[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

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。