[发明专利]一种以厌氧发酵沼液为载体的CO2吸收和储存利用系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及到CO₂吸收和储存利用技术领域，具体涉及一种以厌氧发酵沼液为载体的CO₂吸收和储存利用系统和方法。

背景技术

基于气液化学反应原理的沼气、垃圾填埋气、生物质热解气和燃煤烟气等低压富CO₂气体中CO₂的化学吸收技术是上述领域的主流CO₂分离技术之一，其具有技术成熟、商业应用广、对气体适应性广、操作简单和CO₂分离效率高、目标气纯度高(如在沼气和垃圾填埋气的CO₂中，CH₄为目标产品)等优点，是近期可以大规模推广应用的技术。但传统化学吸收技术也存在CO₂分离成本过高等关键瓶颈亟待解决。CO₂分离成本高主要归因于化学吸收工艺系统运行能耗高，尤其是吸收剂富CO₂溶液再生热耗巨大。

针对化学吸收法CO₂分离成本高、尤其是吸收剂富CO₂溶液再生能耗高的难题，目前的应对模式主要有二种：(1)在传统CO₂化学吸收法工艺基础上，利用新型高效低能耗CO₂吸收剂或对CO₂吸收与再生过程进行优化或创新来降低CO₂分离过程中的热再生能耗。在新型吸收剂方面，如采用氨水、N-甲基二乙醇胺和哌嗪混合吸收剂等新型吸收剂替代传统乙醇胺(MEA)吸收剂而进行应用，从而期望获得高CO₂吸收速率和低再生能耗的双重优势。在CO₂吸收过程优化方面，如采用吸收塔内冷(inter-cooling)技术来控制吸收剂溶液在CO₂吸收过程中温升，通过提高吸收剂的CO₂吸收能力来达到降低吸收剂流量、进而降低再生能耗的目的。在CO₂再生过程优化方面，如采用新型的膜减压再生工艺替代传统塔再生过程，将高比表面积的膜材料技术与减压再生技术有机结合，从而达到降低再生温度和利用低品位热能的目的。但此种模式依然立足于传统CO₂化学吸收工艺，保留了高耗能的富CO₂吸收剂溶液的热再生过程，即使采用新吸收剂，其再生过程也依然受制于反应动力学和热力学等方面的限制，再生能耗降幅有限，很难达到大幅度降低再生能耗的目标。同时，吸收或再生过程的优化可能会增加工艺系统的复杂性，从而增加系统的操作难度，而且还会增加系统的总体投资。(2)吸收剂不循环利用的CO₂吸收、利用和储存一体化模式。此种模式摈弃了传统化学吸收法中能耗最高的富CO₂溶液的再生过程，对吸收剂不循环使用，而是直接将CO₂吸收与高附加值产品生产一体化，将CO₂转换成有较高附加值的化工产品。此种模式舍弃了CO₂的再生过程，因而无需消耗高温再生蒸汽，系统能耗大幅降低，可有效降低CO₂分离成本，同时获得的高附加值产品的销售也可以补贴CO₂分离成本。此种模式下，最典型的是以氨水为吸收剂吸收CO₂生成碳酸氢铵工艺。但是此工艺依赖氨水等化学吸收剂，需要大量利用氨水等商业化工产品，大规模应用将可能会导致化工产品的严重供不应求，同时碳酸氢铵等肥料的需求量也有限。因此，此种模式的应用规模有限，只能在小范围内使用。