CN115463523B - 吸收塔和碳捕集系统 - Google Patents
吸收塔和碳捕集系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115463523B CN115463523B CN202211363925.3A CN202211363925A CN115463523B CN 115463523 B CN115463523 B CN 115463523B CN 202211363925 A CN202211363925 A CN 202211363925A CN 115463523 B CN115463523 B CN 115463523B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- separation
- chamber
- pipe
- shift
- communicated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims abstract description 87
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 172
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 106
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 99
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 38
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 33
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
- B01D53/185—Liquid distributors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/225—Multiple stage diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/005—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/108—Hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
本发明公开了一种吸收塔和碳捕集系统，所述吸收塔包括壳体、第一分离装置和碳捕集装置，壳体具有进气口、排气口和氢气出口，第一分离装置连接于壳体内，第一分离装置与壳体限定出第一分离室，第一分离装置包括位于第一分离室内的第一分离组件，第一分离组件的第一端与进气口连通，第一分离组件用于将氢气分离至第一分离室内，第一分离室与氢气出口连通，碳捕集装置连接于壳体内，碳捕集装置与壳体限定出吸收室，吸收室分别与排气口和第一分离组件的第二端连通。本发明的吸收塔通过第一分离组件将变换气中的氢气分离，降低进入吸收室内的气体流量并提高二氧化碳浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，以减小吸收二氧化碳的能耗。
Description
技术领域
本发明属于二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种吸收塔和碳捕集系统。
背景技术
燃烧前二氧化碳捕集工艺多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），变换气再通过吸收剂溶液进行二氧化碳的吸收和解析，从而达到捕集二氧化碳的目的，相关技术中，进入变换系统前合成气中氢气含量高，对变换反应深度不利，使得补加的蒸汽量较大，而且合成气全流量进入变换系统，导致变换系统设备尺寸大。此外变换后的气体流量大，导致二氧化碳吸收剂的循环量大，功耗高。变换气中氢气含量高，稀释了二氧化碳浓度，导致二氧化碳吸收速率低。
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塔，该吸收塔在吸收二氧化碳之前先将变换气中的氢气分离出变换气，以降低进入吸收室内的气体流量并提高变换气中二氧化碳的浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，减小吸收二氧化碳的能耗。
本发明第二方面实施例还提出了一种碳捕集系统。
本发明第一方面实施例的吸收塔包括壳体、第一分离装置和碳捕集装置，所述壳体具有进气口、排气口和氢气出口，所述第一分离装置连接于所述壳体内，所述第一分离装置与所述壳体限定出第一分离室，所述第一分离装置包括位于所述第一分离室内的第一分离组件，所述第一分离组件的第一端与所述进气口连通，所述第一分离组件用于将氢气分离至所述第一分离室内，所述第一分离室与所述氢气出口连通，所述碳捕集装置连接于所述壳体内，所述碳捕集装置与所述壳体限定出吸收室，所述吸收室分别与所述排气口和所述第一分离组件的第二端连通。
