CN114225669A - 吸收塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸收塔，吸收塔包括壳体、雾化装置和分离装置，壳体具有进气口和出气口；雾化装置设在壳体内并限定出吸收室，吸收室与进气口和出气口连通，雾化装置用于将吸收剂雾化；分离装置设在吸收室内部，分离装置一端与进气口连通，分离装置另一端贯穿雾化装置并与出气口连通，分离装置用于将二氧化碳分离至吸收室内。本发明的吸收塔通过雾化装置和分离装置的设置，使原料气中的二氧化碳经过分离装置分离后进入吸收室内，进入吸收室内的二氧化碳立刻被雾化装置喷淋下的吸收剂吸收，增加了二氧化碳分离速率，同时雾化装置将吸收剂雾化，增加了吸收剂和二氧化碳的接触面积，提高了吸收剂吸收二氧化碳的速率。

Description

吸收塔

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种吸收塔。

背景技术

常规的燃烧前碳捕集工艺采用变换工艺将合成气中的一氧化碳转换为二氧化碳和氢气（变换气），变换气再进入二氧化碳吸收塔进行碳捕集。

相关技术中，常用的吸收塔多为填料塔或板式塔，变换气从塔的中下部进入上行与塔中部的半贫液（胺液）逆流接触完成二氧化碳的部分吸收，变换气中残余的二氧化碳在塔的上部与再生后的贫液（胺液）再进行二次吸收。但这种吸收塔的变换气是全流量通过塔体的流通面，为保证好的吸收效果，需要较大尺寸的吸收塔，而且变换气中杂质气体影响二氧化碳的总占比，因此所需要的半贫液和贫液吸收剂循环量就较大，这就造成了相应的机泵功耗较大，进而后续的系统容量也较大，使得整体燃烧前碳捕集工艺的能耗和设备投资较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种吸收剂用量少、捕集率高，且设备尺寸小、能耗和投资更低的吸收塔。

本发明实施例的吸收塔包括壳体、雾化装置和分离装置，所述壳体具有进气口和出气口；所述雾化装置设在所述壳体内并限定出吸收室，所述吸收室与所述进气口和所述出气口连通，所述雾化装置用于将吸收剂雾化；所述分离装置设在所述吸收室内部，所述分离装置一端与所述进气口连通，所述分离装置另一端贯穿所述雾化装置并与所述出气口连通，所述分离装置用于将二氧化碳分离至所述吸收室内。

本发明实施例的吸收塔通过雾化装置和分离装置的设置，使原料气中的二氧化碳经过分离装置分离后进入吸收室内，进入吸收室内的二氧化碳立刻被雾化装置喷淋下的吸收剂吸收，使分离装置内外的二氧化碳浓度始终保持一定得到差值，增加了二氧化碳分离速率，即增加了二氧化碳的捕集率，同时雾化装置将吸收剂雾化，增加了吸收剂和二氧化碳的接触面积，提高了吸收剂吸收二氧化碳的速率，使较少的吸收剂即可完成对二氧化碳的吸收，减少了吸收剂的用量和吸收塔的容积，降低了吸收塔的尺寸和能耗。

在一些实施例中，所述雾化装置包括第一雾化装置和第二雾化装置，所述第一雾化装置设置在所述第二雾化装置下方，所述吸收室包括第一吸收室和第二吸收室，所述第一雾化装置限定出所述第一吸收室，所述第二雾化装置限定出所述第二吸收室。

在一些实施例中，所述第一雾化装置包括第一分布器和第一隔板，所述第一分布器设在所述第一隔板的上方，所述第一分布器、所述第一隔板和所述壳体组成的腔体构成所述第一吸收室；所述第二雾化装置包括第二分布器和第二隔板，所述第二分布器设置在所述第二隔板的上方，所述第二分布器、所述第二隔板和所述壳体组成的腔体构成所述第二吸收室。

在一些实施例中，所述第一雾化装置还包括第一进液口、第一排液口和第一雾化喷嘴，所述第一进液口与所述第一分布器连通，所述第一雾化喷嘴设在所述第一分布器上并位于所述第一吸收室内，所述第一排液口与所述第一吸收室连通，且所述第一排液口临近所述第一隔板；所述第二雾化装置还包括第二进液口、第二排液口和第二雾化喷嘴，所述第二进液口与所述第二分布器连通，所述第二雾化喷嘴设在所述第二分布器上并位于所述第二吸收室内，所述第二排液口与所述第二吸收室连通，且所述第二排液口邻近所述第二隔板。

