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捕捉大气圈中资源的装置及方法

阅读:130发布:2020-05-22

专利汇可以提供捕捉大气圈中资源的装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且捕捉大气圈中 碳 资源的装置及方法,该方法包括:(1)利用速生 植物 的光合作用,将大气圈中气态的CO2,转入 生物 圈 中形成固态的有机碳化合物。利用 微生物 或酶,捕捉大气中CO2,转 化成 有机化合物。(2)利用物理方法,捕捉大气中CO2。(3)利用化学方法,捕捉大气中CO2。(4)利用物理化学方法,捕捉大气中CO2;(5)将大气圈中捕获的碳资源储碳 封存 ,实现大气CO2负增长,降低大气层CO2气体分压,调节 温室 效应 ,解决相关环境问题;用封存的碳产品参与全球碳交易,对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制,使人类能充分合理地利用碳资源。人为培育和种植速生植物,是地球碳循环的新动 力 。,下面是捕捉大气圈中资源的装置及方法专利的具体信息内容。

1.物理吸收法捕捉CO2的方法,该方法包括以下步骤:
(1)将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置,当CO2气体温度
50℃~60℃时,选用MgO作为吸附剂;当CO2气体温度为500℃~600℃时,选用Li2ZrO3作为吸附剂;当CO2气体温度为700℃~900℃进,选用Li4SiO4作为吸附剂;
(2)当吸附剂吸收CO2的能达到峰值时,将吸附装置内的吸附剂取出进行封存;吸附剂为Li2ZrO3时,将吸附装置内的吸附剂取出,在700℃以上进行煅烧后再利用;在煅烧Li2ZrO3过程中收集CO2气体,通过提纯、压缩后进行储存、利用。

说明书全文

捕捉大气圈中资源的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及捕捉大气圈中碳资源的装置及方法,属于资源与环境领域。

背景技术

[0002] 18世纪以来,由于炭、石油、天然气的大量使用,人类向大气中排放的CO2等温室气体逐年增加,温室效应随之增强,引起海平面上升;气候反常,海洋暴增多;土地干旱,粮食减产;沙漠化面积迅速扩大;地球上病、虫、害、热射病和传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害。温室效应和全球气候变暖,已引起世界各国的普遍关注和高度重视。全球8
每年向大气中排放的CO2约达200×10 t以上。人类向大气中排放的CO2每年3%~5%的速度递增,这给人类的生产、生活造成严重的影响,但限制CO2排放在很大程度上影响现代工业和世界经济的发展,CO2的排放和温室效应已成为一个世界性的大难题。
[0003] CN90107752.6(1991.04.03,公告号CN1050338)公开了利用和回收燃烧废气中二化碳的方法和装置,将燃料气体供给熔融碳酸盐燃料电池阳极室,并将氧化性气体供给燃料电池阴极室,将出自燃烧装置的燃烧废气作为部分氧化性气体供给阴极室,使燃烧废气中的CO2在阴极上同氧化性气体中的O2发生反应,生成碳酸根离子,使此碳酸根离子透过燃料电池的电解质,到达阳极,使碳酸根离子在阳极上同燃料气体中的氢发生反应,生成CO2和H2O,阳极上所产生的含CO2和H2O的阳极废气从阳极室排出,将H2O从阳极排出气中分离掉,并回收高浓度CO2气体。该专利回收的CO2气体数量少、成本高,且污染环境。
