CN108273360A - Co2连续旋转式吸附系统和方法 - Google Patents

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CN108273360A CN201810083203.XA CN201810083203A CN108273360A CN 108273360 A CN108273360 A CN 108273360A CN 201810083203 A CN201810083203 A CN 201810083203A CN 108273360 A CN108273360 A CN 108273360A
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Abstract

本发明涉及CO2吸附领域，公开了CO2连续旋转式吸附系统和方法。系统包括：转轴(3)、上底板(20)、下顶板(21)、设置在所述上底板的上面的上转筒(22)和设置在所述下顶板的下面的下转筒(23)；转轴串联上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动上转筒和下转筒转动，上底板和下顶板设置为固定；上底板和下顶板分别设置各种介质的进口和出口；在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板(5)，挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕转轴的吸附剂装填区；上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板(18)，将上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度。

Description

CO2连续旋转式吸附系统和方法
技术领域
本发明涉及CO2吸附领域，具体涉及CO2连续旋转式吸附系统和方法。
背景技术
由化石燃料燃烧产生的大量CO2已引起全球气候变暖。由于未来几十年内化石燃料将会继续主导生产，因此从烟道气中捕集和回收利用CO2对降低温室气体排放具有现实意义。
吸附法作为CO2捕集、分离的主要方法之一，其工艺过程简单、能耗较低。但现阶段需要至少两个吸收塔交叉进行吸、脱附才能实现CO2连续分离回收，且由于吸附剂量有限，需频繁切换，操作复杂，自动化程度低。
CN1132661C公开了一种旋转吸附床气体吸附脱除的净化方法，旋转吸附床层分为吸附区和再生区，有害气体通过吸附区，随着床层的旋转，吸附了有害气体的吸附剂随床层旋转到再生区，在再生区使用液相再生剂对吸附了有害气的吸附剂进行浸泡再生，再生后的吸附剂继续旋转回到吸附区；其中的旋转吸附床是装有吸附剂的圆形旋转固定床，吸附剂与吸附反应器共同绕吸附床的圆形中心旋转轴进行垂直旋转，旋转吸附床的上部为吸附区，旋转吸附床的下部作为再生区，再生区浸泡在液相再生剂中。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。
CN106492589A公开了CO2吸附/脱附循环处理装置，包括动力驱动装置、转轮和气体导管，所述动力驱动装置驱动转轮转动，转轮上设有若干个气体进出孔，每个气体进出孔分别与气体导管连接；所述转轮内包括若干个吸附区和若干个脱附区，相邻的区域彼此密封；每个吸附区内设有若干层分割层，每一分割层中填塞有吸附剂，每一层分隔层在左右两端分别设有用于待吸附气体或净化气体通过的气孔，待吸附气体或净化气体依次经过每一分割层的气孔后从气体进出孔排出。该发明通过层层分割使吸附剂得到充分利用。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。
