微界面振荡吸收器、再生器、碳捕集和再生系统及方法技术方案

本发明专利技术属于CO2的捕集利用封存技术领域，具体公开了一种能耗较低的微界面振荡吸收器、再生器、碳捕集和再生系统及方法。该微界面振荡吸收器通过设置的振荡吸收单元能够使吸收液形成无数高比表面积的吸收液雾滴，其与高速旋转的原料气中的CO2反应，增大了气液有效相界面积，强化了两相之间的相互作用，有效提高了CO2捕集的效率，并减少了吸收液的损耗。利用该微界面振荡吸收器捕集CO2，原料气高速旋转以及吸收液喷入主要依靠其送入吸收器本体的初始速度，无需额外加压，因此CO2捕集过程中的能耗较低。基于相同的工作原理，该微界面振荡再生器通过设置的振荡再生单元能够有效解吸CO2使富液再生为吸收液，且无需额外施加高频振荡，能耗也较低。能耗也较低。能耗也较低。

【技术实现步骤摘要】
微界面振荡吸收器、再生器、碳捕集和再生系统及方法


[0001]本专利技术属于CO2的捕集利用封存
，具体涉及一种微界面振荡吸收器、再生器、碳捕集和再生系统及方法。

技术介绍

[0002]CO2是一种温室气体，其能吸收地面反射的长波辐射并重新发射辐射，是导致温室效应的主要气体。用于CO2捕集的方法主要有化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、低温蒸馏法等等，其中化学吸收法技术最为成熟，但仍存在着再生效率低、能耗高、捕集设备大等问题。
[0003]目前，研究人员基于化学吸收法，进一步研发了功效更优异的碳捕集和再生的方法及装置。例如：公开号为CN104307337A的中国专利技术专利申请就公开了一种捕捉和分离热风炉烟气中二氧化碳的方法及其系统，所述方法包括：热风炉出口烟气经过控温处理，通过烟气加压装置喷入高压混合吸收塔内；将氨水溶液通过氨水加压装置加压后喷入吸收塔内；在吸收塔内形成的溶液从底部经过导流管流入高频振荡分离塔内；残余未吸收溶解气体从吸收塔上部经定压排放装置直接排入大气中；上述从吸收塔下部进入高频振荡分离塔的混合液体，通过高频振荡分离塔内设置的高频振荡器将二氧化碳析出；析出的二氧化碳经过浓度检测并收集起来；下部氨水溶液重新收集去除杂质后循环使用。
[0004]虽然上述方法和系统通过加压装置将烟气和氨水加压后喷入高压混合吸收塔内吸收CO2，并在分离塔中引入高频振荡器，利用碳酸氢铵溶液的不稳定性，使氨水中的CO2析出，提高了CO2的解吸效率和氨水的再生效率，但是该方法和系统采用烟气加压装置和氨水加压装置来促进CO2的吸收，采用高频振荡器来促使CO2析出，无论是CO2捕集过程中，还是CO2解吸过程中所使用设备能耗均较大，不利于节能环保，且制造和使用成本均较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种微界面振荡吸收器，旨在提高CO2捕集效率的同时降低能耗。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：微界面振荡吸收器，包括吸收器本体、吸收器除雾装置和振荡吸收单元；
[0007]所述吸收器本体的顶部设有净化气出气口，其侧部设有原料气进气口和吸收器进液口，其底部设有吸收器出液口；
[0008]所述吸收器除雾装置设置在吸收器本体的内腔中，其出气侧与净化气出气口相对应；
[0009]所述振荡吸收单元设置在吸收器本体的内腔中，并处于吸收器除雾装置的下侧；所述振荡吸收单元至少为两个，并围绕吸收器本体的中心线均匀分布；
[0010]所述振荡吸收单元包括竖直设置的吸收单元主体，所述吸收单元主体为上端封闭的筒形结构，所述吸收单元主体的内腔为吸收造旋腔，所述吸收造旋腔主要由上下连通的第一柱状腔和第一锥状腔组成；
[0011]所述吸收单元主体的侧壁上设有吸收单元进气口，所述吸收单元进气口的进流方向与吸收造旋腔相切并与原料气进气口连通；
[0012]所述吸收单元进气口下侧的吸收单元主体的侧壁上设有至少两个第一喷液结构，所述第一喷液结构包括至少两个沿吸收单元主体的周向均匀分布的吸收喷液孔，各吸收喷液孔分别与吸收器进液口连通；
