CN103418235B - 捕捉大气圈中碳资源的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

捕捉大气圈中碳资源的装置及方法，该方法包括：（1）利用速生植物的光合作用，将大气圈中气态的CO2，转入生物圈中形成固态的有机碳化合物。利用微生物或酶，捕捉大气中CO2，转化成有机化合物。（2）利用物理方法，捕捉大气中CO2。（3）利用化学方法，捕捉大气中CO2。（4）利用物理化学方法，捕捉大气中CO2；（5）将大气圈中捕获的碳资源储碳封存，实现大气CO2负增长，降低大气层CO2气体分压，调节温室效应，解决相关环境问题；用封存的碳产品参与全球碳交易，对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制，使人类能充分合理地利用碳资源。人为培育和种植速生植物，是地球碳循环的新动力。

Description

捕捉大气圈中碳资源的装置及方法
技术领域
本发明涉及捕捉大气圈中碳资源的装置及方法，属于资源与环境领域。
背景技术
18世纪以来，由于煤炭、石油、天然气的大量使用，人类向大气中排放的CO2等温室气体逐年增加，温室效应随之增强，引起海平面上升；气候反常，海洋风暴增多；土地干旱，粮食减产；沙漠化面积迅速扩大；地球上病、虫、害、热射病和传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害。温室效应和全球气候变暖，已引起世界各国的普遍关注和高度重视。全球每年向大气中排放的CO2约达200×108t以上。人类向大气中排放的CO2每年3%~5%的速度递增，这给人类的生产、生活造成严重的影响，但限制CO2排放在很大程度上影响现代工业和世界经济的发展，CO2的排放和温室效应已成为一个世界性的大难题。
CN90107752.6（1991.04.03，公告号CN1050338）公开了利用和回收燃烧废气中二氧化碳的方法和装置，将燃料气体供给熔融碳酸盐燃料电池的阳极室，并将氧化性气体供给燃料电池的阴极室，将出自燃烧装置的燃烧废气作为部分氧化性气体供给阴极室，使燃烧废气中的CO2在阴极上同氧化性气体中的O2发生反应，生成碳酸根离子，使此碳酸根离子透过燃料电池的电解质，到达阳极，使碳酸根离子在阳极上同燃料气体中的氢发生反应，生成CO2和H2O，阳极上所产生的含CO2和H2O的阳极废气从阳极室排出，将H2O从阳极排出气中分离掉，并回收高浓度CO2气体。该专利回收的CO2气体数量少、成本高，且污染环境。
尽管人们在食品工业、机械加工、石油开采、化学工业等许多行业大量应用CO2气体，但没有将CO2作为资源循环利用，这也是一个很大的浪费。捕捉全球CO2气体，进行资源化综合利用，降低温室效应，是人类可持续发展的重要课题。本发明提出的将排入大气中的CO2当作资源循环利用，将成为未来世界新的经济增长点。
发明内容
本发明的目的是提供一种捕捉大气圈中碳资源的装置及方法，通过生物方法、物理方法、化学方法、物理化学方法捕捉大气圈中的碳资源进行储碳封存，实现大气CO2负增长，降低大气圈CO2气体分压，调节温室效应，解决相关环境问题；用封存的碳产品参与全球碳交易，对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制，使人类能充分合理地利用碳资源。当大气中CO2浓度降低后，温室效应得到缓解时，可将捕捉的碳资源用于造纸、建筑材料、包装材料、饲料、肥料和化工原料及直接燃烧发电等方面。把捕捉的碳资源财富反馈给人类社会，焕发出巨大的社会经济效益。人为培育和种植速生植物，是地球碳循环的新动力。
在本申请中“CO2”或“CO2气体”可互换使用。
本发明的实施方案概括如下：