CN105727689A公开了一种有机废气净化器，包括吸附单元和等离子体分解单元；所述吸附单元包括过滤器、转轮吸附器和引风机，过滤器进气口与收集污染空气管道相连，转轮吸附器内装有蜂窝状活性炭，分割成吸附区、热脱附区和冷却区，在调速电机的驱动下以每小时2-8转速度旋转，吸附区、热脱附区和冷却区分别对应设有吸附进气口、吸附出气口、热脱附进气口、热脱附出气口、冷却进气口和冷却出气口，并分别与污染空气、冷却空气、再生热空气的管道相连接；过滤器出气口与转轮吸附器吸附进气口相连，转轮吸附器吸附出气口与引风机相连；所述等离子体分解单元包括热交换器、电加热器、引风机和等离子体净化器；转轮吸附器冷却进气口与收集冷却空气管道相连，热交换器采用间接式换热器，设有再生进气口、再生出气口、尾气入气口和尾气出气口，转轮吸附器冷却出气口与热交换器再生进气口相连，热交换器再生出气口与电加热器进气口相连，电加热器出气口与转轮吸附器热脱附进气口相连，等离子体净化器采用填料床介质阻挡放电反应器，转轮吸附器热脱附出气口铜风机与等离子体净化器进气口相连，等离子体净化器出气口与热交换器尾气进气口相连。但吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高。
由此可见，为了更好地实现CO2的吸附，需要能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的吸附得到的CO2纯度低，且方法的能耗高问题，提供了CO2连续旋转式吸附系统和方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种CO2连续旋转式吸附系统，包括：
转轴3、上底板20、下顶板21、设置在所述上底板的上面的上转筒22和设置在所述下顶板的下面的下转筒23；
所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13；
在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板5，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；
所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板18，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。
优选地，所述上底板和下顶板之间相互平行且间隔设置，所述上底板和下顶板之间间距为30-100cm。
优选地，多层所述挡板均与所述转轴为同轴线设置，并且多层所述挡板之间为相互平行且等间距设置。
优选地，相邻的所述挡板之间的间距为所述上转筒或下转筒的最大外直径的10-25％。
优选地，所述上转筒和下转筒为同外直径设置，所述上转筒或下转筒的最大外直径为1-10m，所述上转筒或下转筒的高为所述上转筒或下转筒的最大外直径的20-50％。
优选地，所述上转筒包括上转筒盖24、上转筒底板25、套在转轴外的上中心轴筒26和设置在所述上转筒的外侧的第一水密封构件4；所述下转筒包括下转筒顶板27、下转筒底盖28、套在转轴外的下中心轴筒29和设置在所述下转筒的外侧的第二水密封构件19。
优选地，在所述上转筒中，所述挡板均仅接触所述上转筒盖或上转筒底板，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述上转筒盖或所述上转筒底板。
优选地，在所述下转筒中，所述挡板均仅接触所述下转筒顶板或下转筒底盖，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述下转筒顶板或下转筒底盖。
优选地，所述挡板的高度为所述上转筒或上转筒的高度的50-80％。
优选地，所述烟气进口、所述水蒸汽进口、所述第一空气进口和所述第二空气进口连通所述上转筒和下转筒中最靠近所述转轴的吸附剂装填区；所述第一烟气出口、所述水蒸汽出口、所述第二烟气出口和所述空气出口连通所述上转筒和下转筒中距离所述转轴最远的吸附剂装填区，使各种介质从所述上转筒和下转筒的内侧进入，经过整个所述吸附剂装填区后从所述上转筒和下转筒的外侧排出。
优选地，所述上底板和下顶板均等地划分为吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17；所述烟气进口和第一烟气出口连通所述吸附区，所述第一空气进口和第二烟气出口连通所述缓冲区，所述水蒸汽进口和水蒸汽出口连通所述再生区，所述第二空气进口和空气出口连通所述冷却区。
本发明第二方面提供一种CO2连续吸附的方法，包括将含CO2的烟气通入本发明的CO2连续旋转式吸附系统：