[0013]所述吸收单元主体上沿其中心线设置有第一脱气管，所述第一脱气管的上端出气口与吸收器除雾装置的进气侧相对应，其下端进气口从吸收单元主体上端的中央部位穿入至吸收造旋腔中，并延伸至所有吸收喷液孔的下侧；
[0014]所述第一锥状腔的下端开口为吸收单元底流口，所述吸收单元底流口与吸收器本体内腔的下部连通。
[0015]进一步的，该微界面振荡吸收器还包括吸收器降液管；
[0016]所述吸收单元底流口上设置有吸收单元底流管，并通过吸收单元底流管与吸收器本体内腔的下部连通；
[0017]所述吸收器降液管设置在吸收器本体的内腔中并处于相邻的两个振荡吸收单元之间，其上端进液口与吸收器除雾装置的进气侧相对应，其下端出液口与吸收器本体内腔的下部连通。
[0018]进一步的，所述吸收造旋腔的柱锥比为2～3:1；
[0019]所述第一脱气管伸入吸收造旋腔的深度为第一柱状腔高度的1/5～3/5，所述第一脱气管的内径为第一柱状腔直径的1/4～1/3；
[0020]所述第一锥状腔的锥角为20
°
～30
°
。
[0021]基于同样的工作原理，本专利技术还提供了一种能够有效解吸CO2且能耗较低的微界面振荡再生器，其包括再生器本体、再生器除雾装置和振荡再生单元；
[0022]所述再生器本体的顶部设有酸气出气口，其侧部设有再生器进气口、再生器进液口和再生器第一出液口，其底部设有再生器第二出液口；
[0023]所述再生器除雾装置设置在再生器本体的内腔中，其出气侧与酸气出气口相对应；
[0024]所述振荡再生单元设置在再生器本体的内腔中，并处于再生器除雾装置的下侧；所述振荡再生单元至少为两个，并围绕再生器本体的中心线均匀分布；
[0025]所述振荡再生单元包括竖直设置的再生单元主体，所述再生单元主体为上端封闭的筒形结构，所述再生单元主体的内腔为再生造旋腔，所述再生造旋腔主要由上下连通的第二柱状腔和第二锥状腔组成；
[0026]所述再生单元主体的侧壁上设有再生单元进气口，所述再生单元进气口的进流方向与再生造旋腔相切并与再生器进气口连通；
[0027]所述再生单元进气口下侧的再生单元主体的侧壁上设有至少两个第二喷液结构，所述第二喷液结构包括至少两个沿再生单元主体的周向均匀分布的再生喷液孔，各再生喷液孔分别与再生器进液口连通；
[0028]所述再生单元主体上沿其中心线设置有第二脱气管，所述第二脱气管的上端出气口与再生器除雾装置的进气侧相对应，其下端进气口从再生单元主体上端的中央部位穿入至再生造旋腔中，并延伸至所有再生喷液孔的下侧；
[0029]所述第二锥状腔的下端开口为再生单元底流口，所述再生单元底流口与再生器本体内腔的下部连通。
[0030]进一步的，该微界面振荡再生器还包括再生器降液管和通气管；
[0031]所述再生单元底流口上设置有再生单元底流管，并通过再生单元底流管与再生器本体内腔的下部连通；
[0032]所述再生器降液管设置在再生器本体的内腔中并处于相邻的两个振荡再生单元之间，其上端进液口与再生器除雾装置的进气侧相对应，其下端出液口与与再生器本体内腔的下部连通；
[0033]所述通气管竖直设置在再生器本体的内腔中，并处于再生器除雾装置的下侧。
[0034]进一步的，所述再生造旋腔的柱锥比为2～3:1；
[0035]所述第二脱气管伸入再生造旋腔的深度为第二柱状腔高度的1/5～3/5，所述第二脱气管的内径为第二柱状腔直径的1/4～1/3；
[0036]所述第二锥状腔的锥角为20
°
～30
°
。
