[发明专利]节能型分离工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统及方法

说明书

本发明涉及一种节能型分离工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统及方法。该系统包括第一吸附床、第二吸附床和第三吸附床，每个吸附床带有相互独立的换热室和吸附室，以及包括：可切换地与每个吸附室或换热室连通的热烟气供给管路、可切换地与每个换热室连通的空气供给管路、可切换地与每个吸附室连通的CO2供给与回收管路。该方法包括三个循环的状态，能够不间断吸附分离烟气中CO₂，同时在变温吸附过程中，利用烟气自身热量加热吸附剂使其脱附再生，烟气在此过程中温度降低，节省了吸附和脱附的能源消耗。本发明解决了分离工业中二氧化碳和现有变温吸附技术能耗高的问题，实现了节能和减少二氧化碳排放的目的。

技术领域

本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种节能型分离工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统及方法。

背景技术

近年来全球气候变暖以及一系列与其相关的环境问题正日益凸显，CO₂是大气中的一种主要的温室气体，其2015年全球排放量已达321亿吨。CO₂主要来源于工业排放，尤其燃用化石燃料的工业锅炉通过烟道向大气中排放大量CO₂。对工业烟气中的CO₂进行分离和捕获的技术亟需进一步发展，来减少温室气体排放和减缓全球气候变暖的问题。

目前在分离工业烟气中CO₂的多项技术中，吸收分离法与吸附分离法较为成熟。其中吸附分离法是利用固体吸附剂对混合气体中的CO₂进行选择性的可逆吸附来实现烟气中的CO₂的分离和捕获，吸附剂在低温或者高压下吸附CO₂，升温或降低压力后将吸附剂中的CO₂脱附，使吸附剂得到再生。通过周期性的压力、温度变化来达到对混合气体中的CO₂进行吸附脱附的目的。吸附分离法具有能耗低、环境污染小、设备简单和无化学腐蚀等特点，因此更有发展前景。

吸附分离法分为变温吸附和变压吸附。变温吸附是利用气体对固体吸附剂的吸附能的差异以吸附容量在不同的温度下的变化实现吸附和分离，从而使固体吸附剂在整个吸附循环中再生。由于物理吸附过程决定了吸附剂在低温吸附和在高温脱附再生，因而在变温吸附过程中需要消耗大量能源来降低烟气温度和提高吸附剂温度，这一问题限制了变温吸附技术的发展。

因此，亟需发明一种节约能源、对环境污染小的分离工业烟气中二氧化碳的系统及方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种在变温吸附过程中，充分利用烟气自身热量的节能型分离工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统及方法，以解决分离工业中二氧化碳和现有变温吸附技术的能耗高的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种节能型分离工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统，其包括：第一吸附床、第二吸附床和第三吸附床，所述每个吸附床带有相互独立的换热室和吸附室，所述换热室对所述吸附室加热或冷却；以及包括：可切换地与每个所述吸附室或所述换热室连通的热烟气供给管路、可切换地与每个所述换热室连通的空气供给管路、可切换地与每个所述吸附室连通的CO₂供给与回收管路。