本发明实施例的吸收塔通过第一分离组件将变换气中的氢气分离，降低进入碳捕集装置内的气体流量并提高变换气中二氧化碳的浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，以减小吸收二氧化碳的能耗和碳捕集装置的尺寸。
在一些实施例中，所述碳捕集装置包括升气管、进液管和排液管，所述升气管位于所述吸收室内并与所述第一分离组件的第二端连通，所述进液管与所述吸收室连通并位于所述升气管上方，所述进液管用于向吸收室内通入二氧化碳吸收剂，所述排液管与所述吸收室连通并位于所述吸收室底部，所述排液管用于将吸收室内的二氧化碳吸收剂排出。
在一些实施例中，所述吸收塔还包括位于所述吸收室内的多个雾化器，多个所述雾化器均与所述进液管连通。
在一些实施例中，所述升气管上端封闭且所述升气管的管壁上设有排气孔。
在一些实施例中，所述吸收塔还包括位于所述吸收室内的第二分离组件，所述第二分离组件的第一端与所述第一分离组件的第二端连通，所述第二分离组件的第二端与所述排气口连通，所述第二分离组件用于将二氧化碳分离至所述吸收室内，所述壳体还具有排气管，所述排气管的第一端与所述吸收室连通。
在一些实施例中，所述吸收塔还包括第一引风机，所述第一引风机位于所述壳体外且所述第一引风机与所述排气管连通。
本发明第二方面实施例的碳捕集系统包括变换炉和上述任一项实施例所述的吸收塔，所述变换炉具有原料管和尾气管，所述原料管用于向所述变换炉内通入合成气，所述变换炉用于使所述变换炉内的合成气发生变换反应并生成变换气，所述进气口与所述尾气管连通。
本发明实施例的碳捕集系统通过采用上述实施例的吸收塔，降低进入碳捕集装置内的气体流量并提高变换气中二氧化碳的浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，以减小吸收二氧化碳的能耗。
在一些实施例中，所述变换炉还具有：
第二分离装置，所述第二分离装置位于所述变换炉内并与所述变换炉限定出第二分离室，所述分离装置包括位于所述第二分离室内的第三分离组件，所述第三分离组件的第一端与所述原料管连通，所述第三分离组件用于将氢气分离至所述第二分离室内；
氢气管，所述氢气管与所述第二分离室连通；
变换装置，所述变换装置位于所述变换炉内并与所述变换炉限定出变换室，所述变换室与所述第三分离组件的第二端连通，所述变换装置包括位于所述变换室内的换热管和催化剂，所述催化剂充填于所述变换室内壁和所述换热管外壁之间，所述催化剂与所述换热管的外壁接触并可通过所述换热管的外壁与所述换热管内的冷却水进行热交换；
冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口靠近于所述第二分离装置，所述换热管两端分别与所述冷却水入口和冷却水出口连通。
在一些实施例中，所述碳捕集系统还包括蒸汽发生器和移热泵，所述变换炉还具有混合室、混合件和蒸汽管，所述第三分离组件、所述混合室和所述变换室顺次连通，所述混合件连接于所述混合室内，所述混合件呈环形且所述混合件的外周壁与所述混合室的内壁相抵，所述混合件中部的内径小于两端的内径，所述蒸汽管的第一端与所述混合室连通，且所述蒸汽管靠近于所述第二分离装置，所述蒸汽发生器具有进水口、给水口、回水口和蒸汽出口，所述进水口适于与上游管网连通，所述给水口与所述移热泵的进口连通，所述回水口与所述冷却水出口连通，所述蒸汽出口与所述蒸汽管的第二端连通，所述移热泵的出口与所述冷却水入口连通。
在一些实施例中，所述碳捕集系统还包括第二引风机，所述第二引风机的入口分别与所述氢气出口和所述氢气管的一端连通。
附图说明
图1是本发明实施例的吸收塔的示意图。
图2是本发明另一实施例的吸收塔的示意图。
图3是本发明实施例的碳捕集系统的示意图。
图4是本发明另一实施例的碳捕集系统的示意图。
附图标记：
壳体1；进气口11；排气口12；氢气出口13；排气管14；
第一分离装置2；第一分离室21；第一分离组件22；
碳捕集装置3；吸收室31；升气管32；进液管33；排液管34；雾化器35；第二分离组件36；
第一引风机41；第二引风机42；
变换炉5；原料管51；尾气管52；氢气管53；冷却水入口54；冷却水出口55；混合室56；混合件57；蒸汽管58；
第二分离装置6；第二分离室61；第三分离组件62；
变换装置7；变换室71；换热管72；催化剂73；
蒸汽发生器8；进水口81；给水口82；回水口83；蒸汽出口84；
移热泵9。
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。
以下结合附图描述本发明第一方面实施例的吸收塔。
如图1和图2所示，本发明实施例的吸收塔包括壳体1、第一分离装置2和碳捕集装置3。其中，壳体1具有进气口11、排气口12和氢气出口13，进气口11和排气口12分别位于壳体1的上下两端，进气口11用于将上游的变换气通入壳体1内，排气口12用于将壳体1内经过碳捕集后的变换气排出，第一分离装置2连接于壳体1内并与壳体1限定出第一分离室21，第一分离装置2包括位于第一分离室21内的第一分离组件22，第一分离组件22的第一端（如图1所示的下端，或如图2所示的上端）与进气口11连通，第一分离组件22用于将氢气分离至第一分离室21内，第一分离室21与氢气出口13连通，碳捕集装置3连接于壳体1内，碳捕集装置3与壳体1限定出吸收室31，吸收室31分别与排气口12和第一分离组件22的第二端（如图1所示的上端，或如图2所示的下端）连通。
