[发明专利]二氧化碳的捕集方法及装置

说明书

本发明公开了一种二氧化碳的捕集方法，该方法采用基于催化反应过程的化学吸收法，并利用分维换热、蒸汽再压缩过程强化技术，捕集二氧化碳。本发明还公开了用于上述方法的二氧化碳捕集装置，该装置包括吸收塔、解吸塔、混合蒸汽分离系统及再沸器系统。本发明通过使用催化解吸方法、分维换热器以及蒸汽再压缩过程强化技术捕集二氧化碳，不仅提升了反应速率，而且降低了能耗，可广泛应用于天然气、变换气、烟道气或合成气等气体中的CO₂捕集与分离净化。

技术领域

本发明涉及能源化工领域，特别是碳捕集技术领域，更具体地说，是涉及一种捕集二氧化碳的方法，该方法通过催化解吸、分维换热、蒸汽再压缩技术捕集混合气体中的二氧化碳。本发明还涉及用于该方法的二氧化碳捕集装置。

背景技术

化学吸收技术是现阶段研究最活跃、最为成熟、最易工业放大或商业化的碳捕集技术之一。所谓化学吸收气体分离方法，指的是采用吸收剂溶剂，通过化学反应选择性地自气相中脱除易溶于吸收液成分的方法。化学吸收法脱除CO₂实质是利用碱性吸收剂溶液与混合气中的CO₂接触并发生化学反应，形成不稳定的盐类，而盐类在一定的条件下会逆向分解放出CO₂，从而达到将CO₂从混合气中分离富集的目的。

化学吸收法捕集二氧化碳技术的核心之一是高效吸收剂的开发。现有吸收剂主要有单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)等溶剂或其混合体系。公开号为CN 103381330A的中国发明专利，提出了一种用于碳捕集的吸收剂，由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和胺类溶液组成。公开号为CN 102974203A的中国发明专利，提出了一种具有特殊结构活性胺复配水溶液的吸收剂，活性胺分子中含有伯胺和叔胺两种官能团，一级胺主要起加快吸收速率的作用，三级胺可提高吸收量，降低解吸温度，两类胺可以起到促进活化的作用。活性胺水溶液与被处理气体接触，达到净化气体的目的。从目前国内外吸收剂研究特点分析，常规吸收体系尚未解决溶剂降解、设备腐蚀以及解吸能耗高等一系列问题。

化学吸收法捕集二氧化碳技术的解吸过程需要大量的热量(MEA碳捕集的解吸过程能耗约为3.5GJ/t CO₂)，直接影响该技术的经济性与应用推广。利用热泵技术，或蒸汽再压缩技术，通过工质的状态变化及相变实现低品位热能提质至高品位的温度区，能够极大地降低碳捕集化学吸收法解吸过程的能耗。公开号为CN 102869426A的中国发明专利，提出了一种二氧化碳气体回收装置，该回收装置具有热泵，使在吸收塔中吸收液吸收二氧化碳时的放热反应所产生的热经由热介质移动，来作为在再生塔中从富吸收液分离二氧化碳时的吸热反应的热源使用。公开号为CN 101464072A的中国发明专利，提出了一种燃煤电厂的乏汽凝热回收系统，包括：高温热泵装置，用于从燃煤电厂的乏汽中吸取热量，通过热泵循环提高高温热泵工质温度；二氧化碳捕集装置，利用所述高温热泵工质加热捕获烟气中二氧化碳用的MEA吸收剂，完成解吸过程；跨临界二氧化碳热泵装置，用于从燃煤电厂的乏汽中吸取热量，通过热泵循环提高二氧化碳热泵工质温度；区域供热用热装置，利用所述二氧化碳热泵工质加热区域生活用水和区域供暖热水。