[發明專利]一種噴霧捕集煙氣中二氧化碳的噴射塔及噴射吸收測試系統和方法

有效

• 申請號: 201510548133.7
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105080324B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 張早校;吳小梅;余云松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/62;G01N33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 王霞

技術領域

本發明屬于煙氣凈化技術領域，具體涉及一種噴霧捕集煙氣中二氧化碳的噴射塔及噴射吸收測試系統和方法。

背景技術

全球變暖和溫室效應是世界各國可持續發展面臨的重大挑戰。二氧化碳是主要的溫室氣體，其對溫室效應的貢獻大于60％，因此，對二氧化碳減排的研究至關重要。燃燒化石燃料的電廠煙氣是二氧化碳的主要來源，而在中國尤其顯著，所以其低碳排放或者零排放是實現二氧化碳減排的關鍵。目前，常用的碳捕集及封存(CCS)技術主要有燃燒前捕集、富氧燃燒、化學鏈燃燒和燃燒后捕集。燃燒后捕集技術由于其可以通過對現有電廠進行適度改造實現被認為是現階段最有前景的碳捕集技術。燃燒后捕集技術主要包括化學吸收、深冷分離、膜分離和吸附等。其中，以醇胺溶液為吸收劑的化學吸收法是目前最接近工業應用的方法。傳統醇胺溶液吸收過程存在的主要問題是解吸時能耗較高，導致運行費用高不利于工業應用。因此，開展電廠煙氣中二氧化碳捕集強化研究降低電廠二氧化碳捕集成本，對于保護環境，廢物資源化利用具有重要意義，符合我國能源系統的綠色可持續發展戰略，具有顯著的科學探索意義和社會應用價值。

填料塔是最常用的吸收設備，研究者們對不同吸收劑、不同填料條件下填料塔吸收性能做了大量研究工作，也得出了許多有指導意義的結論。但是，傳統填料塔通常存在氣體壓降較大、液體溝流和洪流、填料表面易沉積等一些問題而限制其推廣應用。以噴射器為基礎開發全噴射過程的噴射吸收塔可較好的完成該捕集過程，同時可以解決塔系統成本高的問題。因此，圍繞關鍵噴射塔，研究高效塔的強化技術與方法，對于實現電廠煙氣的高效減排，具有重大現實意義。

目前所開發的常規二氧化碳捕集系統和噴射器系統主要有如下幾類：

(1)常規二氧化碳捕集系統：二氧化碳的捕集研究開展較早，其中研究最多且最接近工業推廣應用的是以醇胺溶液為吸收劑的化學吸收法捕集工藝。此類煙道氣凈化系統具有處理量大、穩定性好等特點(Shakerian F,Kim K H,Szulejko J E.A comparative review between amines and ammonia as sorptive media for post-combustion CO₂capture.Applied Energy,2015,148:10-22.Manzolini G,Fernandez ES,Rezvani S.Economic assessment of novel amine based CO₂ capture technologies integrated in power plants based on European Benchmarking Task Force methodology.Applied Energy.2015；138:546-558.)。但是凈化過程巨大的能量消耗和關鍵設備的投資和維護成本成為應用此類捕集技術的主要制約因素。

(2)噴射器(裝置)對反應塔的強化系統：除了傳統反應塔器，研究者們已經發展了噴射裝置作為反應塔強化內件提高其性能，提高了氣液相傳質效率。(Khan Z,Joshi J B.Comparison of k–ε,RSM and LES models for the prediction of flow pattern in jet loop reactor.Chemical Engineering Science,2015,127:323-333.)。缺點是現有研究僅僅側重于噴射裝置對于局部過程的強化，導致含噴射器(裝置)的反應塔系統成本高。

由于上述各種缺陷，已有的電廠二氧化碳捕集系統在優化設計、節能降耗、和性能強化等方面還有很大的開發空間，尚未高效實現低能耗、低成本高效率等目標。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種噴霧捕集煙氣中二氧化碳的噴射塔及噴射吸收測試系統和方法，本發明噴射塔結構設計合理，氣液傳質效果好，能夠有效擴大氣液比操作范圍，設備操作容易、維護便捷。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種噴霧捕集煙氣中二氧化碳的噴射塔，該噴射塔自上至下依次由倒錐形的擴壓段、圓柱形的穩定段和錐形的儲液段組成，在擴壓段上設有用于噴入醇胺溶液的多噴嘴結構，在穩定段底部的側壁上設有煙氣入口。

所述的用于噴入醇胺溶液的多噴嘴結構有3個噴嘴，1個設置在擴壓段頂壁，其余2個對稱設置在擴壓段兩側壁上。