需要说明的是，变换气从进气口11进入第一分离组件22内，变换气中的氢气穿透第一分离组件22并进入第一分离室21内并通过氢气出口13排出壳体1以进入下游系统，变换气中的其余部分无法穿透第一分离组件22并沿第一分离组件22上行至吸收室31内，进入吸收室31内的变换气经过碳捕集工序捕集变换气内的二氧化碳，随后尾气从排气口12出排出至下游系统。
本发明实施例的吸收塔通过第一分离组件22将变换气中的氢气分离，降低进入碳捕集装置3内的气体流量并提高变换气中二氧化碳的浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，以减小吸收二氧化碳的能耗和碳捕集装置3的尺寸。
可选的，第一分离组件22由多个第一膜分离管组成，多个第一膜分离管在第一分离室21内间隔分布，第一膜分离管为透氢膜分离管，变换气进入第一膜分离管后，氢气穿透第一膜分离管的管壁并进入第一分离室21内，变换气中其它部分不能穿透第一膜分离管并沿第一膜分离管向吸收室31内流动。
如图1所示，在一些实施例中，碳捕集装置3包括进液管33、排液管34和位于吸收室31内的升气管32，进液管33与吸收室31连通并位于升气管32上方，进液管33用于向吸收室31内通入二氧化碳吸收剂，排液管34与吸收室31连通并位于吸收室31底部，排液管34用于将吸收室31内的二氧化碳吸收剂排出，升气管32的下端与第一分离组件22的上端连通，使第一分离组件22内的变换气通过升气管32进入吸收室31内，升气管32向上延伸使升气管32的管壁与碳捕集装置3的内壁之间限定出储液槽，进液管33内的二氧化碳吸收剂进入吸收室31后落入储液槽，随后储液槽内的二氧化碳吸收剂通过排液管34排出壳体1内。
如图1所示，进一步地，升气管32上端封闭且升气管32的管壁上设有排气孔，防止二氧化碳吸收剂进入升气管32内。
如图1所示，在一些实施例中，吸收塔还包括位于吸收室31内的多个雾化器35，多个雾化器35均与进液管33连通，雾化器35用于将进液管33内的二氧化碳吸收剂雾化并喷淋至吸收室31内。
如图2所示，在一些实施例中，吸收塔还包括位于吸收室31内的第二分离组件36，第二分离组件36的第一端与第一分离组件22的第二端连通，第二分离组件36的第二端与排气口12连通，第二分离组件36用于将二氧化碳分离至吸收室31内，壳体1还具有排气管14，排气管14的第一端与吸收室31连通，吸收室31内的二氧化碳通过排气管14排出壳体1。
由此，在这些实施例中，本发明实施例的吸收塔通过第二分离组件36的设置，对变换气中的二氧化碳进行分离，降低了捕集二氧化碳的能耗。
可选的，第二分离组件36由多个第二膜分离管组成，多个第二膜分离管在吸收室31内间隔分布，第二膜分离管为透二氧化碳膜分离管，变换气进入第二膜分离管后，二氧化碳穿透第二膜分离管的管壁并进入吸收室31内，吸收室31内的二氧化碳通过排气管14排出壳体1。
如图4所示，在一些实施例中，吸收塔还包括第一引风机41，第一引风机41位于壳体1外且第一引风机41与排气管14连通，第一引风机41将吸收室31内的二氧化碳抽出吸收室31，降低了吸收室31内二氧化碳的浓度，从而提高了二氧化碳的分离速率。
以下结合附图描述本发明第二方面实施例的碳捕集系统。
如图3和图4所示，本发明实施例的碳捕集系统包括变换炉5和上述任一项实施例的吸收塔，变换炉5用于使变换炉5内的合成气发生变换反应并生成变换气，变换炉5具有原料管51和尾气管52，原料管51位于变换炉5的下端且原料管51用于向变换炉5内通入合成气，尾气管52位于变换炉5上端并与进气口11连通，尾气管52用于通过进气口11向吸收塔内通入变换气。
本发明实施例的碳捕集系统通过采用上述实施例的吸收塔，降低进入碳捕集装置3内的气体流量并提高变换气中二氧化碳的浓度，从而降低了吸收二氧化碳吸收剂的循环量，以减小吸收二氧化碳的能耗。
如图3和图4所示，在一些实施例中，变换炉5还具有：
第二分离装置6，第二分离装置6位于变换炉5内并与变换炉5限定出第二分离室61，分离装置包括位于第二分离室61内的第三分离组件62，第三分离组件62的第一端（如图3所示的下端）与原料管连通，第三分离组件62用于将氢气分离至第二分离室61内；
氢气管53，氢气管53与第二分离室61连通，氢气管53用于将第二分离室61内的氢气排出第二分离室61；
变换装置7、冷却水入口54和冷却水出口55，变换装置7位于变换炉5内并与变换炉5限定出变换室71，变换室71与第三分离组件62的第二端连通，变换装置7包括位于变换室71内的换热管72和催化剂73，催化剂73用于提高合成气发生变换反应的速率，催化剂73充填于变换室71内壁和换热管72外壁之间，且催化剂73与换热管72的外壁接触并可通过换热管72的外壁与换热管72内的冷却水进行热交换，冷却水入口54靠近于第二分离装置6，换热管72两端分别与冷却水入口54和冷却水出口55连通，冷却水通过冷却水入口54进入换热管72内，冷却水与催化剂73发生热交换后从冷却水出口55排出换热管72，从而将吸收室31内的热量排出。
可选的，第三分离组件62由多个第三膜分离管组成，多个第三膜分离管在第二分离室61内间隔分布，第三膜分离管为透氢膜分离管，合成气进入第三膜分离管后，氢气穿透第三膜分离管的管壁并进入第二分离室61内，合成气中其它部分不能穿透第三膜分离管并沿第三膜分离管向变换室71内流动。
