[發明專利]節能型分離工業煙氣中二氧化碳的變溫吸附系統及方法

有效

• 申請號: 201710203143.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106823684B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 杜濤;王義松;劉麗影;宋延麗;房鑫;張斌;未藝超;周立峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;C01B32/50
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種節能型分離工業煙氣中二氧化碳的變溫吸附系統及方法。該系統包括第一吸附床、第二吸附床和第三吸附床，每個吸附床帶有相互獨立的換熱室和吸附室，以及包括：可切換地與每個吸附室或換熱室連通的熱煙氣供給管路、可切換地與每個換熱室連通的空氣供給管路、可切換地與每個吸附室連通的CO2供給與回收管路。該方法包括三個循環的狀態，能夠不間斷吸附分離煙氣中CO₂，同時在變溫吸附過程中，利用煙氣自身熱量加熱吸附劑使其脫附再生，煙氣在此過程中溫度降低，節省了吸附和脫附的能源消耗。本發明解決了分離工業中二氧化碳和現有變溫吸附技術能耗高的問題，實現了節能和減少二氧化碳排放的目的。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，尤其涉及一種節能型分離工業煙氣中二氧化碳的變溫吸附系統及方法。

背景技術

近年來全球氣候變暖以及一系列與其相關的環境問題正日益凸顯，CO₂是大氣中的一種主要的溫室氣體，其2015年全球排放量已達321億噸。CO₂主要來源于工業排放，尤其燃用化石燃料的工業鍋爐通過煙道向大氣中排放大量CO₂。對工業煙氣中的CO₂進行分離和捕獲的技術亟需進一步發展，來減少溫室氣體排放和減緩全球氣候變暖的問題。

目前在分離工業煙氣中CO₂的多項技術中，吸收分離法與吸附分離法較為成熟。其中吸附分離法是利用固體吸附劑對混合氣體中的CO₂進行選擇性的可逆吸附來實現煙氣中的CO₂的分離和捕獲，吸附劑在低溫或者高壓下吸附CO₂，升溫或降低壓力后將吸附劑中的CO₂脫附，使吸附劑得到再生。通過周期性的壓力、溫度變化來達到對混合氣體中的CO₂進行吸附脫附的目的。吸附分離法具有能耗低、環境污染小、設備簡單和無化學腐蝕等特點，因此更有發展前景。

吸附分離法分為變溫吸附和變壓吸附。變溫吸附是利用氣體對固體吸附劑的吸附能的差異以吸附容量在不同的溫度下的變化實現吸附和分離，從而使固體吸附劑在整個吸附循環中再生。由于物理吸附過程決定了吸附劑在低溫吸附和在高溫脫附再生，因而在變溫吸附過程中需要消耗大量能源來降低煙氣溫度和提高吸附劑溫度，這一問題限制了變溫吸附技術的發展。

因此，亟需發明一種節約能源、對環境污染小的分離工業煙氣中二氧化碳的系統及方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種在變溫吸附過程中，充分利用煙氣自身熱量的節能型分離工業煙氣中二氧化碳的變溫吸附系統及方法，以解決分離工業中二氧化碳和現有變溫吸附技術的能耗高的問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種節能型分離工業煙氣中二氧化碳的變溫吸附系統，其包括：第一吸附床、第二吸附床和第三吸附床，所述每個吸附床帶有相互獨立的換熱室和吸附室，所述換熱室對所述吸附室加熱或冷卻；以及包括：可切換地與每個所述吸附室或所述換熱室連通的熱煙氣供給管路、可切換地與每個所述換熱室連通的空氣供給管路、可切換地與每個所述吸附室連通的CO₂供給與回收管路。