[0004] 尽管人们在食品工业、机械加工、石油开采、化学工业等许多行业大量应用CO2气体,但没有将CO2作为资源循环利用,这也是一个很大的浪费。捕捉全球CO2气体,进行资源化综合利用,降低温室效应,是人类可持续发展的重要课题。本发明提出的将排入大气中的CO2当作资源循环利用,将成为未来世界新的经济增长点。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种捕捉大气圈中碳资源的装置及方法,通过生物方法、物理方法、化学方法、物理化学方法捕捉大气圈中的碳资源进行储碳封存,实现大气CO2负增长,降低大气圈CO2气体分压,调节温室效应,解决相关环境问题;用封存的碳产品参与全球碳交易,对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制,使人类能充分合理地利用碳资源。当大气中CO2浓度降低后,温室效应得到缓解时,可将捕捉的碳资源用于造纸、建筑材料包装材料、饲料肥料和化工原料及直接燃烧发电等方面。把捕捉的碳资源财富反馈给人类社会,焕发出巨大的社会经济效益。人为培育和种植速生植物,是地球碳循环的新动
[0006] 在本申请中“CO2”或“CO2气体”可互换使用。
[0007] 本发明的实施方案概括如下:
[0008] 1、捕捉碳资源的方法包括:
[0009] (1)利用速生草本、木本、藻类、地衣或苔藓等速生植物的光合作用,将大气圈中气态的CO2,转入生物圈中形成固态的有机碳化合物。利用微生物或酶,捕捉大气中的CO2,转化成有机化合物。
[0010] (2)利用物理吸收法、膜分离法、变压吸附法、变温吸附法等,捕捉大气中的CO2。
[0011] (3)利用化学吸收方法,捕捉大气中的CO2。
[0012] (4)利用物理化学方法,捕捉大气中的CO2。
[0013] (5)将大气圈中捕获的碳资源储碳封存,实现大气CO2负增长,降低大气层CO2气体分压,调节温室效应,解决相关环境问题;用封存的碳产品参与全球碳交易,对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制,使人类能充分合理地利用碳资源。
[0014] 2、根据1项的方法,其中种植速生植物捕捉CO2,其特征在于,
[0015] (1)下种
[0016] 选择土层深厚、肥沃、向阳、浇灌方便的地段,下种前翻耕起垄,优选垄宽2~3m,以利排及田间管理。
[0017] 当气温稳定在10℃以上时下种,选取芽眼饱满、无病、虫、害的健壮茎秆作为种茎,将其切成小段,每段具有1~2个腋芽;株行距按30~40cm×30~40cm开种植沟,堆肥按每亩1000kg~1500kg施于种植沟内,再将种茎斜插或浅埋于土壤中;春季下种后用地膜覆盖保温,当气温超过30℃时不宜下种。
[0018] (2)田间管理
[0019] 下种5~7天后开始出苗,出苗期保持土壤湿润;出苗10天后,选晴天每亩洒施稀薄粪水500kg~800kg;对缺苗少蔸的地方,及时移苗补栽;以后每隔5~10天浇水1次或施1次稀薄粪水;阴雨天,注意排涝防渍。
[0020] 分蘖前进行一次中耕培土,封垄前进行第二次中耕培土,培土时每亩施生物质有机肥800kg~1000kg。
[0021] 幼苗蚜虫危害植株时,用质量浓度比为25%的敌杀死乳油兑水稀释成1500~2000倍液喷洒防治,封垄后很少发生病、虫、害。
[0022] (3)适时收获
[0023] 株高达到100cm以上时,留茬5~8cm进行刈割;每次刈割后均应进行中耕除草,施肥浇水。
[0024] (4)干燥成型
[0025] 刈割后的青苗及时运出田间进行干燥,优选日晒或风干;当含水量达到10%~15%时,将植物进行粉碎,压缩、成型。
[0026] (5)储碳封存
[0027] 成型后的储碳型材冷却至常温,再进行封存,做好防潮、防火等仓贮工作。
[0028] 3、根据1项的方法,其中物理吸收法捕捉CO2,其特征在于,
[0029] (1)将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置,当CO2气体温度为50℃~60℃时,优选MgO作为吸附剂;当CO2气体温度为500℃~600℃时,优选Li2ZrO3作为吸附剂;当CO2气体温度为700℃~900℃时,优选Li4SiO4作为吸附剂;也可将空气压缩通过沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂,碳纳米管吸附CO2,气体压力优选3Mpa~4Mpa。
