CN117504574A - 一种碳捕捉与收集系统及方法 - Google Patents
一种碳捕捉与收集系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117504574A CN117504574A CN202410002551.5A CN202410002551A CN117504574A CN 117504574 A CN117504574 A CN 117504574A CN 202410002551 A CN202410002551 A CN 202410002551A CN 117504574 A CN117504574 A CN 117504574A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- main body
- reactor main
- carbon dioxide
- reactor
- amine absorbent
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 240
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 154
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 154
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 129
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 120
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 120
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 48
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 claims description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- JCCNYMKQOSZNPW-UHFFFAOYSA-N loratadine Chemical compound C1CN(C(=O)OCC)CCC1=C1C2=NC=CC=C2CCC2=CC(Cl)=CC=C21 JCCNYMKQOSZNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/80—Organic bases or salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本申请涉及一种碳捕捉与收集系统及方法，其包括反应器主体，置于地面上，反应器主体的侧壁上开设有二氧化碳入口；喷枪，穿设在反应器主体的侧壁上，并且与反应器主体的侧壁相垂直设置；水平吸收剂耦合组件，设置在喷枪的下方，水平吸收剂耦合组件包括与反应器主体内壁相连接的底板，底板上开设有多个通孔，每个通孔处连接有一个短管，通孔的直径小于短管的直径，短管的高度小于底板与喷枪之间的距离；产出液出口，开设在反应器主体的侧壁上，与二氧化碳入口分别设置在反应器主体的两侧净气出口，开设在反应器主体的顶部，用于将与液态胺类吸收剂反应后的气体排出。本申请能够提升胺类吸收剂的利用率。
Description
技术领域
本申请涉及环保碳收集的领域，尤其是涉及一种碳捕捉与收集系统及方法。
背景技术
随着全球变暖、海平面上升等危机的产生，相关政策大力支持二氧化碳捕捉与收集技术。
目前，通过大型碳捕集反应器对二氧化碳进行收集。大型碳捕集反应器中依靠喷淋液态胺类吸收剂与二氧化碳产生反应来吸收工业生产中煤炭、天然气等燃料燃烧产生的大量二氧化碳。
大型碳捕集反应器采用外环喷淋，即在大型碳捕集反应器筒侧安装液态胺类吸收剂喷枪。但是，由于工业生产中的二氧化碳存在排放量大、密度小、易逃逸等特点，筒体内存在二氧化碳未与液态胺类吸收剂充分反应的问题，导致胺类吸收剂的利用率低。
发明内容
为了提升胺类吸收剂的利用率，本申请提供一种碳捕捉与收集系统及方法。
一方面，本申请提供的一种碳捕捉与收集系统采用如下的技术方案：
一种碳捕捉与收集系统，包括：
反应器主体，置于地面上，所述反应器主体的侧壁上开设有二氧化碳入口；
喷枪，穿设在所述反应器主体的侧壁上，并且与所述反应器主体的侧壁相垂直设置；
水平吸收剂耦合组件，设置在所述喷枪的下方，所述水平吸收剂耦合组件包括与所述反应器主体内壁相连接的底板，所述底板上开设有多个通孔，每个所述通孔处连接有一个短管，所述通孔的直径小于所述短管的外径，所述短管的高度小于所述底板与所述喷枪之间的距离；
产出液出口，开设在所述反应器主体的侧壁上，与所述二氧化碳入口分别设置在所述反应器主体的两侧；
净气出口，开设在所述反应器主体的顶部，用于将与液态胺类吸收剂反应后的气体排出。