转轴3带动在吸附剂装填区装填有吸附剂的上转筒22和下转筒23旋转，使在所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域经过固定设置的上底板20和下顶板21中的吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17时，依次连通烟气进口8和第一烟气出口9、第一空气进口10和第二烟气出口11、水蒸汽进口6和水蒸汽出口7、第二空气进口12和空气出口13，使所述区域循环进行CO2吸附、吸附剂缓冲、吸附剂再生、吸附剂冷却。
优选地，所述旋转的速率为0.6-6°/min。
优选地，所述吸附剂选自活性炭、沸石分子筛、复合型离子交换树脂和有机金属框架材料(MOF)中的至少一种；吸附温度为20-60℃，吸附压力为0.1-0.5MPa；缓冲温度为20-60℃，缓冲压力为0.1-0.5MPa；再生温度为90-150℃，再生压力为0.1-0.5MPa；冷却温度为20-60℃。
通过上述技术方案，本发明可以实现CO2连续旋转式吸附，能够降低CO2吸附能耗且提高吸附得到的CO2纯度。
附图说明
图1是本发明的CO2连续旋转式吸附系统的主视图；
图2是本发明的CO2连续旋转式吸附系统的俯视图；
图3是本发明的CO2连续旋转式吸附系统中上转筒或下转筒中吸附剂装填区的内部结构示意图。
附图标记说明
1、电动机 2、联轴器 3、转轴
4、第一水密封构件 5、挡板 6、水蒸汽进口
7、水蒸汽出口 8、烟气进口 9、第一烟气出口
10、第一空气进口 11、第二烟气出口 12、第二空气进口
13、空气出口 14、吸附区 15、缓冲区
16、再生区 17、冷却区 18、密封板
19、第二水密封构件 20、上底板 21、下顶板
22、上转筒 23、下转筒 24、上转筒盖
25、上转筒底板 26、上中心轴筒 27、下转筒顶板
28、下转筒底盖 29、下中心轴筒
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指自然空间中垂直方向上的上和下。“内侧、外侧”是指上转筒和下转筒内部空间上靠近转轴的部分和远离转轴的部分。
本发明第一方面提供一种CO2连续旋转式吸附系统，如图1-3所示，包括：
转轴3、上底板20、下顶板21、设置在所述上底板的上面的上转筒22和设置在所述下顶板的下面的下转筒23；
所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13；
在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板5，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；
所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板18，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。
本发明中，优选地，所述密封板有4块，设置可以均等划分所述上转筒和下转筒的内部空间。
本发明提供的所述旋转式吸附系统中，所述上底板和下顶板设置为固定，且分别设置有所述水蒸汽进口、水蒸汽出口、烟气进口、第一烟气出口、第一空气进口、第二烟气出口、第二空气进口和空气出口。而所述上转筒和下转筒中设置了多层环绕转轴3的吸附剂装填区，并且被划分为多个相互隔离的区域。所述上转筒和下转筒设置为转动，转动时可以使所述区域循环连通上述各种介质的进口和出口，可以使所述区域内的吸附剂装填区中的吸附剂循环进行吸附、缓冲、脱附和冷却。
本发明中，水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13均设置在所述上底板和下顶板之间。优选地，所述上底板和下顶板之间相互平行且间隔设置，所述上底板和下顶板之间间距为30-100cm。
本发明中，所述上底板和下顶板设置为固定，不随所述转轴转动，可以用于布置水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13。优选地，如图2所示，所述上底板和下顶板均等地划分为吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17；所述烟气进口和第一烟气出口连通所述吸附区，所述第一空气进口和第二烟气出口连通所述缓冲区，所述水蒸汽进口和水蒸汽出口连通所述再生区，所述第二空气进口和空气出口连通所述冷却区。