[0030] (2)当吸附剂吸附CO2能力达到峰值时,将吸附装置内的吸附剂取出进行封存或直接进行煅烧;Li2ZrO3煅烧温度优选700℃以上;CaO煅烧温度优选700℃~900℃,超过900℃,生成的颗粒容易烧结从而降低吸收CO2能力;沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂还原吸附能力时,碳纳米管优选气体压力低于1.5Mpa。
[0031] (3)煅烧吸附剂煅烧或还原吸附能力时,收集CO2气体,通过提纯、压缩后,进行储存、利用。
[0032] 4、根据1项的方法,其中膜分离法捕捉CO2,其特征在于,
[0033] (1)空气通过空气过滤器去除颗粒物。
[0034] (2)经过滤后的干净气体,通过空气增压机进入气体膜分离装置。
[0035] (3)膜分离装置分离出来的CO2,经空气增压机进入CO2储存塔(罐)。
[0036] (4)膜分离装置分离CO2后,尾气排入大气中。
[0037] 5、根据1项的方法,其中变压吸附法捕捉CO2,其特征在于,
[0038] (1)原料气体通过除尘、干燥、脱硫、去氮,除去水蒸汽、硫化物、NOX、NH3等杂质。
[0039] (2)经预处理的气体进入吸附塔,分离混合气中CO2至少需要两个吸附塔,优选四个塔。
[0040] (3)从吸附塔内抽取的CO2,纯度质量比在95%~99%之间,经空气压缩机增压至2.8Mpa~3.0Mpa,同时分级冷却。
[0041] (4)冷却后的CO2进入精馏塔除去杂质,压力降至1.4Mpa~1.6Mpa,温度低于-25℃。
[0042] (5)提纯后收集的液态CO2纯度质量比可达99.5%~99.99%,由压力输送至CO2液体储存塔(罐)内储存。
[0043] 6、根据1项的方法,其中低温分离法捕捉CO2,其特征在于,
[0044] (1)原料气体通过除尘过滤后经风机送至干燥塔,优选分级过滤方式。
[0045] (2)干燥后的气体通过分级冷却至-25℃,再通过空气压缩机增压到1.7Mpa。
[0046] (3)进入气液分离装置中的CO2与其它气体密度不同,液态CO2受到重力的作用向下汇集,通过管道排入提纯液化装置,而其它气体从气液分离装置上方排出。
[0047] (4)进入提纯液化装置中的CO2增压至2.8Mpa~3.0Mpa,将游离水分子与杂质去除,使塔底CO2含量质量比≥99.9%。
[0048] (5)提纯后的CO2液体经调节减压至1.7MPa,温度-25℃后流入CO2液体储存塔。
[0049] 7、根据1项的方法,其中变温吸附法捕捉CO2,其特征在于,
[0050] (1)原料气体通过洗涤塔除尘、降温。
[0051] (2)净化后的气体经风机增压,送入干燥塔内,优选风机压力3.5MPa~4.5Mpa。
[0052] (3)干燥后的气体进入吸附塔,分离混合气中CO2,优选三个吸附塔并联使用;每个吸附塔依次经过吸附、加热、冷却三个步骤,整个过程通过阀自动切换实现;各吸附塔交替运行,从而实现CO2连续捕捉;正常的加热时间内,吸附塔出口温度,优选高于常温55℃~65℃。
[0053] (4)从吸附塔内抽取的CO2,纯度质量比在93%~98%之间,经风机输送到冷凝器;未被吸附的其它气体,通过减压、消音装置处理后排入大气中。
[0054] (5)冷却后的CO2气体进入提纯液化装置,在压力1.5Mpa~1.8Mpa、温度-25℃~-28℃下除去杂质,得到纯度质量比大于99.9%的液态CO2。
[0055] (6)提纯后的液态CO2存入储存塔内。
[0056] 8、根据1项的方法,其中水合物法捕捉CO2,其特征在于,
[0057] (1)原料气体通过风机输送至冷却器,优选具有增压能力的风机,风机出口压力3.5Mpa~4.0Mpa。
[0058] (2)在冷却器内,高温的原料气体降温到3℃~5℃,优选使用冷却循环水来降低原料气体温度。
[0059] (3)在反应塔内加入2.5%~3%的丙烷,压力控制在3.5Mpa~3.8Mpa,通过机械搅拌、气体鼓泡或液体喷雾使低温原料气体与水直接发生反应,快速形成水合物。
[0060] (4)水合物经液体泵送入热交换器,在热交换器内水合物变成混合气,优选热交换器温度为135℃~140℃。