如图3和图4所示，在一些实施例中，变换炉5还具有混合室56、混合件57和蒸汽管58，第三分离组件62、混合室56和变换室71顺次连通，混合件57连接于混合室56内，混合件57呈环形且混合件57的外周壁与混合室56的内壁相抵，混合件57中部的内径小于两端的内径使混合件57形成缩口，当混合气体流经混合件57的缩口时，由于流通截面缩小而使气流加速，当混合气体离开缩口时，由于流通截面增大而使流速降低，进而增加了气流扰动，提高了合成气和蒸汽的混合效果，从而提高了增湿效果，蒸汽管58的第一端与混合室56连通，且蒸汽管58靠近于第二分离装置6；
碳捕集系统还包括蒸汽发生器8和移热泵9，蒸汽发生器8具有进水口81、给水口82、回水口83和蒸汽出口84，进水口81适于与上游管网连通，当蒸汽发生器8内的水不足时，上游管网通过进水口81向蒸汽发生器8内补充水量，保证蒸汽发生器8的液位处于正常值，回水口83与冷却水出口55连通，使换热管72内的冷却水通过回水口83回流至蒸汽发生器8内，蒸汽出口84与蒸汽管58的第二端连通，蒸汽发生器8通过蒸汽出口84向蒸汽管58内提供蒸汽，给水口82与移热泵9的进口连通，移热泵9的出口与冷却水入口54连通，蒸汽发生器8内的水通过给水口82进入移热泵9内，移热泵9对移热泵9内的水进行冷却降温处理并将降温后的水通过冷却水入口54通入换热管72内。
如图4所示，在一些实施例中，碳捕集系统还包括第二引风机42，第二引风机42的入口分别与氢气出口13和氢气管53的一端连通，第二引风机42用于将第一分离室21和第二分离室61内的氢气抽出，从而降低了第一分离室21和第二分离室61内的氢气浓度，从而提高了第一分离组件22和第三分离组件62内氢气的分离速率。
在一个具体的实施例中，合成气（主要成分为一氧化碳和氢气，其中氢气占比大于50%）通过原料管51进入第三膜分离管内，第三膜分离管内合成气中的大部分氢气穿透第三膜分离管的管壁进入第二分离室61内，并通过第二引风机42的抽引排出变换炉5并进入下游系统，合成气中其余部分（一氧化碳、氮气、硫化氢和水）不能穿透第三膜分离管并继续上行至混合室56内，当混合气体流经混合件57的缩口时，由于流通截面缩小而使气流加速，当混合气体离开缩口时，由于流通截面增大而使流速降低，从而增加了气流扰动以提高合成气和蒸汽的混合效果；
混合增湿后的合成气继续上行进入变换气内并与催化剂73接触，合成气发生变换反应生成变换气，同时移热泵9将冷却水通过冷却水入口54通入换热管72内，换热管72内的冷却水通过换热管72的管壁与催化剂73床层发生间接换热，随后冷却水通过冷却水出口55回流至蒸汽发生器8内，以将变换室71内的热量带出变换室71；
反应后的气体通过尾气管52通入吸收塔内的第一膜分离管内，第一膜分离管内变换气中的大部分氢气穿透第一膜分离管的管壁进入第一分离室21内，并通过第二引风机42的抽引排出变换炉5并进入下游系统，分离完氢气的变换气（主要成分为二氧化碳和氮气）通过升气管32进入吸收室31内，进液管33内的二氧化碳吸收剂向下喷淋并与变换气逆流接触，二氧化碳吸收剂对二氧化碳进行捕集并生成富液落入储液槽内并通过排液管34排出吸收塔进入循环系统，变换气中剩余的杂质组分则沿排气口12排出吸收塔并进入去尾气处理系统。
由此，本发明实施例的碳捕集系统在合成气发生变换反应之前，先将合成气中近一半的氢气通过第三膜分离管分离出，极大减小了进入变换室71内的气流量，从而缩小了变换装置7及后续设备的尺寸，同时增加了反应物一氧化碳的浓度，减少了反应产物氢气的浓度，促进变换反应平衡正向移动，从而使反应更加完全，且减少了催化剂73的装填量；在吸收塔内设置第一膜分离管对氢气进行分离，将二氧化碳进行浓缩，使进入吸收室31的变换气中二氧化碳的浓度和分压增大，从而增加吸收速率和捕集率，大大较少了吸收剂的循环量和再生能耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”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“相连”、“连接”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。
尽管已经示出和描述了上述实施例，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，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种碳捕集系统，其特征在于，包括：
变换炉，所述变换炉具有原料管和尾气管，所述原料管用于向所述变换炉内通入合成气，所述变换炉用于使所述变换炉内的合成气发生变换反应并生成变换气；
所述变换炉还具有：
第二分离装置，所述第二分离装置位于所述变换炉内并与所述变换炉限定出第二分离室，所述第二分离装置包括位于所述第二分离室内的第三分离组件，所述第三分离组件的第一端与所述原料管连通，所述第三分离组件用于将氢气分离至所述第二分离室内；
氢气管，所述氢气管与所述第二分离室连通；