本发明中，优选地，所述烟气进口、所述水蒸汽进口、所述第一空气进口和所述第二空气进口连通所述上转筒和下转筒中最靠近所述转轴的吸附剂装填区；所述第一烟气出口、所述水蒸汽出口、所述第二烟气出口和所述空气出口连通所述上转筒和下转筒中距离所述转轴最远的吸附剂装填区，使各种介质从所述上转筒和下转筒的内侧进入，经过整个所述吸附剂装填区后从所述上转筒和下转筒的外侧排出。所述各种介质是指用于CO2连续吸附的含CO2烟气、水蒸汽、空气。
本发明中，优选地，所述第二烟气出口连通所述烟气进口，以将所述第二烟气出口排出的未净化烟气重新进行吸附。
本发明提供的所述旋转式吸附系统中，所述上底板和下顶板设置为固定，所述上转筒和下转筒设置为转动，所述上转筒和下转筒转动时，使所述上转筒和下转筒的内部空间划分出的多个相互隔离的区域依次循环地连通吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17，对应的所述上转筒和下转筒的内部空间成为吸附段、缓冲段、再生段和冷却段，相应地循环进行吸附剂的吸附、缓冲、再生和冷却。
本发明中，所述上转筒和下转筒的结构为封闭的。如图1所示，优选地，所述上转筒包括上转筒盖24、上转筒底板25、套在转轴外的上中心轴筒26和设置在所述上转筒的外侧的第一水密封构件4；所述下转筒包括下转筒顶板27、下转筒底盖28、套在转轴外的下中心轴筒29和设置在所述下转筒的外侧的第二水密封构件19。第一水密封构件4和第二水密封构件19用于防止进行CO2吸附过程中，所述上转筒和下转筒内的烟气外泄到本发明的系统外。上转筒底板25和下转筒顶板27可以是网状结构，用于防止吸附剂的掉落，优选上转筒底板25和下转筒顶板27的网状结构的网眼直径小于吸附剂的平均粒径，例如可以小于0.5cm，但不影响与所述上底板和下顶板上布置的水蒸汽进口6、水蒸汽出口7、烟气进口8、第一烟气出口9、第一空气进口10、第二烟气出口11、第二空气进口12和空气出口13的连通，以及烟气、水蒸汽和空气的顺畅通过。所述上底板与所述上转筒之间可以在第一水密封构件4的位置密封连接，所述下顶板与所述下转筒之间可以在第二水密封构件19的位置密封连接。所述上转筒和下转筒的最大外直径可以是如图1所示，第一水密封构件4和第二水密封构件19的外沿的直径。
本发明中，如图2所示，在所述上转筒和下转筒的内部设置装填吸附剂。通过所述挡板隔离出多层环形的吸附剂装填区。优选地，多层所述挡板均与所述转轴为同轴线设置，并且多层所述挡板之间为相互平行且等间距设置。
本发明中，优选地，所述上转筒和下转筒为同外直径设置，所述上转筒或下转筒的最大外直径为1-10m，所述上转筒或下转筒的高为所述上转筒或下转筒的最大外直径的20-50％。
本发明中，优选地，相邻的所述挡板之间的间距为所述上转筒或下转筒的最大外直径的10-25％。
本发明中，如图2和3所示，优选地，在所述上转筒中，所述挡板均仅接触所述上转筒盖或上转筒底板，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述上转筒盖或所述上转筒底板。
优选地，在所述下转筒中，所述挡板均仅接触所述下转筒顶板或下转筒底盖，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述下转筒顶板或下转筒底盖。
优选地，所述挡板的高度为所述上转筒或上转筒的高度的50-80％。
本发明中，在所述上转筒和下转筒内设置的多层所述挡板并不隔断所述上转筒和下转筒的内部空间，而是所述挡板的一端留出可以各种介质通过的通道。上述设置，可以将所述吸附剂装填区分隔形成“S”型的介质通道，使通入的各种介质更充分地与吸附剂接触，更好地进行吸附、缓冲、再生和冷却。
本发明中，所述系统还包括电动机1，以及连接所述电动机和所述转轴的一端的联轴器2。所述联轴器用于将所述电动机输出的动力传送给所述转轴以转动。
本发明中，所述系统还包括将所述再生区排出的夹带脱附出CO2的水蒸汽进行冷凝气液分离装置，以得到高纯度的CO2产品。
本发明第二方面提供一种CO2连续吸附的方法，包括将含CO2的烟气通入本发明的CO2连续旋转式吸附系统：
转轴3带动在吸附剂装填区装填有吸附剂的上转筒22和下转筒23旋转，使在所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域经过固定设置的上底板20和下顶板21中的吸附区14、缓冲区15、再生区16和冷却区17时，依次连通烟气进口8和第一烟气出口9、第一空气进口10和第二烟气出口11、水蒸汽进口6和水蒸汽出口7、第二空气进口12和空气出口13，使所述区域循环进行CO2吸附、吸附剂缓冲、吸附剂再生、吸附剂冷却。
