一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工藝氣體凈化、二氧化碳減排等技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳(CO2)是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要溫室氣體，CO2的捕集、利用及封存已成為國際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。我國燃煤發(fā)電CO2排放量約占工業(yè)總排放量的50%，燃煤電廠煙氣中CO2的捕集分離是溫室氣體減排的重要領(lǐng)域。此外，煉鋼、水泥、化工(如合成氨、制氫、天然氣凈化)等工業(yè)領(lǐng)域也存在大量CO2捕集或分離過程。捕集CO2的方法主要有吸收法、吸附法、膜分離、低溫分離等，其中吸收法是目前最為成熟和有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的0)2捕集分離技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的0)2吸收法捕集分離技術(shù)在應(yīng)用過程中的能耗和運(yùn)行成本較高，尤其是吸收劑再生所消耗的蒸汽熱能在整個(gè)系統(tǒng)能耗中占到了絕大比重。能耗高的主要原因是富液采用高溫解吸，且富液中水的比例較高(一般70wt%以上)，在0)2高溫解吸過程中水的升溫與揮發(fā)將消耗大量的能量。因此，開發(fā)新型的具有突出低能耗特點(diǎn)的0)2吸收劑及其過程工藝是降低運(yùn)行成本的有效途徑之一。碳酸鹽、氨基酸鹽、部分有機(jī)胺溶液在負(fù)載0)2后，通過化學(xué)或物理手段可以實(shí)現(xiàn)富液中CO2的再分配。稠漿型CO2捕集技術(shù)通過化學(xué)交換或結(jié)晶技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載CO2的組分在富液中的進(jìn)一步濃縮或相分離，通過CO2富相再生從而降低富液再生過程中水的參與度，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0004]CO2再生是吸熱反應(yīng)，需要能量輸入。電廠、化工廠等多采用蒸汽加熱再生方式。對(duì)稠漿型CO2捕集技術(shù)而言，再生時(shí)富相主要是晶漿，采用傳統(tǒng)的填料式或噴淋式再生塔可能出現(xiàn)晶體堵塞內(nèi)構(gòu)件或容易結(jié)垢的情況。近年來國內(nèi)風(fēng)電、光電等可再生能源發(fā)展迅速，但也產(chǎn)生了大量的風(fēng)光棄電，造成資源、能源的浪費(fèi)，如何將風(fēng)光棄電儲(chǔ)能成為當(dāng)前面臨的主要問題之一。將風(fēng)光棄電等電能與CO2捕集相結(jié)合，在捕集分離CO2的同時(shí)，產(chǎn)生氫氣、氧氣等產(chǎn)品氣體。在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下，CO2與氫氣可發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CO氣體，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化合成為甲醇等燃料，實(shí)現(xiàn)棄電儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化、CO2捕集和化工利用的一體化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)，以較大程度的降低0)2再生能耗，并可利用風(fēng)光棄電作為電解能量的來源，該裝置可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載CO2的組分在富液中濃縮，并基于電化學(xué)原理對(duì)CO 2富液進(jìn)行電解產(chǎn)生氫氣、氧氣和CO2等產(chǎn)品氣體。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)，包括吸收塔1，吸收塔I由底部的吸收段2、中部的洗滌段3和頂部的除沫段4組成，吸收塔I的底部CO2富液出口通過富液泵5與結(jié)晶器6的料液入口相連；結(jié)晶器6的晶漿出口通過漿液泵7與電解再生槽8的陽極區(qū)入口相連，結(jié)晶器6的溢流出口與電解再生槽8的陰極區(qū)入口相連；電解再生槽8的陽極區(qū)液體出口通過第一電解液泵9與攪拌式混合罐10的入口相連，陰極區(qū)液體出口通過第二電解液泵11與攪拌式混合罐10的入口相連；攪拌混合罐10的底部貧液出口通過貧液泵12與吸收段2上端的貧液入口相連；電解再生槽8的陰極區(qū)氣體出口與第一冷卻器13的氣體入口相連，電解再生槽8的陽極區(qū)氣體出口通過第二冷卻器14與02/C02分離器15的氣體入口相連。
[0008]本發(fā)明通過將0)2富液進(jìn)行濃縮變換處理，利用電化學(xué)原理對(duì)0)2富液進(jìn)行電解產(chǎn)生氫氣、氧氣和CO2氣體產(chǎn)品，在降低CO 2再生能耗的同時(shí)可充分利用廠用電或風(fēng)光棄電等電能，實(shí)現(xiàn)棄電儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化、0)2捕集和化工利用的一體化。
