[发明专利]CO2分离-液化-提纯系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于气体制备技术领域，特别涉及一种CO₂分离-液化-提纯系统及方法。

背景技术

CO₂是一种主要的温室气体，由于产生的量特别巨大(每年由于人类活动排放的CO₂量在200亿吨以上)，其产生的温室效应对全球升温的贡献百分比达60％左右。由于CO₂排放的90％左右来自于化石能源利用过程，因此在能源利用过程中进行CO₂的捕获与封存被认为是一种能大规模减少CO₂排放的可行技术。

目前，能源利用过程中进行CO₂捕获的主要技术路线有三条：

1.燃烧后的CO₂分离回收是指在能源系统的尾部亦即热力循环的排气中分离和回收CO₂。由于可以从已建成的能源系统排气中回收CO₂而无需对能源系统本身作太多改造，因而这种回收方法与现有能源系统的兼容性较好。然而，与其它环境污染物(如硫化物和氮氧化物)不同的是，CO₂化学性质稳定，且需要处理的量很大，而在能源系统尾部排气中CO₂浓度很低(体积浓度仅3％～15％左右)，因而虽然有关物理、化学方法可以实现CO₂的分离回收，但其分离回收过程的能耗与投资很高，从而使CO₂减排的成本过高、消耗的额外能源量过大，难以接受。

2.采用富氧燃烧回收CO₂(又称燃烧中CO₂回收方法)是能源动力系统CO₂减排方法中的另一个重要的途径。理论上采用纯度较高的富氧(如O₂摩尔浓度在95％以上的富氧)组织燃烧时其尾部烟气中的CO₂摩尔浓度(也就是体积浓度)可以达到95％～98％。但实际的实验和示范装置表明，其CO₂摩尔浓度最高只能达到80％～90％，进一步提高浓度则会使不完全燃烧损失等大幅增加，其杂质气体包括：N₂、O₂、Ar等。这样浓度的CO₂气体是很难用于其它工业用途的，也无法用于CO₂的运输和储存，因此必须进行进一步的分离提纯。然而，如果采用传统的化学或物理吸收法来分离回收CO₂，则一方面在分离环节又将引入很高的能耗与投资，另一方面CO₂气体的压缩或液化也会带来高能耗，再加上氧气制备过程的能耗与投资，将使总的CO₂回收能耗与成本非常高昂，更加难以接受。因此，能够从CO₂浓度较高的混合气体中低能耗地分离提纯CO₂的方法，对于富氧燃烧这种新型环保技术路线而言意义重大。