本发明中，所述烟气进口8和第一烟气出口9、第一空气进口10和第二烟气出口11、水蒸汽进口6和水蒸汽出口7、第二空气进口12和空气出口13，分别开设在固定的上底板和下顶板上。并且所述烟气进口8、第一空气进口10、水蒸汽进口6和第二空气进口12都连通所述上转筒和下转筒中最靠近所述转轴的吸附剂装填区，而所述第一烟气出口9、第二烟气出口11、水蒸汽出口7和空气出口13都连通所述上转筒和下转筒中最远离所述转轴的吸附剂装填区。可以使通入所述上转筒和下转筒的各种介质能够经过整个吸附剂装填区，更好地完成CO2的吸附。
本发明中，优选地，所述旋转的速率为0.6-6°/min。
优选地，所述吸附剂选自活性炭、沸石分子筛、复合型离子交换树脂和金属有机框架材料(MOF)中的至少一种；吸附温度为20-60℃，吸附压力为0.1-0.5MPa；缓冲温度为20-60℃，缓冲压力为0.1-0.5MPa；再生温度为90-150℃，再生压力为0.1-0.5MPa；冷却温度为20-60℃。本申请中再生温度和再生压力是指用于再生的水蒸汽的温度和压力。
本发明中，所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域随所述上转筒和下转筒的转动经过所述吸附区、缓冲区、再生区和冷却区时，所述上转筒和下转筒内的吸附剂相应地成为吸附段、缓冲段、再生段和冷却段。进行本发明的CO2连续吸附的方法时，加入的含CO2的烟气的量可以根据实际处理要求确定，可以优选相对于所述吸附段中装填的吸附剂总体积确定，含CO2的烟气通入所述吸附段的体积空速为1-50h-1，优选为10-40h-1。
本发明中，使用的吸附剂均为已知物质，如活性炭，可以商购获得。优选采用颗粒形状，平均粒径优选为0.5-1cm。
结合图1-3说明本发明的CO2连续吸附。
1)将含CO2的烟气从烟气进口8进入上转筒22和下转筒23。烟气首先进入最靠近转轴3的吸附剂装填区，然后在多个挡板5交错布置而隔离形成的“S”型介质通道中，按照从上转筒22和下转筒23的内侧到上转筒22和下转筒23的外侧的顺序，经过上转筒22和下转筒23中整个吸附剂装填区装填的吸附剂，然后净化的气体经第一烟气出口9进入烟囱内排入大气。同时吸附了CO2的吸附剂随转轴3的旋转转出吸附区14，不与烟气进口8和第一烟气出口9连通，而转入缓冲区15；吸附条件为：吸附温度为20-60℃，吸附压力为0.1-0.5MPa；
2)在缓冲区15内，吸附剂与第一空气进口10、第二烟气出口11连通。空气通过第一空气进口10进入上转筒22和下转筒23的最内侧的吸附剂装填区，再经过整个吸附剂装填区装填的吸附剂，吹扫吸附剂夹带的部分未净化烟气通过第二烟气出口11排出，汇入烟气进口8重新进行吸附。同时经过缓冲区的吸附剂随转轴3的旋转转出缓冲区15，不与第一空气进口10、第二烟气出口11连通，而转入再生区16；缓冲条件为：缓冲温度为20-60℃，缓冲压力为0.1-0.5MPa。
3)在再生区16内，吸附剂与水蒸汽进口8、水蒸汽出口9连通。低压蒸汽通过水蒸汽进口8进入上转筒22和下转筒23的最内侧的吸附剂装填区，再经过整个吸附剂装填区装填的吸附剂，使得CO2从吸附剂上脱附出来，并随着水蒸汽从水蒸汽出口9一起离开再生区16。同时，从水蒸汽出口9排出的含有CO2的水蒸汽进入冷凝气液分离装置，回收得到高纯度CO2产品。再生后的吸附剂随转轴3的旋转转出再生区16，不与水蒸汽进口8、水蒸汽出口9连通，而转入冷却区17；再生时水蒸汽温度为110-150℃，压力为0.2-0.5MPa。
4)在冷却区17内，吸附剂与第二空气进口12、空气出口13连通。空气通过第二空气进口12进入上转筒22和下转筒23的最内侧的吸附剂装填区，再经过整个吸附剂装填区装填的吸附剂，对再生后的吸附剂冷却降温至30-50℃，并将吸收剂中剩余的水蒸汽带出。同时，冷却后的吸附剂随转轴3的旋转转出冷却区，不与第二空气进口12、空气出口13连通，而继续转至吸附区14进行新一轮的吸附-缓冲-再生-冷却循环。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
图1所示的CO2连续旋转式吸附系统，系统中上转筒和下转筒为同外径设置，最大外直径为100cm，上转筒和下转筒的高度为50cm。上底板和下顶板之间间距为30cm。上转筒和下转筒中设置挡板，挡板高度为40cm，相邻挡板间距为25cm。