【附圖說明】
[0009]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]參見附圖，一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)，包括吸收塔1，吸收塔I由底部的吸收段2、中部的洗滌段3和頂部的除沫段4組成，吸收塔I的底部CO2富液出口通過富液泵5與結(jié)晶器6的料液入口相連；結(jié)晶器6的晶漿出口通過漿液泵7與電解再生槽8的陽極區(qū)入口相連，結(jié)晶器6的溢流出口與電解再生槽8的陰極區(qū)入口相連；電解再生槽8的陽極區(qū)液體出口通過第一電解液泵9與攪拌式混合罐10的入口相連，陰極區(qū)液體出口通過第二電解液泵11與攪拌式混合罐10的入口相連；攪拌混合罐10的底部貧液出口通過貧液泵12與吸收段2上端的貧液入口相連；電解再生槽8的陰極區(qū)氣體出口與第一冷卻器13的氣體入口相連，電解再生槽8的陽極區(qū)氣體出口通過第二冷卻器14與02/0)2分離器15的氣體入口相連。
[0012]本發(fā)明的工作原理如下:
[0013]含有CCV混合氣由吸收塔I下部的氣體進(jìn)口輸入吸收塔I內(nèi)，與此同時(shí)來自攪拌混合罐10的吸收溶液由吸收段2上端的吸收溶液入口向塔內(nèi)噴淋，CO2氣體與吸收劑在塔內(nèi)充分逆向接觸而被吸收劑吸收。被吸收劑脫除0)2后的氣體繼續(xù)向上流動(dòng)，通過洗滌段3和除沫段4后經(jīng)吸收塔I頂部的氣體出口直接排入大氣。吸收CO2后的富液在吸收塔I底部通過富液泵5進(jìn)入結(jié)晶器6進(jìn)行結(jié)晶處理。含有晶體的漿液由漿液泵7送至電解再生槽8的陽極區(qū)，結(jié)晶器6的溢流液進(jìn)入電解再生槽8的陰極區(qū)。富液電解后的電解再生液通過第一電解液泵9和第二電解液泵11進(jìn)入攪拌混合罐10進(jìn)行混合形成吸收劑貧液。吸收劑貧液由貧液泵12送至吸收段2的上端的貧液入口而循環(huán)使用。富液電解后，電解再生槽8的陰極區(qū)產(chǎn)生氫氣，經(jīng)第一冷卻器13除去少量水汽后形成氫氣產(chǎn)品氣。電解再生槽8的陰極區(qū)產(chǎn)生氧氣和CCV混合氣體，經(jīng)第二冷卻器14除去少量水汽后，再通過O 2/C02分離器15形成氧氣和0)2產(chǎn)品氣。分離器可采用膜分離或低溫精餾等技術(shù)手段。
[0014]本發(fā)明中的稠漿型吸收劑包括但不限于碳酸鹽、氨基酸鹽等吸收劑或通過添加劑活化的碳酸鹽、氨基酸鹽類吸收劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，包括吸收塔(1)，吸收塔⑴由底部的吸收段(2)、中部的洗滌段(3)和頂部的除沫段⑷組成，吸收塔⑴的底部CO2富液出口通過富液泵(5)與結(jié)晶器(6)的料液入口相連；結(jié)晶器(6)的晶漿出口通過漿液泵(7)與電解再生槽⑶的陽極區(qū)入口相連，結(jié)晶器(6)的溢流出口與電解再生槽(8)的陰極區(qū)入口相連；電解再生槽(8)的陽極區(qū)液體出口通過第一電解液泵(9)與攪拌式混合罐(10)的入口相連，陰極區(qū)液體出口通過第二電解液泵(11)與攪拌式混合罐(10)的入口相連；攪拌混合罐(10)的底部貧液出口通過貧液泵(12)與吸收段(2)上端的貧液入口相連；電解再生槽⑶的陰極區(qū)氣體出口與第一冷卻器(13)的氣體入口相連，電解再生槽⑶的陽極區(qū)氣體出口通過第二冷卻器(14)與02/C02分離器(15)的氣體入口相連。
【專利摘要】一種濃縮變換和電解再生的二氧化碳捕集系統(tǒng)，吸收塔底部與結(jié)晶器料液入口相連；結(jié)晶器與電解再生槽陽極區(qū)入口相連；結(jié)晶器溢流出口與電解再生槽陰極入口相連；電解再生槽電解液出口與攪拌式混合罐的入口相連；攪拌混合罐的底部貧液出口與吸收段上端的貧液入口相連，電解再生槽的陰極區(qū)氣體出口與第一冷卻器的氣體入口相連；陽極區(qū)氣體出口與O2/CO2分離器的氣體入口相連；通過將CO2富液進(jìn)行濃縮處理，實(shí)現(xiàn)負(fù)載CO2的組分在富液中的進(jìn)一步濃縮或相分離，并基于電化學(xué)原理對(duì)CO2富液進(jìn)行電解產(chǎn)生氫氣、氧氣和CO2氣體，可以較大程度的降低再生能耗和捕集成本，并可充分利用廠用電或風(fēng)光棄電等電能，實(shí)現(xiàn)棄電儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化、CO2捕集和化工利用的一體化。
【IPC分類】B01D53-18, C25B1-04, C25B1-00
【公開號(hào)】CN104722177
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056847
【發(fā)明人】郭東方, 王金意, 劉練波, 郜時(shí)旺, 許世森
【申請(qǐng)人】中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日