[发明专利]烟气中二氧化碳的捕集装置以及方法

说明书

本申请公开了烟气中二氧化碳的捕集装置以及方法。具体的，待处理烟气由第一气体混合单元输入第一膜分离组件，第一膜分离组件的渗透气输入第二气体混合单元，第一膜分离组件的非渗透气输入第二膜分离组件，第二膜分离组件的渗透气再次输入第一气体混合单元，第二气体混合单元的待处理气体输入第三膜分离组件，第三膜分离组件的渗透气输入第五膜分离组件，第三膜分离组件的非渗透气输入第四膜分离组件，第四膜分离组件的渗透气和第五膜分离组件的非渗透气再次输入第二气体混合单体。本申请提供的二氧化碳捕集装置在二氧化碳浓度较低的情况下，仍然具有较高的二氧化碳回收率，高回收率意味着较低的捕集能耗和较低的捕集综合成本。

技术领域

本申请涉及二氧化碳回收技术领域，尤其涉及烟气中二氧化碳的捕集装置以及方法。

背景技术

全球变暖是目前世界上主要的环境问题之一，在导致气候变化的各种温室气体中，二氧化碳对地球升温影响最大，控制二氧化碳排放已成为应对气候变暖的重要技术路线之一。

高纯度的二氧化碳是一种重要的工业气体，分离捕集的二氧化碳不仅可以注入石油和天然气，提高油气采收率，也可以广泛用于合成有机化合物、制造碳酸饮料等，实现资源化利用。

目前二氧化碳的捕集回收方法中，膜分离是较为有效的方法之一。膜分离法的主要原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异，其中渗透速率相对快的气体能够优先通过渗透膜而被富集，渗透速率相对较慢的气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。

在公开号为CN112516757A的专利中，公开了一种用于烟气二氧化碳捕集的三级三段膜分离系统及方法，该专利虽然可以达到较高的二氧化碳回收率，但是由于其采用了三段压缩，能耗较高；另外，该专利中膜分离过程需要加湿，耗水量大；此外，在二氧化碳烟气浓度较低的情况下，二氧化碳的回收率并不高。

在公开号为CN107899377A的专利中，公开了烟气中二氧化碳的捕集回收装置及方法，但是，该专利中二氧化碳回收率不高，例如，其第一段膜分离二氧化碳的回收率经计算仅为58.00％，计算方式为：第一段膜分离渗透气流量1332*第一段膜分离渗透气中二氧化碳含量54.19％/(原料气流量10000*原料气中二氧化碳含量12.37％)；第二段膜分离二氧化碳的回收率经计算仅为54.00％，计算方式为：第二段膜分离渗透气流量699*第二段膜分离渗透气中二氧化碳含量97.11％/(原料气流量10000*原料气中二氧化碳含量12.37％)。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种综合能耗低的烟气中二氧化碳的捕集装置以及方法。

一种烟气中二氧化碳的捕集装置，包括：第一气体混合单元、第二气体混合单元、第一膜分离组件、第二膜分离组件、第三膜分离组件、第四膜分离组件、第五膜分离组件，

所述第一膜分离组件具有第一进气口、第一渗透气出口以及第一非渗透气出口，所述第一进气口与所述第一气体混合单元连通，从而所述第一气体混合单元的气体适于进入所述第一膜分离组件，所述第一渗透气出口适于与所述第二气体混合单元连通，从而所述第一膜分离组件的渗透气适于进入所述第二气体混合单元；

所述第二膜分离组件具有第二进气口、第二渗透气出口以及第二非渗透气出口，所述第二进气口与所述第一非渗透气出口连通，所述第二渗透气出口与所述第一气体混合单元连通；

所述第三膜分离组件具有第三进气口、第三渗透气出口以及第三非渗透气出口，所述第三进气口与所述第二气体混合单元连通，从而第二气体混合单元的气体适于进入所述第三膜分离组件；

所述第四膜分离组件具有第四进气口、第四渗透气出口以及第四非渗透气出口，所述第四进气口与所述第三非渗透气出口连接，所述第四渗透气出口与所述第二气体混合单元连接；

所述第五膜分离组件具有第五进气口、第五渗透气出口以及第五非渗透气出口，所述第五进气口与所述第三渗透气出口连接，所述第五非渗透气出口与所述第二气体混合单元连接；