[发明专利]基于原位吸附/脱附方式的连续循环二氧化碳捕集系统

摘要

本发明属于碳捕集技术相关设备领域，并公开了一种基于原位吸附/脱附方式的连续循环二氧化碳捕集系统，其包括依次相连的烟气净化模块、增压模块、等温碳捕集循环反应器组、出气冷凝装置、负压模块等，其中等温循环碳捕集反应器组被设计为由彼此贴合设置在一起进行传热的碳酸化反应器和再生反应器共同组成，两者在反应进行到一定时间后可执行功能切换；此外所述碳酸化反应器配备有增压模块，所述再生反应器(42)配备有负压模块并持续供给适量的水蒸气。通过本发明，与现有连续碳捕集方式相比能够显著提高整体反应效率，消除固体吸附剂颗粒因碰撞发生的磨损，并使得吸附与脱附之间的温差大为降低，同时具备经济性和环境友好性等优点。

主权项

1.一种基于原位吸附/脱附方式的连续循环二氧化碳捕集系统，其特征在于，该连续循环二氧化碳捕集系统包括依次相连的烟气净化模块(1)、等温碳捕集循环反应器组(4)、出气冷凝装置(5)和CO₂压缩储存单元，其中：所述烟气净化模块(1)用于接收待处理的工业烟气，对其执行除尘脱硫处理，然后继续输送至所述等温碳捕集循环反应器组(4)；所述等温碳捕集循环反应器组(4)的数量至少有两组，各组之间彼此并联，并且由彼此贴合设置在一起进行传热的碳酸化反应器(41)和再生反应器(42)共同组成；其中对于碳酸化反应器(41)而言，它的内部存储有固体吸附剂且与增压风机模块(3)可切换地保持相连，由此用于与获得增压后的烟气进行反应以吸附其中的CO₂，同时将吸附CO₂后的尾气向外排放，并且进入到所述碳酸化反应器(41)的烟气增压被设定为≧0.15MPa；对于再生反应器(42)而言，它的内部存储有CO₂与固体吸附剂反应生成的固体碳酸化产物，同时还与负压引风模块(7)和水蒸气供应源可切换地保持相连，由此用于在有水蒸气吹扫的负压状态下对所述固体产物执行煅烧脱附，进而获得CO₂/H₂O 的混合气体，其中所述再生反应器(42)内的负压被设定为≦0.08MPa，而所述水蒸气被设定为按照30％～40％的体积浓度提供给所述再生反应器，并采用喷头的方式执行吹扫，以此方式不仅降低了煅烧反应温度，解决了固体吸附剂因高温烧结而导致的活性降低问题，而且提高了固体吸附的循环捕集效率；所述固体吸附剂为基于碱金属氧化物和碱土金属氧化物的固体吸附剂，并且此固体吸附剂的整个CO₂吸附和脱附过程均不再沿着反应路径发生位移而是原位进行，从根源上消除了固体颗粒因碰撞发生的磨损；与此同时，所述碳酸化反应器所产生的热能被直接热传导给所述再生反应器，不足的热量由富氧燃烧方式提供，由此不仅促进煅烧脱附反应的升温过程和反应效率，而且降低了吸附‑脱附之间过大的温差，其中所述碳酸化反应器(41)中的内部温度与所述再生反应器(42)中的内部温度相比，两者之间的温差为100℃以下；所述出气冷凝装置(5)与所述再生反应器(42)和负压引风装置(7)保持可切换地相连，并用于对CO₂/H₂O 混合气体中的H₂O执行冷凝分离，然后将高纯度的CO₂继续输送至所述CO₂压缩储存单元以便后期的应用或者封存；此外，上述连续循环二氧化碳捕集系统还具有吸附‑脱附切换模块，该吸附‑脱附切换模块用于对各个所述等温碳捕集循环反应器组(4)彼此独立地执行操作，使得所述碳酸化反应器(41)和所述再生反应器(42)两者之间发生进、出气的气路切换，相应将所述碳酸化反应器(41)转换为执行所述再生反应器(42)的功能，同时将所述再生反应器(42)转换为执行所述碳酸化反应器(41)的功能。