1、捕捉碳资源的方法包括：
（1）利用速生草本、木本、藻类、地衣或苔藓等速生植物的光合作用，将大气圈中气态的CO2，转入生物圈中形成固态的有机碳化合物。利用微生物或酶，捕捉大气中的CO2，转化成有机化合物。
（2）利用物理吸收法、膜分离法、变压吸附法、变温吸附法等，捕捉大气中的CO2。
（3）利用化学吸收方法，捕捉大气中的CO2。
（4）利用物理化学方法，捕捉大气中的CO2。
（5）将大气圈中捕获的碳资源储碳封存，实现大气CO2负增长，降低大气层CO2气体分压，调节温室效应，解决相关环境问题；用封存的碳产品参与全球碳交易，对碳循环、碳转化、碳储藏、碳封存、碳利用循环过程实施技术控制，使人类能充分合理地利用碳资源。
2、根据1项的方法，其中种植速生植物捕捉CO2，其特征在于，
（1）下种
选择土层深厚、肥沃、向阳、浇灌方便的地段，下种前翻耕起垄，优选垄宽2～3m，以利排水及田间管理。
当气温稳定在10℃以上时下种，选取芽眼饱满、无病、虫、害的健壮茎秆作为种茎，将其切成小段，每段具有1～2个腋芽；株行距按30～40cm×30～40cm开种植沟，堆肥按每亩1000kg～1500kg施于种植沟内，再将种茎斜插或浅埋于土壤中；春季下种后用地膜覆盖保温，当气温超过30℃时不宜下种。
（2）田间管理
下种5～7天后开始出苗，出苗期保持土壤湿润；出苗10天后，选晴天每亩洒施稀薄粪水500kg～800kg；对缺苗少蔸的地方，及时移苗补栽；以后每隔5～10天浇水1次或施1次稀薄粪水；阴雨天，注意排涝防渍。
分蘖前进行一次中耕培土，封垄前进行第二次中耕培土，培土时每亩施生物质有机肥800kg～1000kg。
幼苗期蚜虫危害植株时，用质量浓度比为25%的敌杀死乳油兑水稀释成1500～2000倍液喷洒防治，封垄后很少发生病、虫、害。
（3）适时收获
株高达到100cm以上时，留茬5～8cm进行刈割；每次刈割后均应进行中耕除草，施肥浇水。
（4）干燥成型
刈割后的青苗及时运出田间进行干燥，优选日晒或风干；当含水量达到10%～15%时，将植物进行粉碎，压缩、成型。
（5）储碳封存
成型后的储碳型材冷却至常温，再进行封存，做好防潮、防火等仓贮工作。
3、根据1项的方法，其中物理吸收法捕捉CO2，其特征在于，
（1）将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置，当CO2气体温度为50℃～60℃时，优选MgO作为吸附剂；当CO2气体温度为500℃～600℃时，优选Li2ZrO3作为吸附剂；当CO2气体温度为700℃～900℃时，优选Li4SiO4作为吸附剂；也可将空气压缩通过沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂，碳纳米管吸附CO2，气体压力优选3Mpa～4Mpa。
（2）当吸附剂吸附CO2能力达到峰值时，将吸附装置内的吸附剂取出进行封存或直接进行煅烧；Li2ZrO3煅烧温度优选700℃以上；CaO煅烧温度优选700℃～900℃，超过900℃，生成的颗粒容易烧结从而降低吸收CO2能力；沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂还原吸附能力时，碳纳米管优选气体压力低于1.5Mpa。
（3）煅烧吸附剂煅烧或还原吸附能力时，收集CO2气体，通过提纯、压缩后，进行储存、利用。
4、根据1项的方法，其中膜分离法捕捉CO2，其特征在于，
（1）空气通过空气过滤器去除颗粒物。
（2）经过滤后的干净气体，通过空气增压机进入气体膜分离装置。
（3）膜分离装置分离出来的CO2，经空气增压机进入CO2储存塔（罐）。
（4）膜分离装置分离CO2后，尾气排入大气中。
5、根据1项的方法，其中变压吸附法捕捉CO2，其特征在于，
