[發明專利]一種基于切換式填充床反應器的CO2循環脫除裝置及方法在審
| 申請號: | 201810464843.5 | 申請日: | 2018-05-16 |
| 公開(公告)號: | CN108619896A | 公開(公告)日: | 2018-10-09 |
| 發明(設計)人: | 榮鼐;方廷勇;朱曙光;王晏平;馬進偉;王庚;田璽 | 申請(專利權)人: | 安徽建筑大學 |
| 主分類號: | B01D53/81 | 分類號: | B01D53/81;B01D53/62;B01D53/75 |
| 代理公司: | 安徽深藍律師事務所 34133 | 代理人: | 汪鋒 |
| 地址: | 230601 安徽省*** | 國省代碼: | 安徽;34 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 填充床反應器 煙氣 吸收劑 脫除裝置 切換式 燃料氣 填充床 分解 純氧 鈣基吸收劑 碳酸化反應 系統利用率 閥門控制 排氣管道 燃料氣體 燃燒反應 相對位移 煙氣切換 再生過程 碳捕獲 碳酸化 捕集 閥門 富集 磨損 填充 破碎 氧氣 封存 供熱 燃燒 出口 | ||
1.一種基于切換式填充床反應器的CO2循環脫除裝置及方法,其特征在于:包括至少兩個并聯連接的填充床反應器、煙氣進氣管路、燃料氣進氣管路、氧氣進氣管路、脫除CO2后煙氣排氣管路、CO2富集煙氣排氣管路以及若干閥門;填充床反應器下部設煙氣進氣管路、燃料氣進氣管路和氧氣進氣管路,上部設脫除CO2后煙氣排氣管路、CO2富集煙氣排氣管路;含CO2煙氣進入填充床反應器與所填充鈣基吸收劑中的CaO發生碳酸化反應,煙氣中CO2被捕獲并生成CaCO3,當填充床內CaO全部反應完畢后將煙氣切換為燃料氣體和氧氣,燃料氣和純氧發生燃燒反應為CaCO3分解供熱,燃料氣燃燒和CaCO3分解均產生CO2,故在填充床出口可得高濃度CO2富集煙氣,隨后可進行封存,CaCO3則受熱分解再生為CaO,可以進行下一循環的CO2捕集;每路管道均設管道啟閉控制閥門;填充床內部填充成分主要為CaO的鈣基CO2吸收劑顆粒。
2.根據權利要求1所述的一種基于切換式填充床反應器的CO2循環脫除方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1):開啟煙氣進氣管路和脫除CO2后煙氣排氣管路上的閥門,燃料氣進氣管路、氧氣進氣管路、CO2富集煙氣排氣管路上閥門保持關閉狀態,工業過程產生的溫度為600-700℃含CO2高溫煙氣通過煙氣進氣管路送入填充床下部,控制填充床溫度為600-700℃,煙氣中CO2在上行過程中與填充床內鈣基吸收劑發生碳酸化反應形成CaCO3,脫除CO2后煙氣通過頂部排氣管路排出,當床內填充的鈣基吸收劑無法繼續捕獲CO2時,則該填充床應由碳酸化工況進入吸收劑分解再生工況;
(2):關閉煙氣進氣管路和脫除CO2后煙氣排氣管路上的閥門,開啟燃料氣進氣管路、氧氣進氣管路、CO2富集煙氣排氣管路上閥門,燃料氣與氧氣分別經進氣管路送入填充床發生燃燒反應,調節燃燒后煙氣為900-1000℃,高溫煙氣沿填充床上行過程中為已經碳酸化的吸收劑分解提供熱量,CaCO3分解產物為CaO和CO2,燃料氣燃燒產物也為CO2,故可在填充床上部獲得高濃度CO2富集煙氣,CO2富集煙氣由排氣管路排出并進行后續處理或封存,當吸收劑分解再生完畢后可通過閥門的再次切換而轉換至碳酸化工況進行下一個CO2捕獲循環。
3.根據權利要求2所述的一種基于切換式填充床反應器的CO2循環脫除方法,其特征在于:步驟(1)所述鈣基吸收劑CO2捕獲能力是否已經飽和是通過實時在線監測排氣管路中CO2濃度進行判別,當排氣中CO2濃度開始顯著增加時則表示填充床內的CaO大部分已經反應完畢,無法繼續通過碳酸化反應捕獲CO2。
4.根據權利要求2所述的一種基于切換式填充床反應器的CO2循環脫除方法,其特征在于:步驟(1)所述鈣基吸收劑顆粒為原始平均粒徑不低于1毫米的石灰石、白云石或其他CaO質量百分比不低于20%(煅燒后吸收劑中CaO質量百分比)的天然或者人工合成鈣基吸收劑顆粒。
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