通过采用上述技术方案，当需要碳吸收时，将二氧化碳通过二氧化碳入口通入反应器主体中，通过喷枪将胺类吸收剂呈雾状液滴喷射进入反应器主体内的顶部，与反应器主体的顶部二氧化碳发生反应。胺类吸收剂经喷枪喷入反应器主体后，少量吸收胺类吸收剂依次通过短管和通孔直接落入反应器主体的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件内累积，直至整体液面高于短管上端面，再通过短管落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。从而实现二氧化碳和胺类吸收剂的多次并且长时间的反应，从而提升了胺类吸收剂的利用率以及降低了二氧化碳的吸收成本。
可选的，所述底板底部与所述反应器主体之间设置有中心辅柱，所述中心辅柱的外侧螺旋环绕设置有吸收导流板。
通过采用上述技术方案，当胺类吸收剂从短管和通孔落下时，落入在吸收导流板上，吸收导流板的螺旋设置，增加了胺类吸收剂的流动形成，从而增加了与二氧化碳反应的时间，进一步提升了胺类吸收剂的利用率，从而降低了二氧化碳的吸收成本。
可选的，所述吸收导流板上开设有多个导流孔，位于不同空间层的导流板上的导流孔之间错位设置。
通过采用上述技术方案，通过水平吸收剂耦合组件落下的胺类吸收剂液滴与反应器主体中的二氧化碳发生反应后，落入吸收导流板上，由于导流孔在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板斜面下方第一斜面的导流孔落下。接着螺旋吸收导流板盘绕720°或更大角度再次落下，保证了每个液滴最少经历两次导流板下落过程，并且速度变快。进而每次下落过程细小的胺类吸收剂液滴与大量二氧化碳将发生充分接触。同时降低二氧化碳流动阻力，二氧化碳流动及反应所需风压更小，从而降低所需引风机的等级及功率等。
可选的，通孔和导流孔之间在重力方向上错位设置。
通过采用上述技术方案，当胺类吸收剂从通孔流到导流孔时，错位设置，使得胺类吸收剂在吸收导流板和水平吸收剂耦合组件之间的行程更长，使大量二氧化碳在上升过程与胺类吸收剂液滴发生充分密切的接触，进而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间。
可选的，所述反应器主体的内壁两侧对称设置有安装座，所述底板的底面与所述安装座相抵接，所述底板的直径小于所述反应器主体的内径。
通过采用上述技术方案，安装座的设置将底板与反应器主体的内壁固定住，使其可以稳定卡位于喷枪下方，并且安装座与反应器主体的内壁紧密连接，避免经过底板的胺类吸收剂从底板两侧漏下去，造成胺类吸收剂与二氧化碳的不充分反应，从而导致胺类吸收剂的浪费。
可选的，沿所述底板的圆周方向焊接有侧板，所述侧板的外侧与所述反应器主体的内壁相抵接。
通过采用上述技术方案，侧板的设置使得从喷枪流入底板的胺类吸收剂只能存留在底板上或者从短管流下，侧板与底板之间采用焊接的连接方式，从而侧板与底板外边缘紧密连接，保证底板与侧板连接处不漏出胺类吸收剂，保证胺类吸收剂的充分利用。
可选的，所述二氧化碳入口的下方开设有回流取液口，所述回流取液口距离所述反应器底部的高度大于所述产出液出口距离所述反应器主体底部的高度，并且所述回流取液口与所述产出液出口分别分布于所述反应器主体的两侧。
通过采用上述技术方案，使用时，胺类吸收剂经吸收导流板下落至反应器主体的底部，由于胺类吸收剂吸收二氧化碳后密度增大，故充分反应后的产出液和未充分反应的胺类吸收剂在置于反应器主体底部的时候产生分层；底部的充分反应的产出液沿产出液出口流出；未充分反应的胺类吸收剂将置于充分反应的产出液上层，沿回流取液口流出，可以再次利用，进一步节省了胺类吸收剂的用量，进而进一步降低了吸收二氧化碳的成本。
可选的，反应器主体的底壁倾斜设置，反应器主体底壁的倾斜角度为1度-3度。
通过采用上述技术方案，反应器主体的底壁倾斜设置使得胺类吸收剂与二氧化碳反应生成的产出液沿着坡度从产出液出口流出，减少产出液的沉积和避免不易清理的死角导致产出液的留存，更利于将收集好的充分反应的产出液排净，有效减少反应器主体内的清理次数，进一步降低二氧化碳的吸收成本。
另一方面，本申请还提供的一种碳捕捉与收集系统的方法采用如下的技术方案：
可选的，包括步骤：S1、反应准备：将胺类吸收剂通过泵通入喷枪内，再通过喷枪喷射进入短管上方；
S2、通入气体：二氧化碳经二氧化碳入口进入吸收导流板下部；
S3、进行反应：二氧化碳从反应器主体底部流动至反应器主体的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应；
S4、二氧化碳的流动：二氧化碳到达水平吸收剂耦合组件下方，将通过底板上的通孔，历经短管，均匀提升至反应器主体的顶部；
S5、进行二次反应：在反应器主体的顶部与刚刚从喷枪喷出的胺类吸收剂反应后，从净气出口排出。