[0061] (5)混合气体在温度135℃~140℃,压力1.5Mpa~1.8Mpa下,CO2连同水蒸气进入分离器中,分离去水分及其它杂质,得到纯度质量比大于99%的CO2气体;分离出来的液体回流至反应塔。
[0062] 9、根据1项的方法,其中化学吸收法捕捉CO2装置和方法,其特征在于,所述化学吸收法捕捉CO2装置包括风机(1)、洗涤塔(3)、吸收塔(8)、再生塔(17)、交换器(15)、分离器(19)、交换器(27)、富液泵(13)、回流泵(31)及相连的管道、阀门;所述风机(1)通过A管(2)与洗涤塔(3)相连;所述洗涤塔(3)上设有排污阀(4);所述洗涤塔(3)通过B管(5)、控制阀(6)、C管(7)与吸收塔(8)相连;所述吸收塔(8)上设有减压排气阀(9);所述吸收塔(8)通过D管(10)、控制阀(11)、E管(12)与富液泵(13)相连;所述富液泵(13)通过F管(14)与交换器(15)相连;所述交换器(15)通过G管(16)与再生塔(17)相连;所述再生塔(17)通过H管(18)与分离器(19)相连;所述分离器(19)上设有减压排气阀(20);所述分离器(19)通过I管(21)、控制阀(22)、J管(23)与再生塔(17)相连;所述再生塔(17)通过K管(24)、控制阀(25)、L管(26)与交换器(27)相连;所述交换器(27)通过M管(28)与储液槽(29)相连;所述储液槽(29)通过N管(30)与回流泵(31)相连;所述回流泵(31)通过O管(32)、控制阀(33)与吸收管相连。
[0063] 其中洗涤塔(3)内设置喷头与格子,延长水与原料气体的混合时间,有利于除尘、降温、净化气体;吸收塔(8)内气液两相采用逆流操作,醇胺溶液(或水)从塔顶加入,自上而下流动,与从下向上流动的气体接触,吸收了CO2的醇胺溶液从塔底排出,其它废气从塔顶通过减压排气阀(9)排出。
[0064] 其生产方法是:
[0065] (1)将原料气体经风机增压送入洗涤塔除尘、降温,原料气体优选CO2浓度较高的锅炉烟气。
[0066] (1)净化后的气体进入吸收塔,其中大部分的CO2被醇胺溶液吸收,尾气经洗涤后由塔顶排入大气。
[0067] (3)富含CO2的醇胺溶液从塔底排出,经富液泵送至交换器。
[0068] (4)富含CO2的醇胺溶液回收热量后送入再生塔,再生出CO2。
[0069] (5)再生出的CO2连同水蒸气进入交换器,经分离去水分,得到纯度质量比大于99.5%的CO2气体;分离出来的液体从再生塔顶流入。
[0070] (6)再生塔底部排出的溶液经交换器处理后,由储液槽收集,通过回流泵送入吸收塔顶部;醇胺溶液往返循环构成连续吸收和再生CO2的工艺过程。
[0071] 本发明的优点
[0072] (1)种植速生植物,每年收获380~400亿吨速生植物,生产植物型材90~110亿吨,可捕捉150~160亿吨CO2,实现大气CO2负增长。能抵消全世界100%的CO2年排放增长总量,50年内可使全球大气CO2含量由当前的0.0391%降低到工业革命前的0.0275%。
[0073] (2)储藏固碳型材,为国际碳交易市场提供可计量碳汇产品。
[0074] (3)储藏固碳型材就是储藏生物质财富。
[0075] (4)捕捉大气中CO2,将二氧化碳变废为宝,提高了资源利用率。
[0076] (5)捕捉大气中CO2是一个庞大的产业,可新增就业岗位。附图说明
[0077] 图1膜分离法捕捉CO2工艺流程示意图;
[0078] 图2变压吸附法捕捉CO2工艺流程示意图;
[0079] 图3低温分离法捕捉CO2工艺流程示意图;
[0080] 图4变温吸附法捕捉CO2工艺流程示意图;
[0081] 图5水合物法捕捉CO2工艺流程示意图;
[0082] 图6化学吸收法捕捉CO2装置的结构示意图。
[0083] 图中:
[0084] 1—风机,2—A管,3—洗涤塔,4—排污阀,5—B管,6、11、22、25、33—控制阀,7—C管,8—吸收塔,9、20—减压排气阀,10—D管,12—E管,13—富液泵,14—F管,15、27—交换器,16—G管,17—再生塔,18—H管,19—分离器,21—I管,23—J管,24—K管,26—L管,28—M管,29—储液槽,30—N管,31—回流泵,32—O管,34—P管。
[0085] 具体的实施方式
