[發明專利]一種自萃取分層的二氧化碳捕集系統及捕集方法

在審

• 申請號: 202310462952.4
• 申請日: 2023-04-26
• 公開（公告）號: CN116422109A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 沈懿純
• 申請（專利權）人: 嘉興市碳捕手科技有限責任公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;C01B32/50
• 代理公司: 浙江啟明星專利代理有限公司 33492
• 代理人: 趙萍

本發明公開了一種自萃取分層的二氧化碳捕集系統及捕集方法，包括吸收塔、相分離器、解吸塔，吸收塔設有待分離氣入口、脫碳尾氣出口、COsubgt;2/subgt;貧液Ⅱ入口、COsubgt;2/subgt;富液Ⅰ出口；解吸塔設有COsubgt;2/subgt;富液Ⅱ入口、COsubgt;2/subgt;產品氣出口、COsubgt;2/subgt;貧液Ⅰ出口；相分離器設有第一入口和第二入口，第一入口連接COsubgt;2/subgt;富液Ⅰ出口，第二入口連接COsubgt;2/subgt;貧液Ⅰ出口，相分離器內的COsubgt;2/subgt;貧相區出口與COsubgt;2/subgt;貧液Ⅱ入口相連，COsubgt;2/subgt;富相區出口與COsubgt;2/subgt;富液Ⅱ入口相連。本發明的自萃取分層的二氧化碳捕集系統，兩相操作僅發生于相分離器，通過負載的COsubgt;2/subgt;在不同溶劑間置換，調節溶劑極性，促進自萃取分層反應，實現了吸收和解吸單元的充分解耦及單相操作，提高了溶劑分子利用率和碳捕集容量，降低了設備尺寸和捕集成本。

技術領域

本發明屬于二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技術領域，具體涉及一種自萃取分層的二氧化碳捕集系統及捕集方法。

背景技術

為實現政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2018年提出的1.5℃溫升目標，即努力將全球變暖限制在高于工業化前水平1.5℃的范圍內，需要更有雄心的減排措施。除目前方興未艾的新能源開發與利用、節能與提高能效等減碳手段以外，以CCUS為代表的碳移除技術也越來越受重視。CCUS技術從電力、工業甚至空氣源中捕集二氧化碳，加以利用或封存于地質構造中，從而達到碳減排或碳移除的目標。CCUS技術鏈條中，碳捕集是最重要的環節，捕集成本的高低決定該技術路線未來是否可被市場接納。由于我國原則上不再新建單純以發電為目的的煤電項目，其他新建項目也將面臨越來越嚴苛的碳排放指標限制，所以針對現有排碳源開展CCUS項目改造，未來預計將作為捕碳技術的優先應用場景。現有碳排放源，如來自火電、鋼鐵、建材、石化、化工、有色和造紙七大行業的集中排放源，又以燃煤、燃氣火電廠，有色、造紙等行業的自備電廠等低濃度(CO₂體積分數35％)排放源為二氧化碳收集難度大、成本高昂的項目改造“深水區”，所以急需顛覆性的突破技術來因應這一挑戰。

化學溶劑吸收法是針對燃燒后煙氣中二氧化碳捕集的常規技術，具有良好的可操作性和可規模放大性，相比以乙醇胺溶劑為代表的傳統化學吸收法，液—液相變溶劑吸收法是近十年發展起來的第二代燃燒后二氧化碳捕集技術，利用溶劑吸收二氧化碳后的液—液分層特性，捕集的二氧化碳集中在CO₂富相層，而CO₂貧相層卻幾乎沒有二氧化碳負載，兩相分離后，只取CO₂富相層進行溶劑熱再生，如此可大大降低二氧化碳解吸的能耗和相應的捕集成本。然而，基于上述相變工藝的常規捕集方法固然在液—液相分離后對解吸過程有幫助，解吸塔的尺寸和能耗都得以降低，但吸收塔一側的劣勢也是顯而易見的，包括溶劑在吸收塔內便發生液—液分層，產生的CO₂富相粘度高，降低后續的二氧化碳傳質和吸收速率，產生的CO₂貧相雖然粘度低，但幾乎不含速率活化成分，也基本沒有二氧化碳負載能力，同樣影響后續的二氧化碳吸收動力學，如此產生的綜合效果是，溶劑成分的有效分子利用率不高，在相同的二氧化碳去除率(一般為90％)要求下，吸收容量和吸收塔的尺寸相較傳統乙醇胺法沒有明顯提升。所以，需要開發一種改進型的相變工藝系統，使吸收塔內溶劑在操作過程中維持單一相態，而兩相的分層和分離過程發生在吸收塔外一個獨立的相分離器中。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是，一種自萃取分層的二氧化碳捕集系統，包括吸收塔、相分離器、解吸塔。

所述吸收塔的下部一側設有待分離氣入口，吸收塔的頂部設有脫碳尾氣出口，吸收塔上部一側設有CO₂貧液Ⅱ入口，吸收塔底部設有CO₂富液Ⅰ出口。