通过采用上述技术方案，使用时，先将胺类吸收剂通过泵抽入喷枪中，通过喷枪喷入反应器主体内，接着再通入待吸收的二氧化碳，避免先通入二氧化碳，二氧化碳直接从净气出口溢出，导致程序浪费。接着二氧化碳从下往上运动，与从上往下运动的胺类吸收剂相反应，从而实现二氧化碳的吸收置换。
可选的，二氧化碳从反应器主体底部流动至反应器主体的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应，包括步骤：部分二氧化碳沿吸收导流板表面方向，随吸收导流板环绕向上流动，部分二氧化碳通过吸收导流板的导流孔向上流动，期间与向下流动的胺类吸收剂，对抗冲撞，发生充分反应。
通过采用上述技术方案，反应过程中，大部分二氧化碳随吸收导流板盘旋上升，使得二氧化碳的运动行程变长，从而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间，二氧化碳在上升过程能够与胺类吸收剂液滴发生充分密切的接触。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过设置了反应器主体、喷枪、水平吸收剂耦合组件、产出液出口、短管、通孔、二氧化碳入口以及净气出口，当需要碳吸收时，将二氧化碳通过二氧化碳入口通入反应器主体中，再将胺类吸收剂通过喷枪将胺类吸收剂呈雾状液滴喷射进入反应器主体内的顶部，与反应器主体的顶部二氧化碳发生反应。胺类吸收剂经喷枪喷入反应器主体后，少量吸收胺类吸收剂通过短管和通孔直接落入反应器主体的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件内累积，直至整体液面高于短管上端面，再通过短管落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。从而实现二氧化碳和胺类吸收剂的多次并且长时间的反应，从而提升了胺类吸收剂的利用率以及降低了二氧化碳的吸收成本；
通过设置了安装座、底板以及侧板，安装座的设置将底板与反应器主体的内壁固定住，使其可以稳定卡位于喷枪下方，并且安装座与反应器主体的内壁紧密连接，避免经过底板的胺类吸收剂从底板两侧漏下去，造成胺类吸收剂与二氧化碳的不充分反应，从而导致胺类吸收剂的浪费，侧板的设置使得从喷枪流入底板的胺类吸收剂只能存留在底板上或者从短管流下，侧板与底板之间采用焊接的连接方式，从而侧板与底板外边缘紧密连接，保证底板与侧板连接处不漏出胺类吸收剂，保证胺类吸收剂的充分利用；
通过设置了吸收导流板以及导流孔，通过水平吸收剂耦合组件落下的胺类吸收剂液滴与反应器主体中的二氧化碳发生反应后，落入吸收导流板上，由于吸收导流板在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板斜面下方第一斜面的导流孔落下。接着螺旋吸收导流板盘绕720°或更大角度再次落下，保证了每个液滴最少经历两次导流板下落过程，并且速度变快。进而每次下落过程细小的胺类吸收剂液滴与大量二氧化碳将发生充分接触。
附图说明
图1是本申请的整体结构示意图。
图2是为展现本申请内部的部分结构示意图。
图3是本申请的剖面结构示意图。
图4是本申请的方法的流程示意图。
附图标记说明：1、反应器主体；2、喷枪；3、水平吸收剂耦合组件；31、安装座；32、底板；33、侧板；4、产出液出口；5、二氧化碳入口；6、净气出口；7、通孔；8、短管；9、中心辅柱；10、吸收导流板；11、导流孔；12、回流取液口。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种碳捕捉与收集系统及方法。
一方面，本申请实施例公开了一种碳捕捉与收集系统。
参照图1和图2，一种碳捕捉与收集系统包括反应器主体1、穿设在反应器主体1侧壁上的喷枪2、设置在反应器主体1内部并且在喷枪2下方的水平吸收剂耦合组件3。反应器主体1及其他部件的材质可以为不锈钢、塑料或其他高分子材料等。反应器主体1的靠近底部的位置分别开设有产出液出口4和二氧化碳入口5。反应器主体1的顶部开设有净气出口6，二氧化碳与胺类吸收剂反应后生成的气体从净气出口6排出。
喷枪2设置在反应器主体1的侧壁靠近顶部的位置，喷枪2与反应器主体1的侧壁相垂直设置，喷枪2与二氧化碳5之间的距离不小于反应器主体1高度的1/2，本申请实施例中以喷枪2与二氧化碳5之间的距离占反应器主体1高度的3/4为例进行说明。
当需要进行碳吸收时，将二氧化碳通过二氧化碳入口5通入反应器主体1中，通过喷枪2将胺类吸收剂呈雾状液滴喷射进入反应器主体1内的顶部，与反应器顶部二氧化碳发生反应。二氧化碳经过水平吸收剂耦合组件3和胺类吸收剂进行反应。水平吸收剂耦合组件3的设置增加了二氧化碳与胺类吸收剂能够反应的时间，并且二氧化碳入口5与喷枪2之间的距离设置为反应器主体高度的3/4，保证二氧化碳与胺类吸收剂之间的反应时间，从而提升了胺类吸收剂的利用率。
参照图2，水平吸收剂耦合组件3包括与反应器主体1内壁相连接的安装座31、放置在安装座31上的底板32以及沿底板32圆周方向设置在底板32上的侧板33。底板32卡设在安装座31上，安装座31能够对底板32产生限位。