[0086] 下面详细说明本发明优选的技术方案,但本发明不限于所提供的实施例
[0087] 实施例1-种植速生植物捕捉CO2
[0088] 利用速生草本、木本、藻类、地衣或苔藓等速生植物的光合作用,将大气圈中气态的CO2,转入生物圈中形成固态的有机碳化合物,进行成型储碳封存;以长江中下游地区种植杂交狼尾草成型、储碳、封存举例,具体步骤如下:
[0089] (1)下种
[0090] 选择土层深厚、肥沃、向阳、浇灌方便的地段,下种前翻耕起垄,优选垄宽2~3m,以利排水及田间管理。
[0091] 当气温稳定在10℃以上时下种,选取芽眼饱满、无病、虫、害的健壮茎秆作为种茎,将其切成小段,每段具有1~2个腋芽;株行距按30~40cmх30~40cm开种植沟,堆肥按每亩1000kg~1500kg施于种植沟内,再将种茎斜插或浅埋于土壤中;春季下种后用地膜覆盖保温,当气温超过30℃时不宜下种。
[0092] (2)田间管理
[0093] 下种5~7天后开始出苗,出苗期保持土壤湿润;出苗10天后,选晴天每亩洒施稀薄粪水500kg~800kg;对缺苗少蔸的地方,及时移苗补栽;以后每隔5~10天浇水1次或施1次稀薄粪水;阴雨天,注意排涝防渍。
[0094] 分蘖前进行一次中耕培土,封垄前进行第二次中耕培土,培土时每亩施生物质有机肥800kg~1000kg。
[0095] 幼苗期蚜虫危害植株时,用质量浓度比为25%的敌杀死乳油兑水稀释成1500~2000倍液喷洒防治,封垄后很少发生病、虫、害。
[0096] (3)适时收获
[0097] 株高达到100cm以上时,留茬5cm~8cm进行刈割;每次刈割后均应进行中耕除草,施肥浇水。
[0098] (4)干燥成型
[0099] 刈割后的青苗及时运出田间进行干燥,优选日晒或风干;当含水量达到10%~15%时,将植物进行粉碎,压缩、成型。
[0100] (5)储碳封存
[0101] 成型后的储碳型材冷却至常温,再进行封存,做好防潮、防火等仓贮工作。
[0102] 实施例2-物理吸收法捕捉CO2
[0103] 以Na2O、K2O、Al2O3、MgO、CaO、Li2O、ZrO2、Li2ZrO3、Li4SiO4、活性碳、沸石等CO2固体吸附剂举例。
[0104] 利用Na2O、K2O、Al2O3、MgO、CaO、Li2O、ZrO2、Li2ZrO3、Li4SiO4等金属氧化物类吸附剂,对CO2的吸附量很高、可以进行多次循环吸附、无污染。或利用沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂,发达的孔隙结构、大的比表面积、优良的吸附性能和稳定的物理化学性质吸附CO2,实现碳资源的捕捉。
[0105] 固体吸附剂在反应过程中将CO2转化为固体形式,便于储存,运输和利用。原料来源广、无二次污染。
[0106] 具体步骤如下:
[0107] 1、将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置,当CO2气体温度为50℃~60℃时,优选MgO作为吸附剂;当CO2气体温度为500℃~600℃时,优选Li2ZrO3作为吸附剂;当CO2气体温度为700℃~900℃时,优选Li4SiO4作为吸附剂;也可将空气压缩通过沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂,碳纳米管吸附CO2,气体压力优选3Mpa~4Mpa。
[0108] 2、当吸附剂吸附CO2能力达到峰值时,将吸附装置内的吸附剂取出进行封存或直接进行煅烧;Li2ZrO3煅烧温度优选700℃以上;CaO煅烧温度优选700℃~900℃,超过900℃,生成的颗粒容易烧结从而降低吸收CO2能力;沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂还原吸附能力时,碳纳米管优选气体压力低于1.5Mpa。
[0109] 3、煅烧吸附剂煅烧或还原吸附能力时,收集CO2气体,通过提纯、压缩后,进行储存、利用。
[0110] 实施例3-膜分离法捕捉CO2
[0111] 参见图1,所述膜分离法捕捉CO2以醋酸纤维或乙基纤维素为滤膜材质举例。
