[發明專利]一種帶水合反應器的復合吸收劑循環捕捉CO2的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810014716.5
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108302523B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 段倫博;石田;陳健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F23C13/00
• 分類號: F23C13/00;B01D53/81;B01D53/62;C01B32/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種帶水合反應器的復合吸收劑循環捕捉CO₂的裝置，其特征在于該裝置包括煅燒-還原反應器(1)、冷凝器(2)、水合反應器(3)、空氣反應器(4)、碳酸化反應器(5)、換熱器(6)以及各部分之間的連接管道；其中，水合反應器(3)物料入口與煅燒-還原反應器(1)物料出口相連，水合反應器(3)水蒸汽進口與換熱器(6)的水蒸汽出口相連，水合反應器(3)出口與空氣反應器(4)進口相連；空氣反應器(4)出口與碳酸化反應器(5)進口相連；碳酸化反應器(5)出口與煅燒-還原反應器(1)進口相連；煅燒-還原反應器(1)物料出口分兩路，其中一路與空氣反應器(4)進口相連，另一路與水合反應器(3)進口相連；煅燒-還原反應器(1)的氣體出口分兩路，其中一路與換熱器(6)的氣體進口，另一路與煅燒-還原反應器(1)氣體進口相連；換熱器(6)的氣體出口與冷凝器(2)連接，冷凝器(2)的輸出端與換熱器(6)的水進口相連。

2.一種如權利要求1所述裝置的復合吸收劑循環捕捉CO₂的方法，其特征在于，包括該方法如下步驟：

步驟一、煅燒-還原反應器(1)的反應溫度為850℃～950℃，CH₄與來自碳酸化反應器(5)的鈣銅基復合吸收劑中的CuO反應，利用放出的熱量煅燒鈣銅基復合吸收劑中的CaCO₃，生成CaO、水蒸氣和高濃度的CO₂；煅燒-還原反應器(1)內生成的固體混合物一部分直接進入空氣反應器(4)，一部分進入水合反應器(3)；煅燒-還原反應器(1)內生成的氣體一部分在進入換熱器(6)換熱后，進入冷凝器(2)，另一部分返回煅燒-還原反應器(1)作為流化風；

步驟二、來自于煅燒-還原反應器(1)并在換熱器(6)放熱后的氣體在冷凝器(2)中冷凝分離，高濃度的CO₂被封存或利用，冷凝下的H₂O經過換熱器(6)吸熱后進入水合反應器(3)；

步驟三、水合反應器(3)的反應溫度為200℃-400℃，來自于煅燒-還原反應器(1)的鈣銅基復合吸收劑中的CaO在其中與來自冷凝器(2)并在換熱器(6)中吸熱的H₂O發生水合反應；水合活化后的鈣銅基復合吸收劑進入空氣反應器(4)；

步驟四、來自煅燒-還原反應器(1)和水合反應器(3)的鈣銅基復合吸收劑在空氣反應器(4)內發生反應，鈣銅基復合吸收劑中的Cu被通入空氣反應器(4)的空氣氧化成CuO，氧化再生后的鈣銅基復合吸收劑進入碳酸化反應器(5)；

步驟五、碳酸化反應器(5)的反應溫度為650℃-700℃，煙氣與來自空氣反應器(4)的鈣銅基復合吸收劑發生化學反應，主要反應為鈣銅基復合吸收劑中的CaO與煙氣中的CO₂的結合，碳酸化反應結束的鈣銅基復合吸收劑進入煅燒-還原反應器(1)。

3.根據權利要求2所述的復合吸收劑循環捕捉CO₂的方法，其特征在于，步驟一中煅燒和還原反應是同步發生的，并且反應在同一個煅燒-還原反應器(1)內進行。

4.根據權利要求2所述的復合吸收劑循環捕捉CO₂的方法，其特征在于，步驟三中水合反應所需要的水來自于步驟二中冷凝下來的水。

5.根據權利要求2所述的復合吸收劑循環捕捉CO₂的方法，其特征在于，所述的鈣銅基復合吸收劑均為人工合成的混合均勻、銅鈣摩爾比例在1.3到3.3之間的復合吸收劑。