收器中每一通道相当于一个独立的吸收器，因此 放大过程即是通道数目的叠加，可节约时间，降低成本，实现科研成果的快 速转化。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种微通道吸收器，该微通道吸收器可以解决 一、在接近常压时即可达到50-80%的(302脱除率；二、提高整个微通道吸 收器的紧凑度，单位体积微通道吸收器的气体处理量可达到lxl04m3/h/(m3 微通道)以上；三、减小吸收过程的传质阻力，提高传质效率；四、彻底解 决传统填料吸收塔中接触的两相流体间相互影响、雾沬夹带、液泛、漏液 等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一、因为釆用高效的微通道技术，此种技术设计的微通道极大地提高 传质的比表面积，获得很高的传质速率；微通道的高效传热性能也使得微 通道吸收器内各通道间温差较小；二、液体釆用液体实心均匀分布器，气 体釆用一次气体分布器和二次气体分布器，气液两相分布均十分均匀；三、 釆用气液并流的气液接触方式，解决了传统填料吸收塔中雾沬夹带、液泛、 漏液等传统问题。技术方案具体为一种吸收C02的微通道吸收器，包括吸收器本体、在吸收器本体的上 部分别设置有贫液吸收液体入口和气体切线入口 、在吸收器本体的下部分 别设置有气体出口和富吸收液出口 ；在吸收器本体中部设置有2条或2条以上的相互平行的微通道，微通 道的两端设置有入口公共通道区和出口公共通道区；于气体入口与入口公共通道区间设置有1-5个层层递接的气体分布 器；于贫液吸收液体入口与入口公共通道区间设置有液体分布器；所述每一微通道的当量直径可根据具体实施的脱碳过程的要求而选取，具体范围为50(im-3000(am。所述液体分布器为液体实心喷嘴的均勾分布器。所述微通道的截面形状为圆形、三角形、楔形、正方形、长方形、梯 形或正弦曲线形等多种几何形状。所述整个微通道吸收器的横截面可设计为圆形、也可根据实际需求设 计为正方形或长方形等其他几何形状。所述微通道吸收器的应用，所述微通道吸收器用于C02的吸收过程， 吸收原料气中C02的溶剂可根据具体实施方案选择，可以是醇胺类吸收剂中的一乙醇胺MEA 、 二乙醇胺DEA或甲基二乙醇胺 MDEA;或者为有机溶剂中的聚乙二醇二甲醚NHD,碳酸丙烯酯、甲醇、乙醇、 聚乙二醇或噻吩烷；或者为碳酸钾溶液；或者说是以上溶剂组成的混合溶剂。所述溶剂中还添加有活化剂哌嗪、二乙二醇、咪唑或甲基取代咪(如 l-甲基咪哇、2-甲基咪哇或4-甲基咪唑)。吸收系统压力的范围选择比较广为0.1-4MPa，可根据不同的实施方 案而选择。在常压或接近常压时即可达到50-80%的C02脱除率；吸收温度 为0-7(TC,吸收温度优选为40-60°C;所吸收的原料气除包括C02外，还可 含有H2、 N2、 CH4、 CO、 02、 H2S、 NOx、 SOx和/或COS等多种成分的气 体。经过微通道吸收器吸收后回收的C02浓度可达到95-99%。微通道吸收 器内部温度场分布均勻。本专利技术所需吸收的气体和吸收液进入微通道前分别经过相应的进料 分布器，它能使原料气和原料液进入微通道时分布更为均匀。其主体部分 为沿气液流动方向的具有一定相互间隔距离的多条适于容纳气液流体的微 通道；所需吸收的气体和吸收液之间物流的流动方式为并流流动；吸收器 入口有相应的气体和液体的分布装置，保证了气体和液体的均勻分布。微 通道吸收器中每一通道相当于一个独立的吸收器，通过微通道数目的叠加 即可获得所需的更大规模的吸收装置。本专利技术中微通道吸收器单位体积处 理气体量大，结构紧凑；可高效脱除发电厂燃煤锅炉烟道气中的C02并实 现高浓度C02的回收利用，还可为合成氨、天然气、碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收ＣＯ↓［２］的微通道吸收器，包括吸收器本体、在吸收器本体的上部分别设置有贫液吸收液体入口（１１）和气体切线入口（１２）、在吸收器本体的下部分别设置有气体出口（１６）和富吸收液出口（１７）；其特征在于：在吸收器本体中部设置有２条或２条以上的相互平行的微通道（１８），微通道（１８）的两端设置有入口公共通道区和出口公共通道区；于气体入口（１２）与入口公共通道区间设置有１－５个层层递接的气体分布器；于贫液吸收液体入口（１１）与入口公共通道区间设置有液体分布器；所述每一微通道（１８）的当量直径为：５０μｍ－３０００μｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王树东，袁权，潘立卫，牛海宁，苏宏久，李世英，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]