[发明专利]固态胺流化床反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工反应领域，具体涉及一种固态胺流化床反应方法。

背景技术

 全球气候变暖主要是由以CO₂为主的温室气体的大量排放造成的，为控制和减少CO₂的排放量CO₂的捕集和封存技术成为近年来的研究热点。我国能源消费结构以煤为主，煤燃烧排放的CO₂约占我国CO₂排放总量的82％，主要用于发电。因此研究燃煤电站烟气中脱除CO₂的技术具有重要意义。此外，CO₂的分离还常用于化工过程如合成氨、天然气及沼气净化、航天器及舰船等密闭空间。目前，所有商业捕集CO₂的技术都是基于传统醇胺溶液的化学溶剂吸收法，但是存在再生能耗高、对设备腐蚀性强等缺点。而固态胺吸收剂再生过程可以避免水的汽化，能耗约为醇胺溶液法的50％。

目前，国际上关于固态胺的研究主要侧重材料方面的研究如吸收剂的制备、改性以提高吸收能力，研究主要在热重分析仪上进行而很少涉及反应器以及系统过程的研究。而在固态胺流化床反应器方面，文献报道较少。

因此，目前对固态胺反应器尤其是利用流化床反应器实现连续捕集CO₂方面的研究仍然缺乏。而国内目前关于固态胺的研究还主要集中在航天器、潜艇等密闭空间内脱除CO₂，关于固态胺烟气脱碳尚缺乏足够的研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种固态胺流化床反应方法。

本发明的技术方案在于：

一种固态胺流化床反应方法，包括首尾依次连接的吸收反应器、提升、旋风分离器、上返料阀、再生反应器以及下返料阀，其中下返料阀连通吸收反应器，本发明包括以下步骤：

步骤1：含有一定浓度CO₂的烟气从吸收反应器底部通入，经布风板进入吸收反应器，与固态胺颗粒接触并反应，释放热量；

步骤2：吸收CO₂后的固态胺颗粒经提升管输送至旋风分离器，脱碳后的烟气经旋风顶部排出，固态胺颗粒则进入上返料阀，在气体输送下颗粒进入再生反应器；

步骤3：固态胺颗粒在再生反应器5内升温解吸，释放CO₂，再生反应器内5的流化气体及释放的CO₂由再生反应器5出口排出；

步骤4：再生后的固态胺颗粒进人下返料阀6，然后返回吸收反应1；

步骤5：再生反应器和旋风分离器3出口气体经过水洗和放空装置7，除去其中由于蒸发而可能存在的胺蒸气，旋风分离器3出口CO₂浓度通过烟气分析仪进行实时监测。

优选地，所述吸收反应器的操作温度为40～80℃。

优选地，所述再生反应器的操作温度为100～130℃。

优选地，所述吸收反应器以及下返料阀内装有循环冷却水。

或者优选地，所述吸收反应器、上返料阀、再生反应器、下返料阀均为石英管，内径均为50 mm。

或者优选地，所述提升管内径为20mm。

或者优选地，所述吸收反应器、再生反应器以及下返料阀内外层间距为10 mm。

本发明的技术效果在于：

本发明提出了固态胺双流化床反应器的反应方法，并实现了连续稳定运行；利用固态胺连续捕集CO₂，捕集效率达到了84.4％，通入少量水蒸气后捕集效率提高到了97％，运行之后吸收剂性能保持稳定。

具体实施方式

一种固态胺流化床反应方法，包括首尾依次连接的吸收反应器、提升、旋风分离器、上返料阀、再生反应器以及下返料阀，其中下返料阀连通吸收反应器，本发明包括以下步骤：

步骤1：含有一定浓度CO₂的烟气从吸收反应器底部通入，经布风板进入吸收反应器，与固态胺颗粒接触并反应，释放热量；

步骤2：吸收CO₂后的固态胺颗粒经提升管输送至旋风分离器，脱碳后的烟气经旋风顶部排出，固态胺颗粒则进入上返料阀，在气体输送下颗粒进入再生反应器；

步骤3：固态胺颗粒在再生反应器5内升温解吸，释放CO₂，再生反应器内5的流化气体及释放的CO₂由再生反应器5出口排出；

步骤4：再生后的固态胺颗粒进人下返料阀6，然后返回吸收反应1；