CN108355462A - Co2吸附系统和co2连续吸附的方法 - Google Patents

Co2吸附系统和co2连续吸附的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及CO2吸附领域，公开了CO2吸附系统和CO2连续吸附的方法。系统包括：吸附单元、气体处理单元、脱附处理单元和转动机构；吸附单元包括筒体(1)、分布于筒体内的多个挡板(2)、筒体的上封盖(3)和下封盖(4)；筒体为两端开口的圆筒，挡板按照所述筒体的横截面的径向分布，并沿圆筒中心轴线延伸贯穿筒体，将筒体的内部空间分隔形成多个横截面为扇形且互不连通的吸附剂装填区；上封盖和下封盖分别密封圆筒的两端，上封盖和下封盖之间的筒体空间分割形成吸附段(8)、脱附段(9)和冷却段(10)；转动机构用于将筒体绕圆筒中心轴线转动，使每个吸附剂装填区依次穿过吸附段、脱附段和冷却段。能够降低能耗和提高吸附效率。

Description

CO2吸附系统和CO2连续吸附的方法
技术领域
本发明涉及CO2吸附领域，具体涉及CO2吸附系统和CO2连续吸附的方法。
背景技术
以气候变化为核心的全球环境问题日益严重，控制温室气体排放已经成为当今国际社会普遍的共识。CO2捕集、利用与封存技术(Carbon Capture,Utilization&Storage，CCUS)作为减少化石燃料温室气体排放的重要手段仍将是全球研究热点。而目前制约CCUS技术发展的一个主要瓶颈是CO2捕集成本过高，开展新的更低成本的CO2捕集技术迫在眉睫。
调研发现，溶剂法是目前最主要的CO2捕集工艺，但为了降低溶液粘度及有机胺的挥发性，溶剂法在使用过程中需要加入70％左右的水。在CO2吸收富液再生过程中，这些水同样需要加热，由此造成溶剂法碳捕集成本居高不下。
为了进一步降低碳捕集成本，以吸附法为代表的非溶剂CO2捕集法应运而生。初步能耗核算结果表明，相比于溶剂法，吸附法能耗明显降低。但吸附法在使用过程中存在实现连续吸附与再生，致使吸附、再生与冷凝操作需要频繁切换，增加了操作复杂性。
CN106823684A公开了一种节能型分离了工业烟气中二氧化碳的变温吸附系统，包括：第一吸附床(1)、第二吸附床(2)和第三吸附床(3)，所述每个吸附床带有相互独立的换热室(17)和吸附室(16)，所述换热室(17)对所述吸附室(16)加热或冷却；以及包括：可切换地与每个所述吸附室(16)或所述换热室(17)连通的热烟气供给管路(8)，可切换地与每个所述换热室(17)连通的空气供给管路(10)、可切换地与每个所述吸附室(16)连通的CO2供给与回收管路(18)。系统的操作存在吸附过程CO2出口浓度会随着吸附时间的延长而下降，吸附系统的压力降较大；并且频繁的阀门及气路切换致使操作复杂，吸附质量及产品气CO2浓度很难保持稳定。再有该系统进行吸附所达到的效果，如整个系统的能耗，装置吸附效率以及得到的CO2的浓度均未有具体的数据公开。
但是吸附CO2的现有技术一般能耗高且吸附效率低，脱附出的CO2的浓度低。需要改进的吸附烟气中CO2的方法和设备。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术吸附烟气中CO2的方法和设备存在能耗高且脱附出的CO2的浓度低、吸附效率差的问题，提供CO2吸附系统和CO2连续吸附的方法，该系统的吸附单元在转动机构的带动下可以使装填在筒体内的催化剂连续循环经历CO2吸附、CO2脱附和冷却。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种CO2吸附系统，包括：吸附单元、气体处理单元、脱附处理单元和转动机构；所述吸附单元包括筒体1、分布于筒体内的多个挡板2、筒体的上封盖3和下封盖4；
所述筒体为两端开口的圆筒，所述挡板按照所述筒体的横截面的径向分布，并沿所述圆筒中心轴线延伸贯穿所述筒体，将所述筒体的内部空间分隔形成多个横截面为扇形且互不连通的吸附剂装填区；
所述上封盖和下封盖分别密封所述圆筒的两端，且在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的吸附区5、脱附区6和冷却区7，将所述上封盖和下封盖之间的筒体空间分割形成吸附段8、脱附段9和冷却段10；
所述转动机构用于将所述筒体绕圆筒中心轴线转动，使每个吸附剂装填区依次穿过所述吸附段、脱附段和冷却段；
所述气体处理单元通过所述上封盖和下封盖的吸附区和冷却区连通所述筒体，用于将含CO2的烟气通入所述筒体内，与吸附剂相接触以脱除烟气中的CO2；