安装座31的设置将底板32与反应器主体1的内壁固定住，使其可以稳定卡位于喷枪2下方，并且安装座31与反应器主体1的内壁紧密连接，避免经过底板32的胺类吸收剂从底板32两侧漏下去，造成胺类吸收剂与二氧化碳的不充分反应，从而导致胺类吸收剂的浪费。侧板33的设置使得从喷枪2流入底板32的胺类吸收剂只能存留在底板32上或者从短管8流下，侧板33与底板32之间采用焊接的连接方式，从而侧板33与底板32外边缘紧密连接，保证底板32与侧板33连接处不漏出胺类吸收剂，保证胺类吸收剂的充分利用。
底板32上间隔开设有多个通孔7，通孔7环绕底板32的圆周方向间隔设置。相邻两排通孔7错位设置。每个通孔7处连接有一个短管8，通孔7的直径略小于短管8的直径，短管8的高度小于底板32与喷枪2之间的距离。安装座31至少设置有两个，并且关于反应器主体1的内壁两侧对称设置。本申请附图中以设置两个安装座31为例进行展示。底板32的直径略小于反应器主体1的内径，卡设在安装座31上。
胺类吸收剂经喷枪2喷入反应器主体1后，少量吸收胺类吸收剂通过短管8和通孔7直接落入反应器主体1的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板32上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件3内累积，直至整体液面高于短管8上端面，再通过短管8落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。水平吸收剂耦合组件3利用短管8达到相同液位，以达到使胺类吸收剂均匀分布于各个短管8顶端，经短管8形成大小相同的液滴且均匀下落的目的，加长胺类吸收剂流过路径，同时增大了胺类吸收剂与二氧化碳的反应面积和反应时间，从而进一步提升了胺类吸收剂的利用率以及降低了二氧化碳的吸收成本。
参照图2和图3，底板32底部与反应器主体1之间固接有中心辅柱9，中心辅柱9的设置对通孔7的流通不会产生影响。环绕中心辅柱9的外侧螺旋设置有吸收导流板10。吸收导流板10上开设有多个导流孔11，位于吸收导流板10上不同空间的多个导流孔11分别错位设置。通孔7和导流孔11之间在重力方向上错位设置。
错位设置使得胺类吸收剂在吸收导流板10和水平吸收剂耦合组件3之间的行程更长，使大量二氧化碳在上升过程与胺类吸收剂液滴发生充分密切的接触，进而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间。当胺类吸收剂从短管8和通孔7落下时，落入在吸收导流板10上，吸收导流板10的螺旋设置，增加了胺类吸收剂的流动形成，从而增加了与二氧化碳反应的时间，进一步提升了胺类吸收剂的利用率，从而降低了二氧化碳的吸收成本。
通过水平吸收剂耦合组件3落下的胺类吸收剂液滴与反应器主体1中的二氧化碳发生反应后，由于吸收导流板10在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板10斜面下方第一斜面的导流孔11落下。接着螺旋吸收导流板10盘绕720°或更大角度再次落下，保证了每个液滴最少经历两次导流板下落过程，并且速度变快。进而每次下落过程细小的胺类吸收剂液滴与大量二氧化碳将发生充分接触。
参照图1，二氧化碳入口5的开设位置为距离反应器主体1底部1/20-1/15的位置，本申请中以距离设置为反应器主体高度的1/18为例进行展示。二氧化碳入口5的下方开设有回流取液口12，回流取液口12距离反应器底部的高度大于产出液出口4距离反应器底部的高度，并且回流取液口12与产出液出口4分别分布于反应器主体1的两侧。
使用时，胺类吸收剂经吸收导流板10下落至反应器主体1的底部，由于胺类吸收剂吸收二氧化碳后密度增大，故充分反应后的产出液和未充分反应的胺类吸收剂在置于反应器主体1底部的时候产生分层；底部的充分反应的产出液沿产出液出口4流出；未充分反应的胺类吸收剂将置于充分反应的产出液上层，沿回流取液口12流出，可以再次利用，进一步节省了胺类吸收剂的用量，进而进一步降低了吸收二氧化碳的成本。
反应器主体1的底壁呈倾斜设置，反应器主体1底壁的倾斜角度设置为1度-3度，本申请附图中的倾斜角度展示为2度。反应器主体1的底壁倾斜设置使得胺类吸收剂与二氧化碳反应生成的产出液沿着坡度从产出液出口4流出，减少产出液的沉积和避免不易清理的死角导致产出液的留存，更利于将收集好的充分反应的产出液排净，有效减少反应器主体1内的清理次数，进一步降低二氧化碳的吸收成本。