挡板间形成的吸附剂装填区内装填吸附剂为活性炭(平均粒径约为0.5-1cm)。
转轴转动带动上转筒和下转筒以旋转速率3°/min旋转。
将压力为0.1MPa、温度为30℃、CO2含量为11体积％的烟气从烟气进口通入上述系统进行连续CO2吸附，流量为3m3/h，体积空速为10h-1，与吸附段中的吸附剂接触进行吸附反应，并通过吸附前后的CO2浓度变化判断吸附效果。
吸附温度为30℃，吸附压力为0.1MPa；
缓冲温度为60℃，缓冲压力为0.1MPa；
再生温度为150℃，再生压力为0.5MPa；
冷却温度为20℃。
脱除CO2的能耗为2.7GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为98％。
实施例2
图1所示的CO2连续旋转式吸附系统，系统中上转筒和下转筒为同外径设置，最大外直径为300cm，上转筒和下转筒的高度为120cm。上底板和下顶板之间间距为80cm。上转筒和下转筒中设置挡板，挡板高度为80cm，相邻挡板间距为50cm。
挡板间形成的吸附剂装填区内装填吸附剂为活性炭(平均粒径约为0.5-1cm)。
转轴转动带动上转筒和下转筒以旋转速率6°/min旋转。
将压力为0.1MPa、温度为25℃、CO2含量为12体积％的烟气从烟气进口通入上述系统进行连续CO2吸附，流量为10m3/h，体积空速为40h-1，与吸附段中的吸附剂接触进行吸附反应，并通过吸附前后的CO2浓度变化判断吸附效果。
吸附温度为40℃，吸附压力为0.3MPa；
缓冲温度为60℃，缓冲压力为0.3MPa；
再生温度为130℃，再生压力为0.3MPa；
冷却温度为30℃。
脱除CO2的能耗为2.8GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为95.5％。
实施例3
图1所示的CO2连续旋转式吸附系统，系统中上转筒和下转筒为同外径设置，最大外直径为1000cm，上转筒和下转筒的高度为200cm。上底板和下顶板之间间距为100cm。上转筒和下转筒中设置挡板，挡板高度为100cm，相邻挡板间距为100cm。
挡板间形成的吸附剂装填区内装填吸附剂为活性炭(平均粒径约为0.5-1cm)。
转轴转动带动上转筒和下转筒以旋转速率0.5°/min旋转。
将压力为0.11MPa、温度为40℃、CO2含量为12体积％的烟气从烟气进口通入上述系统进行连续CO2吸附，流量为30m3/h，体积空速为20h-1，与吸附段中的吸附剂接触进行吸附反应，并通过吸附前后的CO2浓度变化判断吸附效果。
吸附温度为50℃，吸附压力为0.2MPa；
缓冲温度为60℃，缓冲压力为0.2MPa；
再生温度为120℃，再生压力为0.21MPa；
冷却温度为40℃。
脱除CO2的能耗为2.8GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为94％。
对比例1
常规的吸附CO2方法。
采用固定床吸附：吸附床直径为0.3m，高度为3m，装填吸附剂(活性炭，颗粒平均粒度为0.5-1cm)。
将压力为0.11MPa、温度为40℃、CO2含量为12体积％的烟气从吸附床底部加入，流量为30m3/h，体积空速为20h-1；吸附剂吸附饱和后，切换通入水蒸汽(120℃，0.21MPa，3kg/h)进行吸附剂脱附。
脱除CO2的能耗为3GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为86％。
通过实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的装置和方法的实施例可以有效地实现提高吸附烟气中CO2的效率，收取的CO2纯度更好，同时降低吸附过程的能耗。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种CO2连续旋转式吸附系统，包括：
转轴(3)、上底板(20)、下顶板(21)、设置在所述上底板的上面的上转筒(22)和设置在所述下顶板的下面的下转筒(23)；
所述转轴串联所述上底板、下顶板、上转筒和下转筒并带动所述上转筒和下转筒转动，所述上底板和下顶板设置为固定；所述上底板和下顶板分别设置有水蒸汽进口(6)、水蒸汽出口(7)、烟气进口(8)、第一烟气出口(9)、第一空气进口(10)、第二烟气出口(11)、第二空气进口(12)和空气出口(13)；