所述脱附处理单元通过所述上封盖和下封盖的脱附区连通所述筒体，用于将吸附了CO2的待生吸附剂进行脱附处理。
优选地，所述挡板的数量至少为2，所述吸附剂装填区的数量至少为3。
优选地，所述吸附段包含至少3个所述吸附剂装填区，所述脱附段包含至少3个所述吸附剂装填区，所述冷却段包含至少3个所述吸附剂装填区。
优选地，所述吸附段占筒体空间的50-95体积％，所述脱附段占筒体空间的50-95体积％，所述冷却段占筒体空间的50-95体积％。
优选地，所述上封盖的吸附区设置烟气入口11，所述上封盖的脱附区设置脱附蒸汽出口14，所述上封盖的冷却区设置尾气出口16；所述下封盖的吸附区设置净气出口12，所述下封盖的脱附区设置蒸汽入口13，所述下封盖的冷却区设置冷却介质入口15。
优选地，所述气体处理单元包括冷却器和分离器，用于将来自所述净气出口的部分干净烟气进行降温并分离出水分后，混入可选的空气再通入所述冷却介质入口。
优选地，所述气体处理单元还包括连通所述尾气出口的杂质排放设备。
优选地，所述脱附处理单元蒸汽冷却器和气液分离器，用于将来自脱附蒸汽出口的脱附蒸汽进行冷却和气液分离，得到CO2和冷凝水。
优选地，在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的第一缓冲区a1、第二缓冲区a2和第三缓冲区a3。
优选地，在所述上封盖和下封盖之间的筒体空间中分割出相应的缓冲段；所述缓冲段的总体积占筒体空间的5-20体积％。
优选地，所述上封盖和下封盖为固定，所述筒体相对于所述上封盖和下封盖进行所述转动；所述上封盖和下封盖与所述筒体之间还设置密封结构。
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吸附系统；
该系统包括的具有多个互不连通的吸附剂装填区的筒体连续转动，使所述吸附剂装填区内装填的吸附剂依次与含CO2的烟气、水蒸汽、冷却介质循环接触，分别进行CO2吸附、CO2脱附和冷却，得到干净烟气并循环利用所述吸附剂。
通过上述技术方案，本发明提供的CO2吸附系统中包括由转动机构带动的筒体，随着筒体的转动，装填在筒体内的互不连通的吸附剂装填区中的吸附剂可以循环地依次进行CO2吸附、CO2脱附和冷却，不仅实现吸附剂在一个装置内连续工作，系统更简洁紧凑，而且能够降低能耗和提高吸附效率。
附图说明
图1是本发明提供的CO2吸附系统的示意图。
附图标记说明
1、筒体 2、挡板 3、上封盖
4、下封盖 5、吸附区 6、脱附区
7、冷却区 8、吸附段 9、脱附段
10、冷却段 11、烟气入口 12、净气出口
13、蒸汽入口 14、脱附蒸汽出口 15、冷却介质入口
16、尾气出口 17、中心圆筒
a1、第一缓冲区 a2、第二缓冲区 a3、第三缓冲区
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。
本发明第一方面提供一种CO2吸附系统，如图1所示，包括：吸附单元、气体处理单元、脱附处理单元和转动机构；所述吸附单元包括筒体1、分布于筒体内的多个挡板2、筒体的上封盖3和下封盖4；
所述筒体为两端开口的圆筒，所述挡板按照所述筒体的横截面的径向分布，并沿所述圆筒中心轴线延伸贯穿所述筒体，将所述筒体的内部空间分隔形成多个横截面为扇形且互不连通的吸附剂装填区；
所述上封盖和下封盖分别密封所述圆筒的两端，且在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的吸附区5、脱附区6和冷却区7，将所述上封盖和下封盖之间的筒体空间分割形成吸附段8、脱附段9和冷却段10；
所述转动机构用于将所述筒体绕圆筒中心轴线转动，使每个吸附剂装填区依次穿过所述吸附段、脱附段和冷却段；
所述气体处理单元通过所述上封盖和下封盖的吸附区和冷却区连通所述筒体，用于将含CO2的烟气通入所述筒体内，与吸附剂相接触以脱除烟气中的CO2；
所述脱附处理单元通过所述上封盖和下封盖的脱附区连通所述筒体，用于将吸附了CO2的待生吸附剂进行脱附处理。
本发明提供的上述系统，可以通过所述筒体的转动，使在所述筒体内部所分隔出的吸附剂填装区内装填的吸附剂，随着所述筒体转动的过程循环连续地进行CO2吸附、CO2脱附和冷却，连续进行吸附烟气中的CO2。
本发明中，通过设置的所述挡板可以将所述筒体的内部空间进行分隔。分隔出的每个所述吸附剂装填区都是两端开口，可以与所述上封盖和下封盖连通，使吸附气体、脱附水蒸汽或冷却介质可以从所述吸附剂装填区穿过。优选地，所述挡板的数量至少为2，所述吸附剂装填区的数量至少为3。所述吸附剂装填区内吸附剂的装填量为50-95体积％。吸附剂可以是无机吸附剂和/或有机吸附剂。可以是已知物质，商购获得，例如分子筛吸附剂。
