[发明专利]连续分离烟气中二氧化碳的水合物促进剂、装置及方法

权利要求书

1.一种连续分离烟气中二氧化碳的水合物促进剂，其特征在于，包含以下原料：脂肪族含氮化合物、四级铵盐、氟碳表面活性剂和碳酸酯化合物；

所述各原料的重量份为：脂肪族含氮化合物45～75份、四级铵盐15～40份、氟碳表面活性剂1～9份和碳酸酯化合物2～13份；

所述脂肪族含氮化合物为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、六亚甲基四胺、六亚甲基二胺、三正丙基胺、二正丙基胺、丙二胺、氨基磺酸盐或氨基酸盐中一种或几种；

所述四级铵盐为氯化苄基三乙基铵、硫酸氢四丁基铵、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵或四丁基氟化铵中的一种或几种；

所述氟碳表面活性剂为C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I、C₂₀H₂₀F₂₃N₂O₄I、C₈F₁₇SO₂NHC(CH₂)₃N(CH₃)₃I、碘化-r-全氟辛酰基丙基三甲基铵、全氟烷基醚磺酸钾盐、C₁₀F₁₉OC₆H₅SO₃Na或氯化(r-三乙氧基硅丙基)二甲基十二烷基铵中的一种或几种；

所述碳酸酯化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯或碳酸二甲酯中的一种或几种。

2.一种用于权利要求1所述水合物促进剂连续分离烟气中二氧化碳的装置，其特征在于，包含连续式CO₂吸收塔、再生塔和冷/热液换热器；

所述连续式CO₂吸收塔内由下至上依次设有布气与排液结构、冷却装置、丝网捕集床、促进剂雾化喷淋装置、液气分离装置，所述连续式CO₂吸收塔顶部还设有富N₂排放装置和温压感应装置；所述富N₂排放装置的管道上设有CO₂在线监测仪；

所述再生塔由下至上依次为脱碳装置、液气分离装置、丝网除雾器，所述脱碳装置左右对称分为第一级脱碳装置和第二级脱碳装置，所述第一级脱碳装置和第二级脱碳装置内分别由上至下对称设有第一级脱碳富液喷淋装置、第一级加热装置、第一级半贫液回收装置、第二级脱碳半贫液循环喷淋装置、第二级加热装置、第二级贫液回收装置；所述再生塔顶部还设有CO₂排出机构和温压感应装置；所述CO₂排出机构的管道上设有N₂、O₂在线监测仪；

所述第一级半贫液回收装置与第二级脱碳半贫液循环喷淋装置相连；第二级贫液回收装置与冷/热液换热器的热液入口相连，冷/热液换热器的热液出口与连续式CO₂吸收塔的促进剂雾化喷淋装置相连； 所述连续式CO₂吸收塔的布气与排液结构与冷/热液换热器的冷液入口相连，冷/热液换热器的冷液出口与第一级脱碳富液喷淋装置相连。

3.一种用权利要求2所述装置连续分离烟气中二氧化碳的方法，其特征在于，将权利要求1所述连续分离烟气中二氧化碳的水合物促进剂制成质量浓度为1～15%的水溶液，在连续式CO₂吸收塔中，于压力0.1013～1.5MPa，温度0～15℃下，使得烟气与雾化后的水合物促进剂溶液相对逆向流动，于丝网捕集床上，实现烟气中CO₂的连续捕集；再在再生塔中，于压力≤0.1013MPa，加热装置温度50～100℃下，实现CO₂水合物的分解以脱除CO₂；

具体操作方法如下：启动连续CO₂吸收塔的捕集程序，将水合物促进剂液通过促进剂雾化喷淋装置雾化喷入连续CO₂吸收塔内的丝网捕集床中，冷却装置输入冷能流体、开启富N₂排放装置，烟气经布气与排液结构压入连续式CO₂吸收塔内，向上依次经过冷却装置、丝网捕集床，与促进剂雾化喷淋装置喷出的促进剂液逆向交流，控制塔内烟气流压力和温度，烟气中的CO₂与水合物促进剂溶液经丝网捕集床快速而高效的发生化学反应形成CO₂水合物，生成的大量CO₂水合物随液流汇集，水合反应放出的热量经冷却装置移出连续式CO₂吸收塔，冷却后的CO₂水合物聚集至连续式CO₂吸收塔内下部的布气与排液结构，未被吸收的余量富N₂气体经液气分离装置分离，液体沿连续CO₂吸收塔内壁流下，脱除液体后的气体，经富N₂排放装置排出，富N₂排放装置管路上的CO₂含量在线监测仪连续监测CO₂的捕集分离工况；连续式CO₂吸收塔产生的冷富液经布气与排液结构，由冷/热液换热器的冷液入口进入冷/热液换热器，经过与热贫液热交换后，预热后的富液从冷/热液换热器的冷液出口排出，再导入再生塔的第一级脱碳富液喷淋装置，并连续喷入第一级加热装置，加热释放出大部分CO₂转为半贫液，半贫液由第一级半贫液回收装置收集，再导入第二级脱碳半贫液循环喷淋装置，并连续喷入第二级加热装置，加热释放出CO₂转为热贫液，热贫液由第二级贫液回收装置收集，由冷/热液换热器的热液入口进入冷/热液换热器，经过与冷富液热交换后，冷却降温后的贫液从冷/热液换热器的热液出口排出，导入连续喷入CO₂吸收塔的促进剂雾化喷淋装置，在连续喷入CO₂吸收塔中捕捉CO₂，如此循环往复。