（1）原料气体通过除尘、干燥、脱硫、去氮，除去水蒸汽、硫化物、NOX、NH3等杂质。
（2）经预处理的气体进入吸附塔，分离混合气中CO2至少需要两个吸附塔，优选四个塔。
（3）从吸附塔内抽取的CO2，纯度质量比在95%～99%之间，经空气压缩机增压至2.8Mpa～3.0Mpa，同时分级冷却。
（4）冷却后的CO2进入精馏塔除去杂质，压力降至1.4Mpa～1.6Mpa，温度低于-25℃。
（5）提纯后收集的液态CO2纯度质量比可达99.5%～99.99%，由压力泵输送至CO2液体储存塔（罐）内储存。
6、根据1项的方法，其中低温分离法捕捉CO2，其特征在于，
（1）原料气体通过除尘过滤后经风机送至干燥塔，优选分级过滤方式。
（2）干燥后的气体通过分级冷却至-25℃，再通过空气压缩机增压到1.7Mpa。
（3）进入气液分离装置中的CO2与其它气体密度不同，液态CO2受到重力的作用向下汇集，通过管道排入提纯液化装置，而其它气体从气液分离装置上方排出。
（4）进入提纯液化装置中的CO2增压至2.8Mpa～3.0Mpa，将游离水分子与杂质去除，使塔底CO2含量质量比≥99.9%。
（5）提纯后的CO2液体经调节阀减压至1.7MPa，温度-25℃后流入CO2液体储存塔。
7、根据1项的方法，其中变温吸附法捕捉CO2，其特征在于，
（1）原料气体通过洗涤塔除尘、降温。
（2）净化后的气体经风机增压，送入干燥塔内，优选风机压力3.5MPa～4.5Mpa。
（3）干燥后的气体进入吸附塔，分离混合气中CO2，优选三个吸附塔并联使用；每个吸附塔依次经过吸附、加热、冷却三个步骤，整个过程通过阀门自动切换实现；各吸附塔交替运行，从而实现CO2连续捕捉；正常的加热时间内，吸附塔出口温度，优选高于常温55℃～65℃。
（4）从吸附塔内抽取的CO2，纯度质量比在93%～98%之间，经风机输送到冷凝器；未被吸附的其它气体，通过减压、消音装置处理后排入大气中。
（5）冷却后的CO2气体进入提纯液化装置，在压力1.5Mpa～1.8Mpa、温度-25℃～-28℃下除去杂质，得到纯度质量比大于99.9%的液态CO2。
（6）提纯后的液态CO2存入储存塔内。
8、根据1项的方法，其中水合物法捕捉CO2，其特征在于，
（1）原料气体通过风机输送至冷却器，优选具有增压能力的风机，风机出口压力3.5Mpa～4.0Mpa。
（2）在冷却器内，高温的原料气体降温到3℃～5℃，优选使用冷却循环水来降低原料气体温度。
（3）在反应塔内加入2.5%～3%的丙烷，压力控制在3.5Mpa～3.8Mpa，通过机械搅拌、气体鼓泡或液体喷雾使低温原料气体与水直接发生反应，快速形成水合物。
（4）水合物经液体泵送入热交换器，在热交换器内水合物变成混合气，优选热交换器温度为135℃～140℃。
（5）混合气体在温度135℃～140℃，压力1.5Mpa～1.8Mpa下，CO2连同水蒸气进入分离器中，分离去水分及其它杂质，得到纯度质量比大于99％的CO2气体；分离出来的液体回流至反应塔。
9、根据1项的方法，其中化学吸收法捕捉CO2装置和方法，其特征在于，所述化学吸收法捕捉CO2装置包括风机（1）、洗涤塔（3）、吸收塔（8）、再生塔（17）、交换器（15）、分离器（19）、交换器（27）、富液泵（13）、回流泵（31）及相连的管道、阀门；所述风机（1）通过A管（2）与洗涤塔（3）相连；所述洗涤塔（3）上设有排污阀（4）；所述洗涤塔（3）通过B管（5）、控制阀（6）、C管（7）与吸收塔（8）相连；所述吸收塔（8）上设有减压排气阀（9）；所述吸收塔（8）通过D管（10）、控制阀（11）、E管（12）与富液泵（13）相连；所述富液泵（13）通过F管（14）与交换器（15）相连；所述交换器（15）通过G管（16）与再生塔（17）相连；所述再生塔（17）通过H管（18）与分离器（19）相连；所述分离器（19）上设有减压排气阀（20）；所述分离器（19）通过I管（21）、控制阀（22）、J管（23）与再生塔（17）相连；所述再生塔（17）通过K管（24）、控制阀（25）、L管（26）与交换器（27）相连；所述交换器（27）通过M管（28）与储液槽（29）相连；所述储液槽（29）通过N管（30）与回流泵（31）相连；所述回流泵（31）通过O管（32）、控制阀（33）与吸收管相连。