[0037]本专利技术还提供了一种能耗较低的碳捕集和再生系统，包括原料气风机、CO2吸收器、富液泵、贫液泵、第一换热器、第二换热器和吸收液再生器；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.微界面振荡吸收器，其特征在于：包括吸收器本体(210)、吸收器除雾装置(220)和振荡吸收单元(230)；所述吸收器本体(210)的顶部设有净化气出气口(211)，其侧部设有原料气进气口(212)和吸收器进液口(213)，其底部设有吸收器出液口(214)；所述吸收器除雾装置(220)设置在吸收器本体(210)的内腔中，其出气侧与净化气出气口(211)相对应；所述振荡吸收单元(230)设置在吸收器本体(210)的内腔中，并处于吸收器除雾装置(220)的下侧；所述振荡吸收单元(230)至少为两个，并围绕吸收器本体(210)的中心线均匀分布；所述振荡吸收单元(230)包括竖直设置的吸收单元主体，所述吸收单元主体为上端封闭的筒形结构，所述吸收单元主体的内腔为吸收造旋腔，所述吸收造旋腔主要由上下连通的第一柱状腔(231)和第一锥状腔(232)组成；所述吸收单元主体的侧壁上设有吸收单元进气口(233)，所述吸收单元进气口(233)的进流方向与吸收造旋腔相切并与原料气进气口(212)连通；所述吸收单元进气口(233)下侧的吸收单元主体的侧壁上设有至少两个第一喷液结构，所述第一喷液结构包括至少两个沿吸收单元主体的周向均匀分布的吸收喷液孔(234)，各吸收喷液孔(234)分别与吸收器进液口(213)连通；所述吸收单元主体上沿其中心线设置有第一脱气管(235)，所述第一脱气管(235)的上端出气口与吸收器除雾装置(220)的进气侧相对应，其下端进气口从吸收单元主体上端的中央部位穿入至吸收造旋腔中，并延伸至所有吸收喷液孔(234)的下侧；所述第一锥状腔(232)的下端开口为吸收单元底流口，所述吸收单元底流口与吸收器本体(210)内腔的下部连通。2.根据权利要求1所述的微界面振荡吸收器，其特征在于：还包括吸收器降液管(240)；所述吸收单元底流口上设置有吸收单元底流管(236)，并通过吸收单元底流管(236)与吸收器本体(210)内腔的下部连通；所述吸收器降液管(240)设置在吸收器本体(210)的内腔中并处于相邻的两个振荡吸收单元(230)之间，其上端进液口与吸收器除雾装置(220)的进气侧相对应，其下端出液口与吸收器本体(210)内腔的下部连通。3.根据权利要求1或2所述的微界面振荡吸收器，其特征在于：所述吸收造旋腔的柱锥比为2～3:1；所述第一脱气管(235)伸入吸收造旋腔的深度为第一柱状腔(231)高度的1/5～3/5，所述第一脱气管(235)的内径为第一柱状腔(231)直径的1/4～1/3；所述第一锥状腔(232)的锥角为20
°
～30
°
。4.微界面振荡再生器，其特征在于：包括再生器本体(510)、再生器除雾装置(520)和振荡再生单元(530)；所述再生器本体(510)的顶部设有酸气出气口(511)，其侧部设有再生器进气口(512)、再生器进液口(513)和再生器第一出液口(514)，其底部设有再生器第二出液口(515)；所述再生器除雾装置(520)设置在再生器本体(510)的内腔中，其出气侧与酸气出气口(511)相对应；
所述振荡再生单元(530)设置在再生器本体(510)的内腔中，并处于再生器除雾装置(520)的下侧；所述振荡再生单元(530)至少为两个，并围绕再生器本体(510)的中心线均匀分布；所述振荡再生单元(530)包括竖直设置的再生单元主体，所述再生单元主体为上端封闭的筒形结构，所述再生单元主体的内腔为再生造旋腔，所述再生造旋腔主要由上下连通的第二柱状腔(531)和第二锥状腔(532)组成；所述再生单元主体的侧壁上设有再生单元进气口(533)，所述再生单元进气口(533)的进流方向与再生造旋腔相切并与再生器进气口(512)连通；所述再生单元进气口(533)下侧的再生单元主体的侧壁上设有至少两个第二喷液结构，所述第二喷液结构包括至少两个沿再生单元主体的周向均匀分布的再生喷液孔(534)，各再生喷液孔(534)分别与再生器进液口(513)连通；所述再生单元主体上沿其中心线设置有第二脱气管(535)，所述第二脱气管(535)的上端出气口与再生器除雾装置(520)的进气侧相对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：常玉龙，范嘉楠，申强，张香港，马良，江霞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：