变换装置，所述变换装置位于所述变换炉内并与所述变换炉限定出变换室，所述变换室与所述第三分离组件的第二端连通，所述变换装置包括位于所述变换室内的换热管和催化剂，所述催化剂充填于所述变换室内壁和所述换热管外壁之间，所述催化剂与所述换热管的外壁接触并可通过所述换热管的外壁与所述换热管内的冷却水进行热交换，所述第三分离组件为透氢膜分离管；
冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口靠近于所述第二分离装置，所述换热管两端分别与所述冷却水入口和冷却水出口连通；
吸收塔，所述吸收塔包括：
壳体，所述壳体具有进气口、排气口和氢气出口，所述进气口与所述尾气管连通；
第一分离装置，所述第一分离装置连接于所述壳体内，所述第一分离装置与所述壳体限定出第一分离室，所述第一分离装置包括位于所述第一分离室内的第一分离组件，所述第一分离组件的第一端与所述进气口连通，所述第一分离组件用于将氢气分离至所述第一分离室内，所述第一分离室与所述氢气出口连通，所述第一分离组件为透氢膜分离管；
碳捕集装置，所述碳捕集装置连接于所述壳体内，所述碳捕集装置与所述壳体限定出吸收室，所述吸收室分别与所述排气口和所述第一分离组件的第二端连通。
2.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，还包括蒸汽发生器和移热泵，所述变换炉还具有混合室、混合件和蒸汽管，所述第三分离组件、所述混合室和所述变换室顺次连通，所述混合件连接于所述混合室内，所述混合件呈环形且所述混合件的外周壁与所述混合室的内壁相抵，所述混合件中部的内径小于两端的内径，所述蒸汽管的第一端与所述混合室连通，且所述蒸汽管靠近于所述第二分离装置，所述蒸汽发生器具有进水口、给水口、回水口和蒸汽出口，所述进水口适于与上游管网连通，所述给水口与所述移热泵的进口连通，所述回水口与所述冷却水出口连通，所述蒸汽出口与所述蒸汽管的第二端连通，所述移热泵的出口与所述冷却水入口连通。
3.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，还包括第二引风机，所述第二引风机的入口分别与所述氢气出口和所述氢气管的一端连通。
4.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集装置包括升气管、进液管和排液管，所述升气管位于所述吸收室内并与所述第一分离组件的第二端连通，所述进液管与所述吸收室连通并位于所述升气管上方，所述进液管用于向吸收室内通入二氧化碳吸收剂，所述排液管与所述吸收室连通并位于所述吸收室底部，所述排液管用于将吸收室内的二氧化碳吸收剂排出。
5.根据权利要求4所述的碳捕集系统，其特征在于，还包括位于所述吸收室内的多个雾化器，多个所述雾化器均与所述进液管连通。
6.根据权利要求4所述的碳捕集系统，其特征在于，所述升气管上端封闭且所述升气管的管壁上设有排气孔。
7.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，还包括位于所述吸收室内的第二分离组件，所述第二分离组件的第一端与所述第一分离组件的第二端连通，所述第二分离组件的第二端与所述排气口连通，所述第二分离组件用于将二氧化碳分离至所述吸收室内，所述壳体还具有排气管，所述排气管的第一端与所述吸收室连通，所述第二分离组件为二氧化碳分离管。
8.根据权利要求7所述的碳捕集系统，其特征在于，还包括第一引风机，所述第一引风机位于所述壳体外且所述第一引风机与所述排气管连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211363925.3A CN115463523B (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 吸收塔和碳捕集系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211363925.3A CN115463523B (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 吸收塔和碳捕集系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115463523A CN115463523A (zh) | 2022-12-13 |
| CN115463523B true CN115463523B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=84336360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211363925.3A Active CN115463523B (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 吸收塔和碳捕集系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115463523B (zh) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE298723T1 (de) * | 2002-05-16 | 2005-07-15 | Haldor Topsoe As | Verfahren und reaktor zur umsetzung von kohlenmonoxid |