其中洗涤塔（3）内设置喷头与格子，延长水与原料气体的混合时间，有利于除尘、降温、净化气体；吸收塔（8）内气液两相采用逆流操作，醇胺溶液（或氨水）从塔顶加入，自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了CO2的醇胺溶液从塔底排出，其它废气从塔顶通过减压排气阀（9）排出。
其生产方法是：
（1）将原料气体经风机增压送入洗涤塔除尘、降温，原料气体优选CO2浓度较高的锅炉烟气。
（1）净化后的气体进入吸收塔，其中大部分的CO2被醇胺溶液吸收，尾气经洗涤后由塔顶排入大气。
（3）富含CO2的醇胺溶液从塔底排出，经富液泵送至交换器。
（4）富含CO2的醇胺溶液回收热量后送入再生塔，再生出CO2。
（5）再生出的CO2连同水蒸气进入交换器，经分离去水分，得到纯度质量比大于99.5％的CO2气体；分离出来的液体从再生塔顶流入。
（6）再生塔底部排出的溶液经交换器处理后，由储液槽收集，通过回流泵送入吸收塔顶部；醇胺溶液往返循环构成连续吸收和再生CO2的工艺过程。
本发明的优点
（1）种植速生植物，每年收获380～400亿吨速生植物，生产植物型材90～110亿吨，可捕捉150～160亿吨CO2，实现大气CO2负增长。能抵消全世界100%的CO2年排放增长总量，50年内可使全球大气CO2含量由当前的0.0391%降低到工业革命前的0.0275%。
（2）储藏固碳型材，为国际碳交易市场提供可计量碳汇产品。
（3）储藏固碳型材就是储藏生物质财富。
（4）捕捉大气中CO2，将二氧化碳变废为宝，提高了资源利用率。
（5）捕捉大气中CO2是一个庞大的产业，可新增就业岗位。
附图说明
图1膜分离法捕捉CO2工艺流程示意图；
图2变压吸附法捕捉CO2工艺流程示意图；
图3低温分离法捕捉CO2工艺流程示意图；
图4变温吸附法捕捉CO2工艺流程示意图；
图5水合物法捕捉CO2工艺流程示意图；
图6化学吸收法捕捉CO2装置的结构示意图。
图中：
1—风机，2—A管，3—洗涤塔，4—排污阀，5—B管，6、11、22、25、33—控制阀，7—C管，8—吸收塔，9、20—减压排气阀，10—D管，12—E管，13—富液泵，14—F管，15、27—交换器，16—G管，17—再生塔，18—H管，19—分离器，21—I管，23—J管，24—K管，26—L管，28—M管，29—储液槽，30—N管，31—回流泵，32—O管，34—P管。
具体的实施方式
下面详细说明本发明优选的技术方案，但本发明不限于所提供的实施例。
实施例1-种植速生植物捕捉CO 2
利用速生草本、木本、藻类、地衣或苔藓等速生植物的光合作用，将大气圈中气态的CO2，转入生物圈中形成固态的有机碳化合物，进行成型储碳封存；以长江中下游地区种植杂交狼尾草成型、储碳、封存举例，具体步骤如下：
（1）下种
选择土层深厚、肥沃、向阳、浇灌方便的地段，下种前翻耕起垄，优选垄宽2～3m，以利排水及田间管理。
当气温稳定在10℃以上时下种，选取芽眼饱满、无病、虫、害的健壮茎秆作为种茎，将其切成小段，每段具有1～2个腋芽；株行距按30～40cmх30～40cm开种植沟，堆肥按每亩1000kg～1500kg施于种植沟内，再将种茎斜插或浅埋于土壤中；春季下种后用地膜覆盖保温，当气温超过30℃时不宜下种。