在所述上转筒和下转筒中分别设置多层环形的挡板(5)，所述挡板沿转轴的轴向延伸，在上转筒和下转筒中分隔出多个环绕所述转轴的吸附剂装填区；
所述上转筒和下转筒中还各自沿径向设置多块密封板(18)，将所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上底板和下顶板之间相互平行且间隔设置，所述上底板和下顶板之间间距为30-100cm。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，多层所述挡板均与所述转轴为同轴线设置，并且多层所述挡板之间为相互平行且等间距设置；优选地，相邻的所述挡板之间的间距为所述上转筒或下转筒的最大外直径的10-25％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述上转筒和下转筒为同外直径设置，所述上转筒或下转筒的最大外直径为1-10m，所述上转筒或下转筒的高为所述上转筒或下转筒的最大外直径的20-50％。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述上转筒包括上转筒盖(24)、上转筒底板(25)、套在转轴外的上中心轴筒(26)和设置在所述上转筒的外侧的第一水密封构件(4)；所述下转筒包括下转筒顶板(27)、下转筒底盖(28)、套在转轴外的下中心轴筒(29)和设置在所述下转筒的外侧的第二水密封构件(19)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，在所述上转筒中，所述挡板均仅接触所述上转筒盖或上转筒底板，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述上转筒盖或所述上转筒底板；
在所述下转筒中，所述挡板均仅接触所述下转筒顶板或下转筒底盖，且相邻的两层所述挡板交错地只接触所述下转筒顶板或下转筒底盖；
所述挡板的高度为所述上转筒或上转筒的高度的50-80％。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述烟气进口、所述水蒸汽进口、所述第一空气进口和所述第二空气进口连通所述上转筒和下转筒中最靠近所述转轴的吸附剂装填区；所述第一烟气出口、所述水蒸汽出口、所述第二烟气出口和所述空气出口连通所述上转筒和下转筒中距离所述转轴最远的吸附剂装填区，使各种介质从所述上转筒和下转筒的内侧进入，经过整个所述吸附剂装填区后从所述上转筒和下转筒的外侧排出；
优选地，所述上底板和下顶板均等地划分为吸附区(14)、缓冲区(15)、再生区(16)和冷却区(17)；所述烟气进口和第一烟气出口连通所述吸附区，所述第一空气进口和第二烟气出口连通所述缓冲区，所述水蒸汽进口和水蒸汽出口连通所述再生区，所述第二空气进口和空气出口连通所述冷却区。
8.一种CO2连续吸附的方法，包括将含CO2的烟气通入权利要求1-7中任意一项所述的CO2连续旋转式吸附系统：
转轴(3)带动在吸附剂装填区装填有吸附剂的上转筒(22)和下转筒(23)旋转，使所述上转筒和下转筒的内部空间划分出多个相互隔离的区域经过固定设置的上底板(20)和下顶板(21)中的吸附区(14)、缓冲区(15)、再生区(16)和冷却区(17)时，依次连通烟气进口(8)和第一烟气出口(9)、第一空气进口(10)和第二烟气出口(11)、水蒸汽进口(6)和水蒸汽出口(7)、第二空气进口(12)和空气出口(13)，使所述区域循环进行CO2吸附、吸附剂缓冲、吸附剂再生、吸附剂冷却。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述旋转的速率为0.6-6°/min。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述吸附剂选自活性炭、沸石分子筛、复合型离子交换树脂和金属有机框架材料中的至少一种；吸附温度为20-60℃，吸附压力为0.1-0.5MPa；缓冲温度为20-60℃，缓冲压力为0.1-0.5MPa；再生温度为90-150℃，再生压力为0.1-0.5MPa；冷却温度为20-60℃。
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