本申请实施例一种碳捕捉与收集系统及方法的实施原理为：当需要进行碳吸收时，先将胺类吸收剂通过泵抽入喷枪2中，通过喷枪2喷入反应器主体1内，接着再通入待吸收的二氧化碳，胺类吸收剂经喷枪2喷入反应器主体1后，少量吸收胺类吸收剂通过短管8和通孔7直接落入反应器主体1的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板32上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件3内累积，直至整体液面高于短管8上端面，再通过短管8落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。当胺类吸收剂从短管8和通孔7落下时，落入在吸收导流板10上，吸收导流板10在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板10斜面下方第一斜面的导流孔11落下。胺类吸收剂经吸收导流板10下落至反应器主体1的底部，由于胺类吸收剂吸收二氧化碳后密度增大，故充分反应后的产出液和未充分反应的胺类吸收剂在置于反应器主体1底部的时候产生分层；底部的充分反应的产出液沿产出液出口4流出；未充分反应的胺类吸收剂将置于充分反应的产出液上层，沿回流取液口12流出，可以再次利用。
另一方面，本申请还提供的一种碳捕捉与收集系统的方法，参照图4，采用如下的技术方案：包括步骤：
S1、反应准备：将胺类吸收剂通过泵通入喷枪2内，再通过喷枪2喷射进入反应器主体1的上方，同时也是短管8上方，使得胺类吸收剂能够在反应器主体1内扩散；
S2、通入气体：二氧化碳经二氧化碳入口5进入反应器主体1的底部，同时也是吸收导流板10下部，二氧化碳将沿着吸收导流板10的路径逐渐上升；
前期先进行反应的准备，将吸收二氧化碳的胺类吸收剂先通入反应器主体1内，再将待吸收的二氧化碳从下方通入，使得二氧化碳能够更加完全和胺类吸收剂进行反应，保障二氧化碳的吸收效率。
S3、进行反应：二氧化碳从反应器主体1底部流动至反应器主体1的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应；
S31、部分二氧化碳沿吸收导流板10表面方向，随吸收导流板10环绕向上流动，部分二氧化碳通过吸收导流板10的导流孔11向上流动，期间与向下流动的胺类吸收剂，对抗冲撞，发生充分反应。
反应过程中，大部分二氧化碳随吸收导流板10盘旋上升，使得二氧化碳的运动行程变长，从而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间，二氧化碳在上升过程能够与胺类吸收剂液滴能够发生充分密切的接触。
S4、二氧化碳的流动：二氧化碳到达水平吸收剂耦合组件3下方，将通过底板32上的通孔7，历经短管8，均匀提升至反应器主体1的顶部；
S5、进行二次反应：在反应器主体1的顶部与刚刚从喷枪2喷出的胺类吸收剂反应后，从净气出口6排出。
使用时，先将胺类吸收剂通过泵抽入喷枪2中，通过喷枪2喷入反应器主体1内，接着再通入待吸收的二氧化碳，避免先通入二氧化碳，二氧化碳直接从净气出口6溢出，导致程序浪费。接着二氧化碳从下往上运动，与从上往下运动的胺类吸收剂相反应，从而实现二氧化碳的吸收置换。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：包括：
反应器主体(1)，置于地面上，所述反应器主体(1)的侧壁上开设有二氧化碳入口(5)；
喷枪(2)，穿设在所述反应器主体(1)的侧壁上，并且与所述反应器主体(1)的侧壁相垂直设置；
水平吸收剂耦合组件(3)，设置在所述喷枪(2)的下方，所述水平吸收剂耦合组件(3)包括与所述反应器主体(1)内壁相连接的底板(32)，所述底板(32)上开设有多个通孔(7)，每个所述通孔(7)处连接有一个短管(8)，所述通孔(7)的直径小于所述短管(8)的外径，所述短管(8)的高度小于所述底板(32)与所述喷枪(2)之间的距离；
产出液出口(4)，开设在所述反应器主体(1)的侧壁上，与所述二氧化碳入口(5)分别设置在所述反应器主体(1)的两端；
净气出口(6)，开设在所述反应器主体(1)的顶部，用于将与液态胺类吸收剂反应后的气体排出。
2.根据权利要求1所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：所述底板(32)底部与所述反应器主体(1)之间设置有中心辅柱(9)，所述中心辅柱(9)的外侧螺旋环绕设置有吸收导流板(10)。
3.根据权利要求2所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：所述吸收导流板(10)上开设有多个导流孔(11)，位于不同空间层的导流板(10)上的导流孔(11)之间错位设置。
4.根据权利要求3所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：所述通孔(7)和所述导流孔(11)在重力方向上错位设置。
5.根据权利要求1所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：所述反应器主体(1)的内壁两侧对称设置有安装座(31)，所述底板(32)的底面与所述安装座(31)相抵接，所述底板(32)的直径小于所述反应器主体(1)的内径。
