一种强化二氧化碳捕集系统及其脱碳方法与流程

本发明属于烟气净化，具体涉及一种强化二氧化碳捕集系统及其脱碳方法。

背景技术：

1、在碳捕集领域中，脱碳技术被广泛的应用，现如今通过碳捕集技术从而实现捕捉和封存二氧化碳，从而有效的减少大气中二氧化碳的含量，进而对抗气候变化，直接捕集二氧化碳使得大气中的二氧化碳含量能够实质性下降形成负排放，减少温室气体的排放，从而推动能源转型和可持续发展，因此实现碳的负排放是一项非常关键的技术。

2、但如今的碳捕集技术大多存在着成本较高，包括建设和运营碳捕集设施的费用昂贵，且碳捕集的过程本身需要消耗大量的能量，尤其在使用化学吸收法时，需要大量的能源进而提供热量和压力，尽管如此，在消耗大量的能量从而达到二氧化碳的捕集时，其所能达到的捕集效率也是有限的，当前大多数碳捕集方法所能达到的捕集效率较低，因此如何实现二氧化碳高效捕集的同时降低脱碳过程所需要的能耗是碳捕集技术的关键。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种强化二氧化碳捕集系统，该强化二氧化碳捕集系统通过设置多级强化反应塔以及循环管道相结合的方式，能够高效的捕集烟气中所存在的co2的同时大幅度降低了再生能耗，并且能够很好的提高co2吸收速率。

2、本发明的第二目的在于提供一种脱碳方法，该脱碳方法通过应用本发明所提供的强化二氧化碳捕集系统，利用吸收剂对烟气中的二氧化碳进行高效的捕集，大幅度提升二氧化碳的捕集效率。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、一种强化二氧化碳捕集系统，包括多级强化反应塔，所述多级强化反应塔上设置有烟气管道、富液进料口和出料口；所述多级强化反应塔内设置有强化机组，所述多级强化反应塔外侧还设置有循环管道，所述循环管道上依次设置有循环泵和流量控制阀。

5、在本发明的系统中，其主要通过多级强化反应塔从而实现二氧化碳的强化捕集，其中在多级强化反应塔的塔内设置强化机组，从而提升通入反应塔内部的反应液的负载，能够有效促进气液相传质的过程，提高烟气中co2的脱除率，并且通过外设的循环管道，实现反应液的折流，从而使得从强化反应塔顶部进入的反应液在到达塔底时通过循环管道的设置将反应液从塔底再次输入至塔顶，能够很好的增加反应液在强化反应塔中的反应时间，进一步提高烟气中co2的脱除率，并且在循环管道上设置流量控制阀对流入强化反应塔中的富液的流量进行控制，使其处于2m3/h-8m3/h的流量时，使得反应液流入强化反应塔时对于烟气中的二氧化碳的脱除能达到优异的效果，这是因为为了实现二氧化碳的强化吸收，本发明需要将近乎饱和的富液和烟气以一定的流速流入强化反应塔，经由强化机组的处理后将烟气破碎成微气泡，使得被破碎成微气泡的烟气与富液形成稳定的气液混合物，通过这样的方式大幅度提升反应液的负载，提高co2的脱除，其中若是流速过低，会使得强化反应塔中的反应体系过早饱和，影响对于烟气中二氧化碳的捕集；而若是流速过快，则会导致反应液中的负载量过低，使得反应液无法吸收烟气中的二氧化碳，进而影响二氧化碳的脱除效果。

6、优选地，作为进一步可实施的方案，所述多级强化反应塔为两级强化反应塔，其中两级强化反应塔包括第一级强化反应塔和第二级强化反应塔。

7、优选地，作为进一步可实施的方案，所述第一级强化反应塔内顶部设置有第一强化机组，所述第一强化机组下方设置有盘形导管；所述富液进料口和所述烟气管道依次设置在所述第一级强化反应塔塔顶，所述第一级强化反应塔两侧分别设置有出料口和循环进料口。