| WO2006034100A1 (en) * | 2004-09-21 | 2006-03-30 | Worcester Polytechnic Institute | Membrane steam reformer |
| EP2141119B1 (en) * | 2007-03-29 | 2014-01-22 | Nippon Oil Corporation | Method of hydrogen production and carbon dioxide recovery and apparatus therefor |
| CN113230835A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种湿法碳捕集装置 |
| CN113758147A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-07 | 北京百利时能源技术股份有限公司 | 一种燃烧前碳捕集制氢装置 |
| CN113856419A (zh) * | 2021-11-02 | 2021-12-31 | 西安交通大学 | 一种二氧化碳捕集系统及捕集方法 |
| CN114225623B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-03 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 碳捕集系统 |
| CN114225669B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-17 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 吸收塔 |
-
2022
- 2022-11-02 CN CN202211363925.3A patent/CN115463523B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115463523A (zh) | 2022-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6596522B2 (ja) | アンモニア及び二酸化炭素から尿素を製造するための方法、並びに装置 | |
| CN214990264U (zh) | 一种新型液氨裂解发电系统 | |
| CN203196620U (zh) | 羰基化制甲酸甲酯反应器 | |
| CN113451615A (zh) | 一种液氨裂解发电系统及方法 | |
| CN106898801B (zh) | 一种用于直接液体进料燃料电池系统的气液分离器 | |
| CA2958502A1 (en) | Hydrogen purification device protection system and method based on methanol-water mixture reforming hydrogen production system | |
| CN102850183B (zh) | 甲醇合成系统及方法 | |
| CN204625176U (zh) | 一种集成式甲醇制氢机 | |
| CN104860264B (zh) | 基于甲醇水重整制氢系统的余气换热助燃系统及方法 | |
| CN105189345A (zh) | 燃料改性器及燃料电池 | |
| CN101875863B (zh) | 余热推动循环载热的煤气甲烷化技术与装置 | |
| CN113921862A (zh) | 一种空气循环的燃料电池系统及其控制方法 | |
| CN115463523B (zh) | 吸收塔和碳捕集系统 | |
| CN112678770A (zh) | 一种采用psa尾气催化燃烧供热的甲醇、水制氢装置 | |
| CN215184097U (zh) | 一种高效水气分离器及其应用的燃料电池系统 | |
| CN114497628A (zh) | 一种燃料电池系统 | |
| CN202274479U (zh) | 升膜鼓泡式热力除氧器 | |
| CN102872769A (zh) | 气体分布器及包括其的浆态床反应器、粗甲醇合成系统 | |
| CN102963944B (zh) | 一种co变换冷凝液汽提塔 | |
| CN114225623B (zh) | 碳捕集系统 | |
| JP4508327B2 (ja) | メタノールの製造方法 | |
| JP2009087609A (ja) | 燃料電池システム | |
| CN104693015B (zh) | 一种银法甲醛生产的甲醇蒸发氧化工艺装置 | |
| CN209576283U (zh) | 快速顺逆反应脱硫塔 | |
| CN209423571U (zh) | 甲醇合成反应塔及甲醇合成系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |