[发明专利]活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备

权利要求书

1.一种活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法，是对经过常规除尘和脱硫处理的电站锅炉烟气进行再加工的过程，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)以添加醇胺活化剂的碳酸钠水溶液作为CO₂吸收剂，将其均匀喷射到经过除尘和脱硫处理后的烟气中，使向上运动的烟气与向下喷射的吸收剂溶液充分逆向接触，烟气中的CO₂气体与醇胺活化剂和碳酸钠水溶液发生气液两相化学反应，其中醇胺活化剂先与CO₂结合生成两性离子中间产物，再发生水化反应而重新游离出来，而水化反应生成的H⁺被碳酸钠水溶液中的碱性离子CO₃^2-中和，水化反应生成的HCO₃^-则与碳酸钠水溶液中的金属离子Na⁺相结合逐渐析出，最终获得碳酸氢钠浆液；

2)对步骤1)所得碳酸氢钠浆液进行加热解析处理，再生获得高浓度CO₂气体，同时使碳酸氢钠分解成碳酸钠溶液；

3)将步骤2)所得碳酸钠溶液送回至步骤1)中，作为CO₂吸收剂继续循环使用；

4)对步骤2)所分离出的高浓度CO₂气体进行冷却处理，使其中含有的热水蒸汽产生凝结；

5)对步骤4)冷却处理的高浓度CO₂气体进行气液分离处理，脱除其中的凝结水份，获得纯度高于99％的CO₂气体；

6)将步骤5)所得高纯度CO₂气体进一步干燥，再经过压缩和冷凝处理，将其变成液态，即可制成高浓度液态二氧化碳成品。

2.根据权利要求1所述的活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：所说的步骤1)中，碳酸钠水溶液的重量百分比浓度为10～30％，醇胺活化剂为单乙醇胺或二乙醇胺，单乙醇胺或二乙醇胺的加入量为碳酸钠重量的0.5～6％，整个吸收剂溶液与烟气的循环液气比为5～25L/m³。

3.根据权利要求1或2所述的活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：所说的步骤1)中，控制烟气中的CO₂气体与吸收剂溶液的反应温度为40～55℃，反应压力为3～300kPa。

4.根据权利要求1或2所述的活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：所说的步骤2)中，对所得碳酸氢钠浆液进行加热解析处理的温度控制在80～130℃的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的活性碳酸钠捕集烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：所说的步骤4)中，将所分离出的高浓度CO₂气体冷却处理至20～35℃。

6.一种为实现权利要求1所述方法而设计的活性碳酸钠捕集电站烟气中二氧化碳的设备，包括通过管道相连的吸收塔(1)、再生塔(10)、冷却器(17)、气液分离器(16)、干燥器(15)、压缩机(14)和冷凝器(13)，其特征在于：

所述吸收塔(1)的下部烟气进口(5)和顶部烟气出口(22)之间自下而上依次设置有多组吸收剂喷淋层(20)和至少一组除雾装置(21)，所述吸收塔(1)的底部碳酸氢钠浆液出口与斜板沉淀池(6)的上部浆液进口(6a)相连，所述斜板沉淀池(6)的上部吸收剂进口(6b)与吸收剂容器(19)相连，所述斜板沉淀池(6)的上清液出口(6c)通过吸收剂循环泵(8)与吸收塔(1)内的吸收剂喷淋层(20)相连，所述斜板沉淀池(6)的底流出口(6d)通过碳酸氢钠泵(7)与再生塔(10)的上部进料口相连，所述再生塔(10)的下部出料口通过碳酸钠泵(9)与斜板沉淀池(6)的上部吸收剂进口(6b)相连，所述再生塔(10)的上部解析气出口通过冷却器(17)与气液分离器(16)的进口相连，所述气液分离器(16)的气体出口依次与干燥器(15)、压缩机(14)、冷凝器(13)串联连接。

7.根据权利要求6所述的活性碳酸钠捕集电站烟气中二氧化碳的设备，其特征在于：所述斜板沉淀池(6)的底流出口(6d)通过碳酸氢钠泵(7)、贫富液换热器(18)与再生塔(10)的上部进料口相连，所述再生塔(10)的下部出料口通过碳酸钠泵(9)、贫富液换热器(18)与斜板沉淀池(6)的上部吸收剂进口(6b)相连。