[發(fā)明專利]一種帶水合反應(yīng)器的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO2的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810014716.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN108302523B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段倫博;石田;陳健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F23C13/00
• 分類號(hào): F23C13/00;B01D53/81;B01D53/62;C01B32/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開一種帶水合反應(yīng)器的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO₂的裝置及方法，該裝置包括煅燒?還原反應(yīng)器(1)、冷凝器(2)、水合反應(yīng)器(3)、空氣反應(yīng)器(4)、碳酸化反應(yīng)器(5)、換熱器(6)以及各部分之間的連接管道；該循環(huán)捕捉CO₂的方法為：鈣銅基復(fù)合吸收劑中的Ca(OH)₂和CaO與進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器的煙氣反應(yīng)，捕捉CO₂；固體產(chǎn)物在煅燒?還原反應(yīng)器中與通入其中的CH₄反應(yīng)，產(chǎn)生高濃度CO₂；部分反應(yīng)后的固體進(jìn)入水合反應(yīng)器改善孔隙結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)反應(yīng)活性；活化后的復(fù)合吸收劑進(jìn)入空氣反應(yīng)器完成銅基載氧體的再生。本發(fā)明使用鈣循環(huán)耦合化學(xué)鏈工藝實(shí)現(xiàn)了低能耗捕捉煙氣中的CO₂，同時(shí)借助水合反應(yīng)抑制吸收劑碳酸化性能衰退。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明使用鈣循環(huán)耦合化學(xué)鏈燃燒的方法捕集CO₂，同時(shí)加入了水合反應(yīng)器，屬于能源技術(shù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)交叉領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈣銅基復(fù)合吸收劑循環(huán)捕集CO₂技術(shù)指利用以CuO和CaO作為主要成分的復(fù)合吸收劑捕集煤燃燒或氣化產(chǎn)生的CO₂，生成CaCO₃，并在之后與氣體燃料反應(yīng)放出熱量煅燒CaCO₃，實(shí)現(xiàn)CO₂濃縮的技術(shù)。該技術(shù)不僅具備鈣循環(huán)原料低廉、來源廣泛的優(yōu)勢(shì)，還引入化學(xué)鏈燃燒，避免采用高耗能的富氧燃燒再生鈣基吸收劑。其工藝流程主要分為三步：CaO/CuO進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器，與煙氣中的 CO₂反應(yīng)生成CaCO₃/CuO。CaCO₃/CuO進(jìn)入煅燒反應(yīng)器/還原反應(yīng)器，CuO與氣態(tài)燃料CH₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放熱量，生成Cu、CO₂和H₂O。釋放出的熱量用于煅燒CaCO₃生成CaO和高濃度的CO₂。CO₂經(jīng)過簡(jiǎn)單冷凝除水后就可以進(jìn)一步壓縮封存或利用；CaO/Cu在空氣反應(yīng)器與空氣反應(yīng)，生成CaO/CuO。再生后的CaO/CuO繼續(xù)進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器。如此循環(huán)往復(fù)，適時(shí)補(bǔ)充新鮮的鈣銅基復(fù)合吸收劑和0排出部分失活的吸收劑以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。該系統(tǒng)的碳酸化溫度一般為650℃～700℃，煅燒溫度一般為850℃～950℃。

鈣銅基復(fù)合吸收劑循環(huán)捕集CO₂技術(shù)面臨著與傳統(tǒng)的鈣基吸收劑循環(huán)捕集 CO₂技術(shù)相同的問題，即有效成分CaO在高溫下會(huì)由于燒結(jié)，使得孔隙坍塌和阻塞，最終導(dǎo)致有效反應(yīng)面積減小，碳酸化率下降，表現(xiàn)為鈣銅基復(fù)合吸收劑的失活。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種帶水合反應(yīng)器的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO₂的裝置及方法，可克服傳統(tǒng)鈣基吸收劑循環(huán)捕集CO₂技術(shù)的不足，有效減緩鈣基吸收劑失活現(xiàn)象。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種帶水合反應(yīng)器的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO₂的裝置，該裝置包括煅燒-還原反應(yīng)器、冷凝器、水合反應(yīng)器、空氣反應(yīng)器、碳酸化反應(yīng)器、換熱器以及各部分之間的連接管道；其中，水合反應(yīng)器物料入口與煅燒-還原反應(yīng)器物料出口相連，水合反應(yīng)器水蒸汽進(jìn)口與換熱器的水蒸汽出口相連，水合反應(yīng)器出口與空氣反應(yīng)器進(jìn)口相連；空氣反應(yīng)器出口與碳酸化反應(yīng)器(5)進(jìn)口相連；碳酸化反應(yīng)器出口與煅燒-還原反應(yīng)器進(jìn)口相連；煅燒-還原反應(yīng)器(1) 物料出口分兩路，其中一路與空氣反應(yīng)器進(jìn)口相連，另一路與水合反應(yīng)器進(jìn)口相連；煅燒-還原反應(yīng)器的氣體出口分兩路，其中一路與換熱器的氣體進(jìn)口，另一路與煅燒-還原反應(yīng)器氣體進(jìn)口相連；換熱器的氣體出口與冷凝器連接，冷凝器的輸出端與換熱器的水進(jìn)口相連。

本發(fā)明采用的帶水合反應(yīng)器的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO₂的裝置的復(fù)合吸收劑循環(huán)捕捉CO₂的方法如下步驟：