6.根据权利要求5所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：沿所述底板(32)的圆周方向焊接有侧板(33)，所述侧板(33)的外侧与所述反应器主体(1)的内壁相抵接。
7.根据权利要求1所述的一种碳捕捉与收集系统，其特征在于：所述二氧化碳入口(5)的下方开设有回流取液口(12)，所述回流取液口(12)距离所述反应器底部的高度大于所述产出液出口(4)距离所述反应器主体(1)底部的高度，并且所述回流取液口(12)与所述产出液出口(4)分别分布于所述反应器主体(1)的两侧。
8.根据权利要求1所述的一种碳捕捉与收集系统的方法，其特征在于：包括步骤：所述反应器主体(1)的底壁倾斜设置，所述反应器主体(1)底壁的倾斜角度为1度-3度。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种碳捕捉与收集系统的方法，其特征在于：包括步骤：
S1、反应准备：将胺类吸收剂通过泵通入所述喷枪(2)内，再通过所述喷枪(2)喷射进入短管(8)上方；
S2、通入气体：二氧化碳经所述二氧化碳入口(5)进入所述吸收导流板(10)下部；
S3、进行反应：二氧化碳从所述反应器主体(1)底部流动至所述反应器主体(1)的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应；
S4、二氧化碳的流动：二氧化碳到达所述水平吸收剂耦合组件(3)下方，将通过底板(32)上的所述通孔(7)，历经所述短管(8)，均匀提升至所述反应器主体(1)的顶部；
S5、进行二次反应：在所述反应器主体(1)的顶部与刚刚从所述喷枪(2)喷出的胺类吸收剂反应后，从所述净气出口(6)排出。
10.根据权利要求9所述的一种碳捕捉与收集系统的方法，其特征在于：二氧化碳从所述反应器主体(1)底部流动至所述反应器主体(1)的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应，包括步骤：部分二氧化碳沿吸收导流板(10)表面方向，随吸收导流板(10)环绕向上流动，部分二氧化碳通过吸收导流板(10)的导流孔(11)向上流动，期间与向下流动的胺类吸收剂，对抗冲撞，发生充分反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410002551.5A CN117504574B (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种碳捕捉与收集系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410002551.5A CN117504574B (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种碳捕捉与收集系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117504574A true CN117504574A (zh) | 2024-02-06 |
| CN117504574B CN117504574B (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=89762991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410002551.5A Active CN117504574B (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种碳捕捉与收集系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117504574B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150006253A (ko) * | 2013-07-08 | 2015-01-16 | 포항공과대학교 산학협력단 | 이산화탄소 포집 장치 |
| CN105513661A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-20 | 中国科学技术大学 | 一种聚变堆热室清洗废气变压吸附净化再生利用方法及装置 |
| CN112295387A (zh) * | 2019-07-30 | 2021-02-02 | 株式会社东芝 | 二氧化碳回收系统及二氧化碳回收系统的运转方法 |
| CN216223686U (zh) * | 2021-07-16 | 2022-04-08 | 国能国华(北京)电力研究院有限公司 | 二氧化碳捕集系统 |
| CN217163845U (zh) * | 2022-01-05 | 2022-08-12 | 福建永荣科技有限公司 | 一种环己醇脱氢尾气处理设备 |