[0112] 利用气体在压力驱动下透过膜的传递率不同,从而达到分离CO2,提纯回收的目的。
[0113] 具体步骤如下:
[0114] 1、空气通过空气过滤器去除颗粒物。
[0115] 2、经过滤后的干净气体,通过空气增压机进入气体膜分离装置。
[0116] 3、膜分离装置分离出来的CO2,经空气增压机进入CO2储存塔(罐)。
[0117] 4、膜分离装置分离CO2后,尾气排入大气中。
[0118] 实施例4-变压吸附法捕捉CO2
[0119] 参见图2,所述变压吸附法捕捉CO2采用分子筛、活性碳、胶、活性氧等吸附剂,以石灰窑气中提取CO2举例。
[0120] 利用吸附剂对不同气体在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差异,以及吸附剂的吸附容量随压力的变化而变化的特性,在加压时完成混合气体的吸附分离,在降压条件下完成吸附剂的再生,从而实现气体分离及吸附剂循环使用。
[0121] 具体步骤如下:
[0122] 1、原料气体通过除尘、干燥、脱硫、去氮,除去水蒸汽、硫化物、NOX、NH3等杂质。
[0123] 2、经预处理的气体进入吸附塔,分离混合气中CO2至少需要两个吸附塔,优选四个塔。
[0124] 四个吸附塔的基本功能为吸附、放压、置换、抽空。在吸附过程中原料气体中的CO2被吸附,留在吸附剂内,其它气体作业废气排出吸附塔。经放压、置换CO2进一步富集,通过抽空获得纯度较高的CO2气体,同时吸附剂得到再生。然后,对吸附塔进行逐步升压,进入下一个吸附过程。
[0125] 3、从吸附塔内抽取的CO2,纯度质量比在95%~99%之间,经空气压缩机增压至2.8Mpa~3.0Mpa,同时分级冷却。
[0126] 4、冷却后的CO2进入精馏塔除去杂质,压力降至1.4Mpa~1.6Mpa,温度低于-25℃。
[0127] 5、提纯后收集的液态CO2纯度质量比可达99.5%~99.99%,由压力泵输送至CO2液体储存塔(罐)内储存。
[0128] 实施例5-低温分离法捕捉CO2
[0129] 参见图3,所述低温分离法捕捉CO2是将烟气多次压缩和冷却,使气态CO2变成液态CO2,从而达到从烟气中分离CO2的目的。
[0130] 利用空气在压缩、降温过程中气体液化,空气中不同气体的气化温度(沸点)不同,从而实现CO2分离。
[0131] 具体步骤如下:
[0132] 1、原料气体通过除尘过滤后经风机送至干燥塔,优选分级过滤方式;
[0133] 2、干燥后的气体通过分级冷却至-25℃,再通过空气压缩机增压到1.7Mpa;
[0134] 3、进入气液分离装置中的CO2与其它气体密度不同,液态CO2受到重力的作用向下汇集,通过管道排入提纯液化装置,而其它气体从气液分离装置上方排出;
[0135] 4、进入提纯液化装置中的CO2增压至2.8Mpa~3.0Mpa,将游离水分子与杂质去除,使塔底CO2含量质量比≥99.9%;
[0136] 5、提纯后的CO2液体经调节阀减压至1.7MPa,温度-25℃后流入CO2液体储存塔。
[0137] 实施例6-变温吸附法捕捉CO2
[0138] 参见图4,所述变温吸附法捕捉CO2采用分子筛、活性碳、硅胶、氧化铝等具有较大的比表面积的吸附剂,以燃烧煤的锅炉烟气中提取CO2举例。
[0139] 利用吸附剂在高温时吸附CO2,降温后将CO2解析出来,通过周期性的温度变化,使CO2分离出来。多台吸附装置并联使用,从而实现CO2连续捕捉。
[0140] 具体步骤如下:
[0141] 1、原料气体通过洗涤塔除尘、降温。
[0142] 2、净化后的气体经风机增压,送入干燥塔内,优选风机压力3.5MPa~4.5Mpa。
[0143] 3、干燥后的气体进入吸附塔,分离混合气中CO2,优选三个吸附塔并联使用。每个吸附塔依次经过吸附、加热、冷却三个步骤,整个过程通过阀门自动切换实现;各吸附塔交替运行,从而实现CO2连续捕捉;正常的加热时间内,吸附塔出口温度,优选高于常温55℃~65℃。
[0144] 4、从吸附塔内抽取的CO2,纯度质量比在93%~98%之间,经风机输送到冷凝器;未被吸附的其它气体,通过减压、消音装置处理后排入大气中。
