[发明专利]一种适用于相变吸收剂吸收烟气中CO2

说明书

本发明涉及一种适用于相变吸收剂吸收烟气中CO₂的方法及采用该方法的适用于相变吸收剂吸收烟气中CO₂的吸收系统，该技术采用相变吸收剂对烟气中的CO₂进行吸收，对吸收CO₂后的溶液进行分相，分相后的CO₂富液相继续用于对烟气中的CO₂进行吸收，采用相变吸收剂吸收烟气中的CO₂和采用CO₂富液相吸收烟气中的CO₂的过程在不同的吸收塔中进行，对再次吸收烟气中的CO₂的CO₂富液进行解吸，解吸后的溶液与分相后的CO₂贫液相混合后继续用于对烟气中的CO₂进行吸收。本发明可有效提高烟气中CO₂的吸收效率，实现相变吸收剂与CO₂在吸收塔内传质效率的优化，并可实现相变吸收剂的循环利用，降低CO₂富液的解吸能耗。

技术领域

本发明涉及一种吸收烟气中CO₂的方法及系统，尤其涉及一种适用于相变吸收剂吸收烟气中CO₂的方法及采用该方法的适用于相变吸收剂吸收烟气中CO₂的吸收系统。

背景技术

近年来，由CO₂为主的温室气体造成的“温室效应”对人类生存环境造成严重威胁，目前CO₂减排已成为人类共识。碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技术是控制和削减全球二氧化碳排放的可行途径。而在CCS技术中，化学吸收法因其吸收容量大，技术最为成熟，是目前应用最广泛的CO₂捕集技术，但该技术始终存在再生能耗过高的问题。

近十年来研究者提出了高效低能耗的相变化吸收剂，相变化吸收剂在吸收CO₂前呈均相，吸收CO₂后发生液液分相，且吸收的CO₂集中于下液相，因此只需将下层液相送入解吸装置，大幅降低进入解吸装置的液量，能够有效降低蒸发潜热和升温显热能耗，实现低能耗CO₂捕集，有望应用于大规模燃煤电厂烟气中CO₂捕集。

与传统吸收剂不同的是，相变吸收剂在吸收CO₂过程中发生分相，但此时由于相平衡的影响，分相后的下液相仍未达到其饱和吸收量，仍具有一定的CO₂吸收能力，分相后的下液相粘度很高，导致吸收剂与CO₂之间的传质系数降低，吸收速率明显降低，这就要求在设计时需要大幅增加吸收塔的尺寸，增加设备投资。另一方面，对于既定的吸收塔，相变吸收剂分相后粘度增大、吸收速率下降，导致处理量大幅降低，运行成本急剧增加。由于相变化吸收剂在分相前后粘度发生急剧变化，在吸收塔内传质系数会发生突变，故在吸收剂分相前后需要对吸收塔提出明显不同的设计要求，因此难以在同一个吸收塔内实现传质效率的优化。

一种采用高温吸收塔和低温吸收塔来达到折衷CO₂吸收容量和吸收剂粘度两个关键参数的技术被提出，该技术分相后的上液相返回低温吸收塔继续吸收CO₂，通过设置高温塔降低吸收剂粘度，但该技术需要在两塔之间设置换热器，额外增加了投资成本。更重要的是，该技术在吸收剂发生分相时，将上液相与下液相分离，使上液相继续吸收CO₂。而在目前所报道的相变化吸收剂中，一大类主要的相变化吸收剂在吸收CO₂分相后，上液相几乎不再具有吸收能力，因此该技术的工艺流程对此类相变吸收剂只能起到进一步降低吸收前的吸收剂粘度，而对于已经分相并具有进一步吸收能力的下液相不起作用，即无法达到提高相变吸收剂的吸收容量的目的。该项技术虽提出采用相变吸收剂来捕集CO₂，但对于主要的相变吸收剂无实际作用，并未真正解决粘度剧增带来的传质效率降低的问题。

发明内容