（2）田间管理
下种5～7天后开始出苗，出苗期保持土壤湿润；出苗10天后，选晴天每亩洒施稀薄粪水500kg～800kg；对缺苗少蔸的地方，及时移苗补栽；以后每隔5～10天浇水1次或施1次稀薄粪水；阴雨天，注意排涝防渍。
分蘖前进行一次中耕培土，封垄前进行第二次中耕培土，培土时每亩施生物质有机肥800kg～1000kg。
幼苗期蚜虫危害植株时，用质量浓度比为25%的敌杀死乳油兑水稀释成1500～2000倍液喷洒防治，封垄后很少发生病、虫、害。
（3）适时收获
株高达到100cm以上时，留茬5cm～8cm进行刈割；每次刈割后均应进行中耕除草，施肥浇水。
（4）干燥成型
刈割后的青苗及时运出田间进行干燥，优选日晒或风干；当含水量达到10%～15%时，将植物进行粉碎，压缩、成型。
（5）储碳封存
成型后的储碳型材冷却至常温，再进行封存，做好防潮、防火等仓贮工作。
实施例2-物理吸收法捕捉CO 2
以Na2O、K2O、Al2O3、MgO、CaO、Li2O、ZrO2、Li2ZrO3、Li4SiO4、活性碳、沸石等CO2固体吸附剂举例。
利用Na2O、K2O、Al2O3、MgO、CaO、Li2O、ZrO2、Li2ZrO3、Li4SiO4等金属氧化物类吸附剂，对CO2的吸附量很高、可以进行多次循环吸附、无污染。或利用沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂，发达的孔隙结构、大的比表面积、优良的吸附性能和稳定的物理化学性质吸附CO2，实现碳资源的捕捉。
固体吸附剂在反应过程中将CO2转化为固体形式，便于储存，运输和利用。原料来源广、无二次污染。
具体步骤如下：
1、将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置，当CO2气体温度为50℃～60℃时，优选MgO作为吸附剂；当CO2气体温度为500℃～600℃时，优选Li2ZrO3作为吸附剂；当CO2气体温度为700℃～900℃时，优选Li4SiO4作为吸附剂；也可将空气压缩通过沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂，碳纳米管吸附CO2，气体压力优选3Mpa～4Mpa。
2、当吸附剂吸附CO2能力达到峰值时，将吸附装置内的吸附剂取出进行封存或直接进行煅烧；Li2ZrO3煅烧温度优选700℃以上；CaO煅烧温度优选700℃～900℃，超过900℃，生成的颗粒容易烧结从而降低吸收CO2能力；沸石、活性碳及活性碳纤维、多孔材料、分子筛材料以及纳米管等吸附剂还原吸附能力时，碳纳米管优选气体压力低于1.5Mpa。
3、煅烧吸附剂煅烧或还原吸附能力时，收集CO2气体，通过提纯、压缩后，进行储存、利用。
实施例3-膜分离法捕捉CO 2
参见图1，所述膜分离法捕捉CO2以醋酸纤维或乙基纤维素为滤膜材质举例。
利用气体在压力驱动下透过膜的传递率不同，从而达到分离CO2，提纯回收的目的。
具体步骤如下：
1、空气通过空气过滤器去除颗粒物。
2、经过滤后的干净气体，通过空气增压机进入气体膜分离装置。
3、膜分离装置分离出来的CO2，经空气增压机进入CO2储存塔（罐）。
4、膜分离装置分离CO2后，尾气排入大气中。
实施例4-变压吸附法捕捉CO 2
参见图2，所述变压吸附法捕捉CO2采用分子筛、活性碳、硅胶、活性氧化铝等吸附剂，以石灰窑气中提取CO2举例。
利用吸附剂对不同气体在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差异，以及吸附剂的吸附容量随压力的变化而变化的特性，在加压时完成混合气体的吸附分离，在降压条件下完成吸附剂的再生，从而实现气体分离及吸附剂循环使用。