在一些实施例中，所述第一雾化喷嘴和所述第二雾化喷嘴均为多个，多个所述第一雾化喷嘴在所述第一分布器上均匀分布，多个所述第二雾化喷嘴在所述第二分布器上均匀分布。

在一些实施例中，所述分离装置包括第一分离装置和第二分离装置，所述第一分离装置位于所述第一吸收室内，所述第二分离装置位于第二吸收室内，所述第一分离装置的第一端贯穿所述第一隔板并于所述进气口连通，所述第一分离装置的第二端贯穿所述第一分布器和第二隔板并与所述第二分离装置的第一端连通，所述第二分离装置的第二端贯穿所述第二分布器并于所述出气口连通。

在一些实施例中，所述第一分离装置和所述第二分离装置均为膜分离管。

在一些实施例中，所述膜分离管为多个，多个所述膜分离管在所述第一吸收室和所述第二吸收室内均匀分布。

在一些实施例中，所述壳体的内壁上设有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计位于所述第一吸收室内，所述第二液位计位于所述第二吸收室内。

在一些实施例中，所述壳体还包括第一封头和第二封头，所述第一封头与所述第一隔板限定出第一腔室，所述第一腔室与所述进气口连通，所述第一腔室经所述分离装置与所述第一吸收室连通，所述第二封头与所述第二分布器限定出第二腔室，所述第二腔室经所述分离装置与所述第二吸收室连通。

附图说明

图1是本发明实施例的吸收塔的结构示意图。

附图标记：壳体10，进气口11，出气口12，

第一雾化装置20，第一吸收室21，第一分布器22，第一隔板23，第一进液口24，第一排液口25，第一雾化喷嘴26，

第二雾化装置30，第二吸收室31，第二分布器32，第二隔板33，第二进液口34，第二排液口35，第二雾化喷嘴36，

第一分离装置40，

第二分离装置50，

第一封头60，第一腔室61，

第二封头70，第二腔室71。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图描述本发明实施例的吸收塔。

如图1所示，本发明实施例的吸收塔包括壳体10、雾化装置和分离装置。

其中，壳体10竖直设置且壳体10具有进气口11和出气口12，进气口11设在壳体10的下端，出气口12设在壳体10的上端，进气口11用于将原料气输送入壳体10内，出气口12用于将壳体10内经过碳中和的原料气排出；雾化装置设在壳体10内并限定出吸收室，吸收室为密闭的腔体，吸收室与进气口11和出气口12连通，雾化装置用于将吸收剂雾化，以增大吸收剂和吸收室内二氧化碳的接触面积；分离装置设在吸收室内部，分离装置一端与进气口11连通，分离装置另一端贯穿雾化装置并与出气口12连通，分离装置用于将二氧化碳分离至吸收室内。

本发明实施例的吸收塔通过雾化装置和分离装置的设置，使原料气中的二氧化碳经过分离装置分离后进入吸收室内，进入吸收室内的二氧化碳立刻被雾化装置喷淋下的吸收剂吸收，使分离装置内外的二氧化碳浓度始终保持一定得到差值，增加了二氧化碳分离速率，也增加了二氧化碳的捕集率，同时雾化装置将吸收剂雾化，增加了吸收剂和吸收室内二氧化碳的接触面积，提高了吸收剂吸收二氧化碳的速率，使较少的吸收剂即可完成对二氧化碳的吸收，减少了吸收剂的用量和吸收塔的容积，降低了吸收塔的尺寸和能耗。

如图1所示，在一些实施例中，雾化装置包括第一雾化装置20和第二雾化装置30，第一雾化装置20设置在第二雾化装置30下方，吸收室包括第一吸收室21和第二吸收室31，第一雾化装置20限定出第一吸收室21，第二雾化装置30限定出第二吸收室31。本发明实施例的吸收塔通过第一雾化装置20和第二雾化装置30的设置，使吸收塔内的原料气经过二次吸收，进一步提高了二氧化碳的捕集率。