[0145] 5、冷却后的CO2气体进入提纯液化装置,在压力1.5Mpa~1.8Mpa、温度-25℃~-28℃下除去杂质,得到纯度质量比大于99.9%的液态CO2。
[0146] 6、提纯后的液态CO2存入储存塔内。
[0147] 实施例7-水合物法捕捉CO2
[0148] 参见图5,所述水合物法捕捉CO2采用四氢呋喃、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氟化铵、环戊烷、丙烷、十二烷基-三甲基氯化铵、离子溶液等为添加剂或促进剂,提高水合物形成速度,降低水合物形成相平衡压力,提高分离效率。以从火力发电厂排放的烟气中提取CO2举例。
[0149] 利用气体在水合物相和气相中的组分浓度的差异而进行CO2气体分离,从而实现CO2工业化捕集。
[0150] 具体步骤如下:
[0151] 1、原料气体通过风机输送至冷却器,优选具有增压能力的风机,风机出口压力3.5Mpa~4.0Mpa。
[0152] 2、在冷却器内,高温的原料气体降温到3℃~5℃,优选使用冷却循环水来降低原料气体温度。
[0153] 3、在反应塔内加入2.5%~3%的丙烷,压力控制在3.5Mpa~3.8Mpa,通过机械搅拌、气体鼓泡或液体喷雾使低温原料气体与水直接发生反应,快速形成水合物。
[0154] 4、水合物经液体泵送入热交换器,在热交换器内水合物变成混合气,优选热交换器温度为135℃~140℃。
[0155] 5、混合气体在温度135℃~140℃,压力1.5Mpa~1.8Mpa下,CO2连同水蒸气进入分离器中,分离去水分及其它杂质,得到纯度质量比大于99%的CO2气体;分离出来的液体回流至反应塔。
[0156] 实施例8-化学吸收法捕捉CO2装置和方法
[0157] 参见图6,所述化学吸收法捕捉CO2装置包括风机1、洗涤塔3、吸收塔8、再生塔17、交换器15、分离器19、交换器27、富液泵13、回流泵31及相连的管道、阀门;所述风机1通过A管2与洗涤塔3相连;所述洗涤塔3上设有排污阀4;所述洗涤塔3通过B管5、控制阀6、C管7与吸收塔8相连;所述吸收塔8上设有减压排气阀9;所述吸收塔8通过D管10、控制阀11、E管12与富液泵13相连;所述富液泵13通过F管14与交换器15相连;所述交换器15通过G管16与再生塔17相连;所述再生塔17通过H管18与分离器19相连;所述分离器19上设有减压排气阀20;所述分离器19通过I管21、控制阀22、J管23与再生塔17相连;所述再生塔17通过K管24、控制阀25、L管26与交换器27相连;所述交换器
27通过M管28与储液槽29相连;所述储液槽29通过N管30与回流泵31相连;所述回流泵31通过O管32、控制阀33与吸收管相连;
[0158] 其中洗涤塔3内设置喷头与格子,延长水与原料气体的混合时间,有利于除尘、降温、净化气体;吸收塔8内气液两相采用逆流操作,醇胺溶液(或氨水)从塔顶加入,自上而下流动,与从下向上流动的气体接触,吸收了CO2的醇胺溶液从塔底排出,其它回收价格不高的废气,从塔顶通过减压排气阀9排出;醇胺溶液可以是一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺 (MDEA)或其混合溶液;
[0159] 其生产方法是:
[0160] 1、将原料气体经风机增压送入洗涤塔除尘、降温,原料气体优选CO2浓度较高的锅炉烟气。
[0161] 2、净化后的气体进入吸收塔,其中大部分的CO2被醇胺溶液吸收,尾气经洗涤后由塔顶排入大气。
[0162] 3、富含CO2的醇胺溶液从塔底排出,经富液泵送至交换器。
[0163] 4、富含CO2的醇胺溶液回收热量后送入再生塔,再生出CO2。
[0164] 5、再生出的CO2连同水蒸气进入交换器,经分离去水分,得到纯度质量比大于99.5%的CO2气体;分离出来的液体从再生塔顶流入。
[0165] 6、再生塔底部排出的溶液经交换器处理后,由储液槽收集,通过回流泵送入吸收塔顶部;醇胺溶液往返循环构成连续吸收和再生CO2的工艺过程。
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