| CN218795001U (zh) * | 2023-01-09 | 2023-04-07 | 南京碧林环保科技有限公司 | 一种用于电捕焦油器前的全蒸发调质塔 |
| CN219333763U (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-14 | 南开大学 | 一种脱硝系统氨气逃逸吸收装置 |
-
2024
- 2024-01-02 CN CN202410002551.5A patent/CN117504574B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150006253A (ko) * | 2013-07-08 | 2015-01-16 | 포항공과대학교 산학협력단 | 이산화탄소 포집 장치 |
| CN105513661A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-20 | 中国科学技术大学 | 一种聚变堆热室清洗废气变压吸附净化再生利用方法及装置 |
| CN112295387A (zh) * | 2019-07-30 | 2021-02-02 | 株式会社东芝 | 二氧化碳回收系统及二氧化碳回收系统的运转方法 |
| CN216223686U (zh) * | 2021-07-16 | 2022-04-08 | 国能国华(北京)电力研究院有限公司 | 二氧化碳捕集系统 |
| CN217163845U (zh) * | 2022-01-05 | 2022-08-12 | 福建永荣科技有限公司 | 一种环己醇脱氢尾气处理设备 |
| CN218795001U (zh) * | 2023-01-09 | 2023-04-07 | 南京碧林环保科技有限公司 | 一种用于电捕焦油器前的全蒸发调质塔 |
| CN219333763U (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-14 | 南开大学 | 一种脱硝系统氨气逃逸吸收装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 贾冬梅主编: "《化工原理》", 31 October 2020, 冶金工业出版社, pages: 233 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117504574B (zh) | 2024-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103043809B (zh) | 旋流吹脱一体化除氨反应塔 | |
| CN104248904B (zh) | 覆铜板制造用的dmf废气水洗回收装置及方法 | |
| CN201880439U (zh) | 氨法脱硫多环螺旋除雾器 | |
| CN202569948U (zh) | 一种湿法烟气脱硫脱硝的吸收装置 | |
| CN117504574B (zh) | 一种碳捕捉与收集系统及方法 | |
| CN107983099A (zh) | 高效水洗塔 | |
| CN207838649U (zh) | 一种实验室高效废气处理装置 | |
| CN201799202U (zh) | 旋风塔组合废气处理装置 | |
| CN209406042U (zh) | 一种高压旋流喷淋塔 | |
| CN201320440Y (zh) | 锅炉烟尘处理器 | |
| CN211677153U (zh) | 一种脱硫塔 | |
| CN207755954U (zh) | 高效水洗塔 | |
| CN205340541U (zh) | 带喷淋分布器的脱硫烟塔 | |
| CN213078016U (zh) | 一种带清洗功能的尾气放散管 | |
| CN209985119U (zh) | 一种具有双层喷头及接触层的喷淋设备 | |
| CN220758618U (zh) | 一种氨精洗冷却器 | |
| CN213790930U (zh) | 一种脱硫脱硝喷淋塔 | |
| CN213286763U (zh) | 一种用于四氯对苯二甲腈生产的沸腾床 | |
| CN214715600U (zh) | 一种水泥厂锅炉烟气脱硫脱硝系统 | |
| CN218401966U (zh) | 液体储罐的降温机构 | |
| CN217247969U (zh) | 一种常温下呈液态的voc废气的预处理系统 | |
| CN204275718U (zh) | 一种尾气处理系统 | |
| CN220310105U (zh) | 一种新型可再生高效废气吸收塔装置 | |
| CN211526459U (zh) | 一种热解炉用高压螺旋喷淋装置 | |
| CN219333747U (zh) | 一种废气处理装置 |
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 |