本发明中，如上所述，筒体的上封盖和下封盖上均分别设置吸附区、脱附区和冷却区，并且上封盖的吸附区、脱附区和冷却区分别与下封盖的吸附区、脱附区和冷却区对应设置。上封盖和下封盖分别设置密封所述圆筒的两端，从而将上封盖和下封盖之间的所述筒体的内部空间进行分割，形成虚拟存在的连通所述上封盖和下封盖的吸附段、脱附段和冷却段。优选地，所述吸附段包含至少3个所述吸附剂装填区，所述脱附段包含至少2个所述吸附剂装填区，所述冷却段包含至少2个所述吸附剂装填区。所述吸附段、脱附段和冷却段可以作为完成CO2连续吸附的不同工作段。
本发明中，所述上封盖和下封盖优选为固定。多个所述吸附剂装填区由于随着所述筒体的转动而转动，可以穿过所述吸附段、脱附段和冷却段，从而可以在不同的工作段中完成CO2吸附、CO2脱附和吸附剂的冷却。优选地，所述吸附段占筒体空间的50-95体积％，所述脱附段占筒体空间的50-95体积％，所述冷却段占筒体空间的50-95体积％。所述筒体空间即所述上封盖和下封盖之间的筒体的内部空间。
本发明中，所述筒体的尺寸可以根据需要处理的含有CO2的烟气的进料量确定，一般可以所述筒体的直径为0.2-5m，所述筒体的直径和高度的比为(0.1-5)：1。也可以根据需要布置多个所述筒体。
本发明中，所述筒体可以按照中心轴线垂直地平面的方式放置。优选在所述筒体的两端设置具有网眼的拦网，以防止所述吸附剂装填区内装填的吸附剂的脱落。
本发明中，所述上封盖和下封盖为固定不动，可以用于设置各种连接的接口。优选地，所述上封盖的吸附区设置烟气入口11，所述上封盖的脱附区设置脱附蒸汽出口14，所述上封盖的冷却区设置尾气出口16；所述下封盖的吸附区设置净气出口12，所述下封盖的脱附区设置蒸汽入口13，所述下封盖的冷却区设置冷却介质入口15。
本发明中，所述气体处理单元用于连接烟气。优选地，所述气体处理单元包括冷却器和分离器，用于将来自所述净气出口的部分干净烟气进行降温并分离出水分后，混入可选的空气再通入所述冷却介质入口。
优选地，所述气体处理单元还包括连通所述尾气出口的杂质排放设备。
本发明中，所述脱附处理单元用于连接水蒸汽，并实现吸附剂的脱附。优选地，所述脱附处理单元蒸汽冷却器和气液分离器，用于将来自脱附蒸汽出口的脱附蒸汽进行冷却和气液分离，得到CO2和冷凝水。
本发明中，所述吸附单元还可以包括在所述吸附段、脱附段和冷却段之间设置缓冲区，进一步提高CO2脱附效率，实现降低能耗。优选地，在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的第一缓冲区a1、第二缓冲区a2和第三缓冲区a3。其中，所述第一缓冲区介于所述吸附区和所述脱附区之间，所述第二缓冲区介于所述脱附区和所述冷却区之间，所述第三缓冲区介于所述冷却区和所述吸附区之间。
因而相应地，在所述上封盖和下封盖之间的筒体空间中分割出相应的缓冲段。可以相应地分割出所述吸附段和所述脱附段之间的第一缓冲段，所述所述脱附段和所述冷却段之间的第二缓冲段，所述冷却段和所述吸附段之间的第三缓冲段。优选地，缓冲段的总体积占筒体空间的5-10体积％。
本发明中，优选地，所述吸附单元包括多个体积相同的所述吸附剂装填区。如前所述，所述吸附单元中的所述吸附段、第一缓冲段、冷却段、第二缓冲段、脱附段、第三缓冲段可以各自包含若干个所述吸附剂装填区，具体数量不限，只要在筒体空间中的体积占比满足前述限定即可。第一缓冲段、第二缓冲段和第三缓冲段之间比例可以依据实际分离效果确定。例如可以是第一缓冲段占缓冲段总体积的30-50％，第二缓冲段占缓冲段总体积的25-30％和第三缓冲段占缓冲段总体积的25-30％。
本发明中，所述缓冲段用于隔离相邻的工作段(吸附段、冷却段、脱附段)，如第一缓冲段隔离所述吸附段和脱附段，第二缓冲段隔离所述脱附段和冷却段，所述第三缓冲段隔离所述脱附段和吸附段，实现相邻工作段内流动的介质的有效隔离。
本发明中，所述转动机构仅用于将所述筒体进行转动。优选地，所述上封盖和下封盖为固定，所述筒体相对于所述上封盖和下封盖进行所述转动；所述上封盖和下封盖与所述筒体之间还设置密封结构。所述转动机构可以是转轮传动或者皮带传动。
本发明中，还可以在所述筒体的中心设置用于固定所述挡板的中心圆筒17。所述中心圆筒与所述筒体为同中心轴线设置。
本发明第二方面提供一种CO2连续吸附的方法，如图1所示，包括将含CO2的烟气通入本发明的CO2吸附系统；