如图1所示，在一些实施例中，第一雾化装置20包括第一分布器22和第一隔板23，第一分布器22设在第一隔板23的上方，第一分布器22为圆盘状，第一分布器22可以和壳体10的内壁螺栓连接并密封，第一分布器22用于将吸收剂雾化且放入第一吸收室21内，第一隔板23为圆盘状，第一隔板23可以和壳体10的内壁螺栓连接并密封，以便拆卸，第一隔板23对第一吸收室21内的部件起到支撑作用，第一分布器22、第一隔板23和壳体10组成的腔体构成第一吸收室21。

第二雾化装置30包括第二分布器32和第二隔板33，第二分布器32设置在第二隔板33的上方，第二分布器32为圆盘状，第二分布器32可以和壳体10的内壁螺栓连接并密封，第二分布器32用于将吸收剂雾化且放入第二吸收室31内，第二隔板33为圆盘状，第二隔板33可以和壳体10的内壁螺栓连接并密封，以便拆卸，第二隔板33对第二吸收室31内的部件起到支撑作用，第二隔板33临近第一分布器22布置，第二分布器32、第二隔板33和壳体10组成的腔体构成第二吸收室31。

如图1所示，在一些实施例中，第一雾化装置20还包括第一进液口24、第一排液口25和第一雾化喷嘴26，第一进液口24与第一分布器22连通，第一进液口24用于将吸收剂通入第一分布器22内，第一雾化喷嘴26设在第一分布器22上并位于第一吸收室21内，第一雾化喷嘴26用于将第一分布器22内的吸收剂雾化并喷洒入第一吸收室21内，吸收剂吸收二氧化碳后形成富液并聚集在第一吸收室21底部，第一排液口25与第一吸收室21连通，且第一排液口25临近第一隔板23，第一排液口25用于将富液排放出第一吸收室21。

第二雾化装置30还包括第二进液口34、第二排液口35和第二雾化喷嘴36，第二进液口34与第二分布器32连通，第二进液口34用于将吸收剂通入第二分布器32内，第二雾化喷嘴36设在第二分布器32上并位于第二吸收室31内，第二雾化喷嘴36用于将第二分布器32内的吸收剂雾化并喷洒入第二吸收室31内，吸收剂吸收二氧化碳后形成富液并聚集在第二吸收室31底部，第二排液口35与第二吸收室31连通，且第二排液口35邻近第二隔板33，第二排液口35用于将富液排放出第二吸收室31。

如图1所示，在一些实施例中，第一雾化喷嘴26和第二雾化喷嘴36均为多个，多个第一雾化喷嘴26在第一分布器22上均匀分布，多个第一雾化喷嘴26在第一吸收室21内形成均匀的喷雾，多个第二雾化喷嘴36在第二分布器32上均匀分布，多个第二雾化喷嘴36在第二吸收室31内形成均匀的喷雾。

如图1所示，在一些实施例中，分离装置包括第一分离装置40和第二分离装置50，第一分离装置40位于第一吸收室21内，第二分离装置50位于第二吸收室31内，第一分离装置40的第一端（图1中所示的下端）贯穿第一隔板23并于进气口11连通，第一分离装置40的第二端（图1中所示的上端）贯穿第一分布器22和第二隔板33并与第二分离装置50的第一端（图1中所示的下端）连通，第二分离装置50的第二端（图1中所示的上端）贯穿第二分布器32并于出气口12连通。本发明实施例的吸收塔的第一分离装置40和第二分离装置50分别位于第一吸收室21内和第二吸收室31内，使第一分离装置40和第二分离装置50互不影响，原料气在第一分离装置40处进行初步分离并在第二分离装置50处进行第二次分离，进一步提高了二氧化碳的捕集率。

进一步地，第一分离装置40和第二分离装置50均为膜分离管，膜分离管的膜材质可以为中空纤维疏水膜材料，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚砜(PSF)、醋酸纤维素(CA)、乙基纤维素(EA)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）。

膜分离管的膜微孔径可以为0.01-3微米，例如0.05微米、0.1微米、0.15微米、0.2微米和0.25微米。

膜分离管的孔隙率可以为20-60%，例如30%、40%和50%。

膜分离管的膜装填率可以为40-70%，例如45%、50%、55%、60%和65%。

进一步地，膜分离管为多个，多个膜分离管在第一吸收室21和第二吸收室31内均匀分布，多个膜分离管使二氧化碳在第一吸收室21内和第二吸收室31内均匀排放。

在一些实施例中，壳体10的内壁上设有第一液位计（未示出）和第二液位计（未示出），第一液位计位于第一吸收室21内，第一液位计用于监测第一吸收室21内富液的液位，当第一吸收室21内富液液位过高时，第一液位计向处理系统发出信号，加速第一排液口25的排液速度，第二液位计位于第二吸收室31内，第二液位计用于监测第二吸收室31内富液的液位，当第二吸收室31内富液液位过高时，第二液位计向处理系统发出信号，加速第二排液口35的排液速度。

