[发明专利]一种船用二氧化碳洗涤塔、喷淋洗涤吸收系统及方法

说明书

本发明公开了一种船用二氧化碳洗涤塔、喷淋洗涤吸收系统及方法，用于船舶废气中二氧化碳的高效低阻捕集。包括洗涤塔、循环池、吸收液再生装置，所述洗涤塔内由下自上分别布置有旋汇耦合区、旋流喷淋区、除雾器，所述旋汇耦合区由若干个导流单元拼接而成，所述导流单元设置有用于喷淋吸收液的中心喷嘴，所述旋流喷淋区采用横、纵、圆周式的喷雾喷嘴分布，喷嘴喷射方向为水平朝向。废气经过旋汇耦合区形成若干股小螺旋上升气液混合流，再经旋流喷淋区形成大、小螺旋混合的紊流场，延长接触反应时间、提高反应效率并降低废气阻力损失。本发明有效解决了船舶废气二氧化碳洗涤塔存在的阻力大、易堵塞、效率低的问题。

技术领域

本发明涉及一种洗涤吸收装置，尤其涉及一种船用二氧化碳洗涤塔、喷淋洗涤吸收系统及方法。

背景技术

全球气温升高导致的气候灾害日趋严重，控制温室气体排放成为全球重要议题。目前船舶运输导致的二氧化碳排(CO₂)放量占全球总排放量的约3％，若不加以控制，预测到2050年这一比例将增长至17％，减少温室气体排放已成为国际航运的紧迫问题。

世界主要航运大国纷纷制定出本国的零碳航运发展路线，除了发展氢气、氨等零碳燃料动力船舶之外，从船舶废气中捕集二氧化碳也被视为一种有效的碳减排手段。因CO₂与硫氧化物性质类似，均属于酸性气体，瓦锡兰、阿法拉伐等船舶废气脱硫系统厂商均认为通过更改吸收剂，采用类似的洗涤技术也可用于捕集船舶废气中的CO₂。成熟的陆基CO₂捕集系统通常以醇胺溶剂为吸收剂，其工艺过程为在填料塔中以单乙醇胺吸收烟气中的CO₂，富集CO₂的吸收剂经热再生后可回用，再生过程中释放出的高浓度CO₂经压缩液化储存。但直接将醇胺法技术移植到船上存在压降大、再生能耗高、CO₂安全储存成本高等难题。有学者提出采用化学再生方式，将CO₂以碳酸盐固体的形式储存。或采用相变溶剂，使富液转变为固相从吸收剂中分离出来，仅对固相吸收剂热再生即可，达到降低能耗的目的。上述新的CO₂捕集方式表现出诱人的船舶应用前景，但反应过程中存在固形物，传统的填料塔结构已不再适用于新的吸收体系。常用的逆流式喷淋空塔虽然阻力小、无堵塞风险，但存在吸收效率低、烟气停留时间短等缺点。如何保证吸收效率的同时，减少塔内构件，降低吸收塔压降并防止堵塞成为船用二氧化碳吸收塔设计时要考虑的关键因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效且低阻的用于船舶废气中二氧化碳洗涤吸收的洗涤塔及喷淋洗涤吸收方法，旨在解决吸收效率较低和吸收体系中存在固形物时导致的堵塞问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种船用二氧化碳洗涤塔，所述洗涤塔自下部的烟气入口至顶部的烟气出口之间依次设置有旋汇耦合区、旋流喷淋区和除雾器；所述旋汇耦合区由若干个导流单元拼接组成，每个导流单元包括底板、导流筒、中心筒、导流叶片和中心喷嘴；所述导流筒的底端与底板连接；所述底板上开有若干个吸收液回流孔；所述中心筒套设在导流筒中心位置，中心筒的底端为进液口，中心筒的顶端与中心喷嘴螺纹连接；所述导流叶片沿中心筒的圆周均匀分布，且两端分别与中心筒外壁和导流筒内壁连接，导流叶片与水平面之间的夹角为30～80°；所述旋流喷淋区包括喷淋主管、喷淋分管、喷淋支管和雾化喷嘴；所述喷淋主管垂直安装在洗涤塔中心，喷淋主管的两端均为进液口；所述喷淋主管由上至下均匀分布有若干喷淋分管，且喷淋分管水平安装在喷淋主管上，沿喷淋主管圆周分布；所述喷淋支管垂直安装在喷淋分管上；喷淋分管和喷淋支管的端口处沿水平方向安装有雾化喷嘴。

所述旋汇耦合区气体的有效通流面积不小于洗涤塔截面积的80％。

本发明另一方面提供一种船用二氧化碳喷淋洗涤吸收系统，所述系统包括：上述的洗涤塔、循环池、吸收液再生装置；所述洗涤塔底部的排液口与循环池的进口相连；所述循环池的出口经过循环泵后分两路连接：一路分别与旋汇耦合区、旋流喷淋区的进液口连接，另一路与吸附液再生装置的进口连接；所述吸附液再生装置的出口也与循环池的进口连接。