该系统包括的具有多个互不连通的吸附剂装填区的筒体连续转动，使所述吸附剂装填区内装填的吸附剂依次与含CO2的烟气、水蒸汽、冷却介质循环接触，分别进行CO2吸附、CO2脱附和冷却，得到干净烟气并循环利用所述吸附剂。
本发明中，所述筒体转动的速率可以与烟气的进料量、进行CO2的效率进行匹配，例如可以是5-100r/h。
本发明中，进行CO2吸附的条件可以包括压力为0.1-0.5MPa，温度为20-60℃。
本发明中，进行CO2脱附的条件可以包括压力为0.1-0.5MPa，温度为80-130℃。
本发明中，进行冷却的条件可以包括压力为0.1-0.5MPa，温度为20-60℃。所述冷却介质可以使用所述气体处理单元得到的脱除了CO2的干净气及空气等。
本发明中，含CO2的烟气的压力为0.1-0.5MPa，温度为20-60℃，CO2含量为5-30体积％。
本发明中，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。
如图1所示，含CO2的烟气通过烟气入口11通入本发明的CO2吸附系统，与吸附段8的吸附剂接触，进行CO2吸附，从净气出口12排出的气体可以进入连接的气体处理单元，分离水分和干净烟气，干净烟气可以通入冷却介质入口15用于冷却吸附剂；吸附了CO2的待生吸附剂随筒体1转动进入脱附段9，从蒸汽入口13通入的水蒸汽与待生吸附剂接触进行CO2脱附，从脱附蒸汽出口14排出含有CO2的水蒸汽，可以进入连接的脱附处理单元，分离得到CO2和冷凝水；脱附了CO2的吸附剂(脱附剂)随筒体1转动进入冷却段10，从冷却介质入口15通入例如空气将所述脱附剂进行冷却，完成冷却后的气体从尾气出口16排出，脱附剂冷却为再生剂再次随筒体1转动。连通烟气入口11，循环进行CO2吸附。其中，在从吸附段8到脱附段9，吸附剂还经过第一缓冲段，从脱附段9到冷却段10，吸附剂还经过第二缓冲段，从冷却段10到吸附段8之间，吸附剂还经过第三缓冲段。但在缓冲段均无外接管线。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本发明图1所示的CO2吸附系统中，筒体为直径1m，高度为0.8m的两端开口的圆筒，内部设置19块挡板，将筒体内部空间分隔为20个吸附剂装填区。
上封盖和下封盖设置吸附区、脱附区、冷却区，以及缓冲区a1、a2和a3，形成的吸附段占40体积％，脱附段占20体积％，冷却段占20体积％，缓冲段总体积占20体积％。
吸附段包含8个吸附剂装填区，脱附段包含4个吸附剂装填区，冷却段包含4个吸附剂装填区，缓冲段包含4个吸附剂装填区(其中，a1包含2个，a2包含1个，a3包含1个)。
筒体两端设置拦网，网眼直径为4mm。
吸附剂(分子筛吸附剂，颗粒平均粒度为0.5-1cm)均匀装填在吸附剂装填区内，装填量为95体积％。
将压力为0.1MPa、温度为30℃、CO2含量为11体积％的烟气从上封盖的吸附区设置的烟气入口通入筒体，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。
筒体转动速率为6r/h。
水蒸汽(140℃，0.4MPa，1kg/h)从下封盖的脱附区设置的蒸汽入口通入筒体，与脱附段中的待生剂接触进行脱附反应，出口水蒸汽与CO2混合物冷凝后得到产品CO2气体。
将气体处理单元中的分离器得到的干净气从下封盖的冷却区设置的冷却介质入口通入筒体，与冷却段中的脱附剂接触进行冷却。
冷却段排出的杂质从上封盖的冷却区设置的尾气出口排出。
脱除CO2的能耗为2.5GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为95％。
实施例2
本发明图1所示的CO2吸附系统中，筒体为直径2m，高度为1m的两端开口的圆筒，内部设置17块挡板，将筒体内部空间分隔为18个吸附剂装填区。
上封盖和下封盖设置吸附区、脱附区和冷却区，形成的吸附段占50体积％，脱附段占20体积％，冷却段占15体积％，缓冲段总体积占15体积％。
吸附段包含8个吸附剂装填区，脱附段包含3个吸附剂装填区，冷却段包含3个吸附剂装填区，缓冲段包含4个吸附剂装填区(其中，a1包含2个，a2包含1个，a3包含1个)。
筒体两端设置拦网，网眼直径为5mm。
吸附剂(有机胺改性分子筛，颗粒平均粒度为0.8-1cm)均匀装填在吸附剂装填区内，装填量为75体积％。
将压力为0.1MPa、温度为25℃、CO2含量为12体积％的烟气从上封盖的吸附区设置的烟气入口通入筒体，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。
