[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

本發明公開了一種基于切換式填充床反應器的CO₂循環脫除裝置及方法，包括至少兩個填充床反應器以及若干進/排氣管道和若干切換閥門，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；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；該裝置采用填充床反應器，吸收劑無大幅相對位移，可規避吸收劑互相碰撞導致的磨損和破碎，通過閥門控制各填充床分別處于碳酸化和吸收劑分解再生過程，提高碳捕獲裝置的系統利用率并實現煙氣中CO₂不間斷捕集。

技術領域

本發明涉及一種脫除CO₂的裝置及方法，確切地說是一種基于切換式填充床反應器的CO₂循環脫除裝置及方法，屬于CO₂捕獲技術領域。

背景技術

全球氣候變暖使得各國對化石能源利用過程中的CO₂排放量進行控制與削減，基于鈣基吸收劑的化學鏈循環捕獲CO₂技術作為一種新興的碳捕獲技術而受到廣泛關注。鈣基化學鏈技術循環捕獲CO₂分為碳酸化與煅燒分解兩步驟：成分主要為CaO的鈣基吸收劑與煙氣中的CO₂進行碳酸化反應（CaO+CO₂→CaCO₃）而形成CaCO₃，通過該反應可將煙氣中CO₂進行分離；隨后形成的CaCO₃被煅燒分解為CaO并釋放出CO₂（CaCO₃→CaO+CO₂），該步驟可獲得高濃度CO₂富集氣體，隨后可做進一步處理或者直接進行封存，分解生成的CaO則可進行下一次碳酸化-煅燒循環CO₂捕獲。

鈣基化學鏈碳捕獲反應器的設計優化是碳捕集技術的關鍵領域，國內外已有的基于鈣基吸收劑的化學鏈碳捕獲示范裝置大部分使用流化床作為反應器，其優勢在于氣固兩相物料混合強烈且反應充分，但也存在系統復雜、固體物料流態化以及氣固物料分離輸運等控制難度較高、吸收劑顆粒磨損嚴重及破碎等問題，從而使其可靠性與經濟性存在一定問題，在裝置進一步大型化過程中將面臨更多挑戰。

發明內容

本發明目的是提供一種基于切換式填充床反應器的CO₂循環脫除裝置及方法，通過采用固定填充床作為反應裝置，規避流化床反應器存在的系統復雜、物料分離輸運操作難度高和顆粒強烈碰撞混合引起的吸收劑顆粒破碎磨損問題。

上述目的通過以下技術方案實現：

一種基于切換式填充床反應器的CO₂循環脫除裝置，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；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。

本發明進一步提供了基于前述裝置的CO₂循環循環脫除方法，其特征在于，包括以下步驟：