如图1所示，在一些实施例中，壳体10还包括第一封头60和第二封头70，第一封头60与第一隔板23限定出第一腔室61，第一腔室61与进气口11连通，第一腔室61经分离装置与第一吸收室21连通，第二封头70与第二分布器32限定出第二腔室71，第二腔室71经分离装置与第二吸收室31连通。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种吸收塔，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有进气口和出气口；

雾化装置，所述雾化装置设在所述壳体内并限定出吸收室，所述吸收室与所述进气口和所述出气口连通，所述雾化装置用于将吸收剂雾化；

分离装置，所述分离装置设在所述吸收室内部，所述分离装置一端与所述进气口连通，所述分离装置另一端贯穿所述雾化装置并与所述出气口连通，所述分离装置用于将二氧化碳分离至所述吸收室内。

2.根据权利要求1所述的吸收塔，其特征在于，所述雾化装置包括第一雾化装置和第二雾化装置，所述第一雾化装置设置在所述第二雾化装置下方，所述吸收室包括第一吸收室和第二吸收室，所述第一雾化装置限定出所述第一吸收室，所述第二雾化装置限定出所述第二吸收室。

3.根据权利要求2所述的吸收塔，其特征在于，所述第一雾化装置包括第一分布器和第一隔板，所述第一分布器设在所述第一隔板的上方，所述第一分布器、所述第一隔板和所述壳体组成的腔体构成所述第一吸收室；

所述第二雾化装置包括第二分布器和第二隔板，所述第二分布器设置在所述第二隔板的上方，所述第二分布器、所述第二隔板和所述壳体组成的腔体构成所述第二吸收室。

4.根据权利要求3所述的吸收塔，其特征在于，所述第一雾化装置还包括第一进液口、第一排液口和第一雾化喷嘴，所述第一进液口与所述第一分布器连通，所述第一雾化喷嘴设在所述第一分布器上，所述第一排液口与所述第一吸收室连通，且所述第一排液口临近所述第一隔板；

所述第二雾化装置还包括第二进液口、第二排液口和第二雾化喷嘴，所述第二进液口与所述第二分布器连通，所述第二雾化喷嘴设在所述第二分布器上，所述第二排液口与所述第二吸收室连通，且所述第二排液口邻近所述第二隔板。

5.根据权利要求4所述的吸收塔，其特征在于，所述第一雾化喷嘴和所述第二雾化喷嘴均为多个，多个所述第一雾化喷嘴在所述第一分布器上均匀分布，多个所述第二雾化喷嘴在所述第二分布器上均匀分布。

6.根据权利要求3所述的吸收塔，其特征在于，所述分离装置包括第一分离装置和第二分离装置，所述第一分离装置位于所述第一吸收室内，所述第二分离装置位于第二吸收室内，所述第一分离装置的第一端贯穿所述第一隔板并于所述进气口连通，所述第一分离装置的第二端贯穿所述第一分布器和第二隔板并与所述第二分离装置的第一端连通，所述第二分离装置的第二端贯穿所述第二分布器并于所述出气口连通。

7.根据权利要求6所述的吸收塔，其特征在于，所述第一分离装置和所述第二分离装置均为膜分离管。

8.根据权利要求7所述的吸收塔，其特征在于，所述膜分离管为多个，多个所述膜分离管在所述第一吸收室和所述第二吸收室内均匀分布。

9.根据权利要求2所述的吸收塔，其特征在于，所述壳体的内壁上设有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计位于所述第一吸收室内，所述第二液位计位于所述第二吸收室内。

10.根据权利要求3所述的吸收塔，其特征在于，所述壳体还包括第一封头和第二封头，所述第一封头与所述第一隔板限定出第一腔室，所述第一腔室与所述进气口连通，所述第一腔室经所述分离装置与所述第一吸收室连通，所述第二封头与所述第二分布器限定出第二腔室，所述第二腔室经所述分离装置与所述第二吸收室连通。

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