具体步骤如下：
1、原料气体通过除尘、干燥、脱硫、去氮，除去水蒸汽、硫化物、NOX、NH3等杂质。
2、经预处理的气体进入吸附塔，分离混合气中CO2至少需要两个吸附塔，优选四个塔。
四个吸附塔的基本功能为吸附、放压、置换、抽空。在吸附过程中原料气体中的CO2被吸附，留在吸附剂内，其它气体作业废气排出吸附塔。经放压、置换CO2进一步富集，通过抽空获得纯度较高的CO2气体，同时吸附剂得到再生。然后，对吸附塔进行逐步升压，进入下一个吸附过程。
3、从吸附塔内抽取的CO2，纯度质量比在95%～99%之间，经空气压缩机增压至2.8Mpa～3.0Mpa，同时分级冷却。
4、冷却后的CO2进入精馏塔除去杂质，压力降至1.4Mpa～1.6Mpa，温度低于-25℃。
5、提纯后收集的液态CO2纯度质量比可达99.5%～99.99%，由压力泵输送至CO2液体储存塔（罐）内储存。
实施例5-低温分离法捕捉CO 2
参见图3，所述低温分离法捕捉CO2是将烟气多次压缩和冷却，使气态CO2变成液态CO2，从而达到从烟气中分离CO2的目的。
利用空气在压缩、降温过程中气体液化，空气中不同气体的气化温度（沸点）不同，从而实现CO2分离。
具体步骤如下：
1、原料气体通过除尘过滤后经风机送至干燥塔，优选分级过滤方式；
2、干燥后的气体通过分级冷却至-25℃，再通过空气压缩机增压到1.7Mpa；
3、进入气液分离装置中的CO2与其它气体密度不同，液态CO2受到重力的作用向下汇集，通过管道排入提纯液化装置，而其它气体从气液分离装置上方排出；
4、进入提纯液化装置中的CO2增压至2.8Mpa～3.0Mpa，将游离水分子与杂质去除，使塔底CO2含量质量比≥99.9%；
5、提纯后的CO2液体经调节阀减压至1.7MPa，温度-25℃后流入CO2液体储存塔。
实施例6-变温吸附法捕捉CO 2
参见图4，所述变温吸附法捕捉CO2采用分子筛、活性碳、硅胶、氧化铝等具有较大的比表面积的吸附剂，以燃烧煤的锅炉烟气中提取CO2举例。
利用吸附剂在高温时吸附CO2，降温后将CO2解析出来，通过周期性的温度变化，使CO2分离出来。多台吸附装置并联使用，从而实现CO2连续捕捉。
具体步骤如下：
1、原料气体通过洗涤塔除尘、降温。
2、净化后的气体经风机增压，送入干燥塔内，优选风机压力3.5MPa～4.5Mpa。
3、干燥后的气体进入吸附塔，分离混合气中CO2，优选三个吸附塔并联使用。每个吸附塔依次经过吸附、加热、冷却三个步骤，整个过程通过阀门自动切换实现；各吸附塔交替运行，从而实现CO2连续捕捉；正常的加热时间内，吸附塔出口温度，优选高于常温55℃～65℃。
4、从吸附塔内抽取的CO2，纯度质量比在93%～98%之间，经风机输送到冷凝器；未被吸附的其它气体，通过减压、消音装置处理后排入大气中。
5、冷却后的CO2气体进入提纯液化装置，在压力1.5Mpa～1.8Mpa、温度-25℃～-28℃下除去杂质，得到纯度质量比大于99.9%的液态CO2。
6、提纯后的液态CO2存入储存塔内。
实施例7-水合物法捕捉CO 2
参见图5，所述水合物法捕捉CO2采用四氢呋喃、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氟化铵、环戊烷、丙烷、十二烷基-三甲基氯化铵、离子溶液等为添加剂或促进剂，提高水合物形成速度，降低水合物形成相平衡压力，提高分离效率。以从火力发电厂排放的烟气中提取CO2举例。
利用气体在水合物相和气相中的组分浓度的差异而进行CO2气体分离，从而实现CO2工业化捕集。
具体步骤如下：
1、原料气体通过风机输送至冷却器，优选具有增压能力的风机，风机出口压力3.5Mpa～4.0Mpa。