8、其中在本发明的强化二氧化碳捕集系统中，主要是采用两级强化反应塔，其中两级强化反应塔包括第一级强化反应塔和第二级强化反应塔，在本发明的第一级强化反应塔中，原料主要是通过第一级强化反应塔顶部设置的富液进料口和烟气管道进入，而后经由位于第一级强化反应塔内顶部设置的第一强化机组从而将烟气破碎成微气泡后与富液进行混合形成稳定的气液混合物，经过处理后的气液混合物即反应液拥有较高的负载量，能够提升反应液对于烟气中二氧化碳的捕集能力，进一步脱除烟气中的二氧化碳，并且本发明还通过在第一强化机组下方设置盘形导管的方式，进一步增加反应液在第一级强化反应塔中的反应时间。在反应液由上而下运行的过程中，运行到反应器底部后反应液的下降速度会逐步减小直至停止，而反应液中的气相则会受浮力的影响逐步在液相中上升，而通过设置盘形导管可以使得反应液中的气相在液相中的停留时间更长，从而能够进一步提高烟气中的二氧化碳的脱除。

9、优选地，作为进一步可实施的方案，所述循环管道设置在第一级强化反应塔外侧，所述循环泵和所述循环进料口相连。

10、在本发明中还通过将第一级强化反应塔和循环管道相结合的方式，使得反应液能够从强化反应塔的顶部流入，通过盘形导管使得反应液在强化反应塔的反应时间增加的同时也能使得反应液自上而下到达强化反应塔的塔底，随后经由循环管道的处理再次将到达底部的反应液从反应塔的顶部引入，进一步增加反应液的反应时间，使得脱碳反应更加充分彻底，进一步提升烟气中二氧化碳的脱除。本发明通过将反应液从强化反应塔顶部引入的方式，可以使得反应液在反应塔中自上而下进行运动，随着反应液的下降至反应塔底部时其速度也会相应减小直至停止，而由于反应液是自上而下运动的，反应液中的气相则会收到浮力的影响在液相中逐步上升，上升的过程中气相的速率是逐渐减小的，通过这样的设置也可以使得气相在液相中的停留时间增加，提高二氧化碳的脱除效果，因此本发明通过盘形导管和循环管道相结合的方式，极大程度地增加气相在液相中的停留时间，使得脱碳反应更加充分完全，进一步提升二氧化碳的脱除效果。

11、优选地，作为进一步可实施的方案，所述第二级强化反应塔顶和塔底均设置有烟气管道，所述第二级强化反应塔两侧分别设置有超饱和富液进料口和超饱和富液出料口，所述超饱和富液进料口和所述出料口相连；所述第二级强化反应塔内底部设置有第二强化机组，所述第二强化机组和所述超饱和富液进料口相连。

12、在本发明中通过设置第二级强化反应塔从而实现初步的气液分离，并且在第二级强化反应塔底部设置第二强化机组的方式使得被引入的饱和富液能够进一步吸收烟气中的二氧化碳，这是因为通过第二强化机组的设置能够很好的提高饱和富液中的负载量，并且伴随着二氧化碳浓度较高的烟气，使得饱和富液能够突破瓶颈进而再次吸收烟气中的二氧化碳，提升其对于二氧化碳的吸收效果，并且在第二级强化反应塔中，本发明通过从第二级强化反应塔的塔底引入饱和富液和高浓度烟气，经由第二强化机组的处理后形成稳定的气液混合物，此时该气液混合物在第二级强化反应塔中是自下而上进行运动的，随着气液混合物的上升，经由脱碳后的烟气能够通过第二级强化反应塔顶部的烟气管道排出，达到初步的气液分离效果。

13、优选地，作为进一步可实施的方案，还包括吸收塔，所述吸收塔通过所述富液进料口与所述第一级强化反应塔相连，其中所述吸收塔和富液进料口之间设置有流量控制阀，用于控制富液流入所述强化反应塔中时的流速。