筒体转动速率为5r/h
水蒸汽(140℃，0.4MPa，3kg/h)从下封盖的脱附区设置的蒸汽入口通入筒体，与脱附段中的待生剂接触进行脱附反应，出口水蒸汽与CO2混合物冷凝后得到产品CO2气体。
将气体处理单元中的分离器得到的干净气从下封盖的冷却区设置的冷却介质入口通入筒体，与冷却段中的脱附剂接触进行冷却。
冷却段排出的杂质从上封盖的冷却区设置的尾气出口排出。
脱除CO2的能耗为2.45GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为93.8％。
实施例3
本发明图1所示的CO2吸附系统中，筒体为直径3m，高度为2m的两端开口的圆筒，内部设置23块挡板，将筒体内部空间分隔为24个吸附剂装填区。
上封盖和下封盖设置吸附区、脱附区和冷却区，形成的吸附段占45体积％，脱附段占20体积％，冷却段占15体积％，缓冲段总体积占20体积％。
吸附段包含11个吸附剂装填区，脱附段包含4个吸附剂装填区，冷却段包含3个吸附剂装填区，缓冲段包含6个吸附剂装填区(其中，a1包含2个，a2包含2个，a3包含2个)。
筒体两端设置拦网，网眼直径为5mm。
吸附剂(有机胺改性分子筛，颗粒平均粒度为0.8-1cm)均匀装填在吸附剂装填区内，装填量为50体积％。
将压力为0.11MPa、温度为40℃、CO2含量为12体积％的烟气从上封盖的吸附区设置的烟气入口通入筒体，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。
筒体转动速率为8r/h。
水蒸汽(150℃，0.5MPa，3kg/h)从下封盖的脱附区设置的蒸汽入口通入筒体，与脱附段中的待生剂接触进行脱附反应，出口水蒸汽与CO2混合物冷凝后得到产品CO2气体。
将气体处理单元中的分离器得到的干净气从下封盖的冷却区设置的冷却介质入口通入筒体，与冷却段中的脱附剂接触进行冷却。
冷却段排出的杂质从上封盖的冷却区设置的尾气出口排出。
脱除CO2的能耗为2.2GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为95.5％。
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(分子筛吸附剂，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(150℃，0.5MPa，3kg/h)进行吸附剂脱附。
脱除CO2的能耗为2.8GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为85％。
对比例2
与本发明图1所示的CO2吸附系统相似的系统，不设置缓冲区和缓冲段，筒体为直径3m，高度为2m的两端开口的圆筒，内部设置23块挡板，将筒体内部空间分隔为24个吸附剂装填区。
上封盖和下封盖设置吸附区、脱附区和冷却区，形成的吸附段占50体积％，脱附段占30体积％，冷却段占20体积％。
吸附段包含12个吸附剂装填区，脱附段包含7个吸附剂装填区，冷却段包含5个吸附剂装填区。
筒体两端设置拦网，网眼直径为5mm。
吸附剂(有机胺改性分子筛，颗粒平均粒度为0.8-1cm)均匀装填在吸附剂装填区内，装填量为50体积％。
将压力为0.11MPa、温度为40℃、CO2含量为12体积％的烟气从上封盖的吸附区设置的烟气入口通入筒体，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。
筒体转动速率为8r/h。
水蒸汽(150℃，0.5MPa，3kg/h)从下封盖的脱附区设置的蒸汽入口通入筒体，与脱附段中的待生剂接触进行脱附反应，出口水蒸汽与CO2混合物冷凝后得到产品CO2气体。
将气体处理单元中的分离器得到的干净气从下封盖的冷却区设置的冷却介质入口通入筒体，与冷却段中的脱附剂接触进行冷却。
冷却段排出的杂质从上封盖的冷却区设置的尾气出口排出。
脱除CO2的能耗为2.8GJ/t CO2，得到的CO2的纯度为84.5％。
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。
对比例2未设置缓冲段，烟气脱附CO2的能耗和收取的CO2纯度都不如实施例。
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 (11)

1.一种CO2吸附系统，包括：吸附单元、气体处理单元、脱附处理单元和转动机构；