2、在冷却器内，高温的原料气体降温到3℃～5℃，优选使用冷却循环水来降低原料气体温度。
3、在反应塔内加入2.5%～3%的丙烷，压力控制在3.5Mpa～3.8Mpa，通过机械搅拌、气体鼓泡或液体喷雾使低温原料气体与水直接发生反应，快速形成水合物。
4、水合物经液体泵送入热交换器，在热交换器内水合物变成混合气，优选热交换器温度为135℃～140℃。
5、混合气体在温度135℃～140℃，压力1.5Mpa～1.8Mpa下，CO2连同水蒸气进入分离器中，分离去水分及其它杂质，得到纯度质量比大于99％的CO2气体；分离出来的液体回流至反应塔。
实施例8-化学吸收法捕捉CO 2 装置和方法
参见图6，所述化学吸收法捕捉CO2装置包括风机1、洗涤塔3、吸收塔8、再生塔17、交换器15、分离器19、交换器27、富液泵13、回流泵31及相连的管道、阀门；所述风机1通过A管2与洗涤塔3相连；所述洗涤塔3上设有排污阀4；所述洗涤塔3通过B管5、控制阀6、C管7与吸收塔8相连；所述吸收塔8上设有减压排气阀9；所述吸收塔8通过D管10、控制阀11、E管12与富液泵13相连；所述富液泵13通过F管14与交换器15相连；所述交换器15通过G管16与再生塔17相连；所述再生塔17通过H管18与分离器19相连；所述分离器19上设有减压排气阀20；所述分离器19通过I管21、控制阀22、J管23与再生塔17相连；所述再生塔17通过K管24、控制阀25、L管26与交换器27相连；所述交换器27通过M管28与储液槽29相连；所述储液槽29通过N管30与回流泵31相连；所述回流泵31通过O管32、控制阀33与吸收管相连；
其中洗涤塔3内设置喷头与格子，延长水与原料气体的混合时间，有利于除尘、降温、净化气体；吸收塔8内气液两相采用逆流操作，醇胺溶液（或氨水）从塔顶加入，自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了CO2的醇胺溶液从塔底排出，其它回收价格不高的废气，从塔顶通过减压排气阀9排出；醇胺溶液可以是一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)或其混合溶液；
其生产方法是：
1、将原料气体经风机增压送入洗涤塔除尘、降温，原料气体优选CO2浓度较高的锅炉烟气。
2、净化后的气体进入吸收塔，其中大部分的CO2被醇胺溶液吸收，尾气经洗涤后由塔顶排入大气。
3、富含CO2的醇胺溶液从塔底排出，经富液泵送至交换器。
4、富含CO2的醇胺溶液回收热量后送入再生塔，再生出CO2。
5、再生出的CO2连同水蒸气进入交换器，经分离去水分，得到纯度质量比大于99.5％的CO2气体；分离出来的液体从再生塔顶流入。
6、再生塔底部排出的溶液经交换器处理后，由储液槽收集，通过回流泵送入吸收塔顶部；醇胺溶液往返循环构成连续吸收和再生CO2的工艺过程。

Claims (1)

1.物理吸收法捕捉CO2的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将燃烧产生的烟气通过填装有CO2固体吸附剂的吸附装置，当CO2气体温度为50℃～60℃时，选用MgO作为吸附剂；当CO2气体温度为500℃～600℃时，选用Li2ZrO3作为吸附剂；当CO2气体温度为700℃～900℃进，选用Li4SiO4作为吸附剂；
（2）当吸附剂吸收CO2的能力达到峰值时，将吸附装置内的吸附剂取出进行封存；吸附剂为Li2ZrO3时，将吸附装置内的吸附剂取出，在700℃以上进行煅烧后再利用；在煅烧Li2ZrO3过程中收集CO2气体，通过提纯、压缩后进行储存、利用。
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