14、优选地，作为进一步可实施的方案，所述吸收塔塔顶设置有烟气出口和吸收剂进料口，所述吸收塔塔底还设置有烟气进料管道，用于引入脱碳烟气。

15、优选地，作为进一步可实施的方案，所述吸收剂进料口和吸收剂储液罐相连，所述吸收剂储液罐通过所述吸收剂进料口和所述吸收塔相连；所述吸收剂储罐和所述吸收剂进料口之间还设置有流量控制阀，用于控制吸收剂流入吸收塔时的流速。

16、在本发明中主要是通过吸收塔对烟气中的二氧化碳进行初步的脱除，其中吸收剂储存在与其相连的吸收剂储液罐中，在对烟气进行脱除时，吸收剂从吸收剂储液罐中流出，随后从吸收塔顶部的吸收剂进料口经由流量控制阀控制其流量从而保证反应的充分进行，在进入吸收塔后吸收剂会与烟气管道进入的需要脱碳的烟气进行混合反应，从而得到富液，而初步脱碳后的烟气则会从吸收塔顶部的烟气出口排出，而富液则会通过第一级强化反应塔塔顶设置的富液经由流量控制阀控制其流入第一级强化反应塔时的流量从而使得富液能够更好的脱除烟气中的二氧化碳，通过进料口进入第一级强化反应塔后，与第一级强化反应塔顶部设置的烟气管道进入的烟气进行混合，随后经由第一强化机组的处理后形成稳定的气液混合物进一步进行脱碳反应，反应完全后得饱和富液，随后饱和富液会通过第一级强化反应塔侧面设置的出料口流入第二级强化反应塔中，与第二级强化反应塔底部设置的烟气管道进入的烟气进行混合，经由第二级强化机组的处理后得到稳定的气液混合物，进一步提高烟气中二氧化碳的脱除从而得到超饱和富液。

17、优选地，作为进一步可实施的方案，还包括依次相连的换热器、气液分离罐和再生塔，所述气液分离罐和所述第二级强化反应塔相连；所述再生塔两侧分别设置有级间加热单元和换热器，所述再生塔塔顶还设置有依次相连的再生气冷却器和气液分离罐，所述再生塔塔底连接有再沸器。

18、在脱碳完成后最终所得到的气液乳化物会通过第二级强化反应塔侧面所设置的超饱和富液出料口流出，流入与其相连的气液分离罐中进行气液分离，随后气体会经由气液分离罐顶部排出，而分离后的液体则会流入换热器中进行贫富液换热，其中贫液经由换热器换热至40℃时会经过循环系统将贫液输送至吸收剂储液罐进行循环，而富液则会通入再生塔中进行再生，再生塔通过外侧设置的再生塔加热单元和再沸器对通入的富液进行加热从而使得反应富液中的co2大量的释放后通过再生塔塔顶输送至再生气冷却器进行冷却，随后经由气液分离罐实现气液分离，从而得到高纯度的co2。

19、本发明还提供了一种所述的强化二氧化碳捕集系统所进行的脱碳方法，包括以下步骤：

20、将烟气和吸收剂进行混合，破碎成微气泡后进行脱碳反应，进行气液分离后即得高纯度co2气体。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、（1）本发明所提供一种强化二氧化碳捕集系统，该强化二氧化碳捕集系统通过设置多级强化反应塔以及循环管道相结合的方式，能够高效的捕集烟气中所存在的co2的同时大幅度降低了再生能耗，并且能够很好的提高co2吸收速率。

23、（2）本发明所提供的一种脱碳方法，该脱碳方法通过应用本发明所提供的强化二氧化碳捕集系统，利用吸收剂对烟气中的二氧化碳进行高效的捕集，大幅度提升二氧化碳的捕集效率。