所述吸附单元包括筒体(1)、分布于筒体内的多个挡板(2)、筒体的上封盖(3)和下封盖(4)；
所述筒体为两端开口的圆筒，所述挡板按照所述筒体的横截面的径向分布，并沿所述圆筒中心轴线延伸贯穿所述筒体，将所述筒体的内部空间分隔形成多个横截面为扇形且互不连通的吸附剂装填区；
所述上封盖和下封盖分别密封所述圆筒的两端，且在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的吸附区(5)、脱附区(6)和冷却区(7)，将所述上封盖和下封盖之间的筒体空间分割形成吸附段(8)、脱附段(9)和冷却段(10)；
所述转动机构用于将所述筒体绕圆筒中心轴线转动，使每个吸附剂装填区依次穿过所述吸附段、脱附段和冷却段；
所述气体处理单元通过所述上封盖和下封盖的吸附区和冷却区连通所述筒体，用于将含CO2的烟气通入所述筒体内，与吸附剂相接触以脱除烟气中的CO2；
所述脱附处理单元通过所述上封盖和下封盖的脱附区连通所述筒体，用于将吸附了CO2的待生吸附剂进行脱附处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述挡板的数量至少为2，所述吸附剂装填区的数量至少为3。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述吸附段包含至少3个所述吸附剂装填区，所述脱附段包含至少2个所述吸附剂装填区，所述冷却段包含至少2个所述吸附剂装填区。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述吸附段占筒体空间的50-95体积％，所述脱附段占筒体空间的50-95体积％，所述冷却段占筒体空间的50-95体积％。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上封盖的吸附区设置烟气入口(11)，所述上封盖的脱附区设置脱附蒸汽出口(14)，所述上封盖的冷却区设置尾气出口(16)；所述下封盖的吸附区设置净气出口(12)，所述下封盖的脱附区设置蒸汽入口(13)，所述下封盖的冷却区设置冷却介质入口(15)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述气体处理单元包括冷却器和分离器，用于将来自所述净气出口的部分干净烟气进行降温并分离出水分后，混入可选的空气再通入所述冷却介质入口。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述气体处理单元还包括连通所述尾气出口的杂质排放设备。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述脱附处理单元蒸汽冷却器和气液分离器，用于将来自脱附蒸汽出口的脱附蒸汽进行冷却和气液分离，得到CO2和冷凝水。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述上封盖和下封盖上设置上、下相对应的第一缓冲区(a1)、第二缓冲区(a2)和第三缓冲区(a3)；优选地，在所述上封盖和下封盖之间的筒体空间中分割出相应的缓冲段；所述缓冲段的总体积占筒体空间的5-20体积％。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上封盖和下封盖为固定，所述筒体相对于所述上封盖和下封盖进行所述转动；所述上封盖和下封盖与所述筒体之间还设置密封结构。
11.一种CO2连续吸附的方法，包括将含CO2的烟气通入权利要求1-10中任意一项所述的CO2吸附系统；
该系统包括的具有多个互不连通的吸附剂装填区的筒体连续转动，使所述吸附剂装填区内装填的吸附剂依次与含CO2的烟气、水蒸汽、冷却介质循环接触，分别进行CO2吸附、CO2脱附和冷却，得到干净烟气并循环利用所述吸附剂。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111375292A (zh) * 2018-12-31 2020-07-07 中国石油化工股份有限公司 一种高纯度气体制取装置
CN113813742A (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 浙江和氧气体科技有限公司 一种低供氧间隔的医用制氧机
CN113828113A (zh) * 2021-09-02 2021-12-24 中国华能集团有限公司 烟气净化系统
CN114797456A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 博爱金隅水泥有限公司 一种水泥窑尾烟气深度脱硝脱氨系统
WO2024044127A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Rotary bed for direct capture of co 2 from air and method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2723015Y (zh) * 2004-08-23 2005-09-07 河北中环环保设备有限公司 低沸点气体回收及再利用的装置
CN203591682U (zh) * 2013-11-25 2014-05-14 青岛华世洁环保科技有限公司 一种蜂窝活性炭吸附转轮
US20160166978A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 Industrial Technology Research Institute Co2 adsorption and recovery system and method
CN206730800U (zh) * 2017-05-24 2017-12-12 潍坊天洁环保科技有限公司 改进的废气吸附浓缩装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2723015Y (zh) * 2004-08-23 2005-09-07 河北中环环保设备有限公司 低沸点气体回收及再利用的装置
CN203591682U (zh) * 2013-11-25 2014-05-14 青岛华世洁环保科技有限公司 一种蜂窝活性炭吸附转轮
US20160166978A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 Industrial Technology Research Institute Co2 adsorption and recovery system and method
CN206730800U (zh) * 2017-05-24 2017-12-12 潍坊天洁环保科技有限公司 改进的废气吸附浓缩装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111375292A (zh) * 2018-12-31 2020-07-07 中国石油化工股份有限公司 一种高纯度气体制取装置
CN111375292B (zh) * 2018-12-31 2021-05-04 中国石油化工股份有限公司 一种高纯度气体制取装置
US11958011B2 (en) 2018-12-31 2024-04-16 China Petroleum & Chemical Corporation Separation device and separation method
CN113828113A (zh) * 2021-09-02 2021-12-24 中国华能集团有限公司 烟气净化系统
WO2023029408A1 (zh) * 2021-09-02 2023-03-09 中国华能集团有限公司 烟气净化系统
CN113813742A (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 浙江和氧气体科技有限公司 一种低供氧间隔的医用制氧机
CN113813742B (zh) * 2021-10-25 2023-12-29 浙江和氧气体科技有限公司 一种低供氧间隔的医用制氧机
CN114797456A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 博爱金隅水泥有限公司 一种水泥窑尾烟气深度脱硝脱氨系统
CN114797456B (zh) * 2022-04-28 2023-09-29 博爱金隅水泥有限公司 一种水泥窑尾烟气深度脱硝脱氨系统
WO2024044127A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Rotary bed for direct capture of co 2 from air and method thereof

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