CN208356508U - 基于切换式填充床反应器的co2循环脱除装置 - Google Patents

基于切换式填充床反应器的co2循环脱除装置 Download PDF

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CN208356508U CN201820722718.5U CN201820722718U CN208356508U CN 208356508 U CN208356508 U CN 208356508U CN 201820722718 U CN201820722718 U CN 201820722718U CN 208356508 U CN208356508 U CN 208356508U
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荣鼐
方廷勇
朱曙光
王晏平
马进伟
王庚
田玺
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Anhui Jianzhu University
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Anhui Jianzhu University
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  • Treating Waste Gases (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置，包括至少两个填充床反应器,各个填充床反应器下部的进口端分别与烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路相连接，各个填充床反应器上部的出口端分别与脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路相连接，所述烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路、脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路与填充床反应器的进口端、出口端之间分别设有启闭控制阀门。本实用新型通过采用固定填充床作为反应装置，规避流化床反应器存在的系统复杂、物料分离输运操作难度高和颗粒强烈碰撞混合引起的吸收剂颗粒破碎磨损问题。

Description

基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置
技术领域
本实用新型涉及CO2捕获技术领域，确切地说是一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置。
背景技术
全球气候变暖使得各国对化石能源利用过程中的CO2排放量进行控制与削减，基于钙基吸收剂的化学链循环捕获CO2技术作为一种新兴的碳捕获技术而受到广泛关注。钙基化学链技术循环捕获CO2分为碳酸化与煅烧分解两步骤：成分主要为CaO的钙基吸收剂与烟气中的CO2进行碳酸化反应（CaO+CO2→CaCO3）而形成CaCO3，通过该反应可将烟气中CO2进行分离；随后形成的CaCO3被煅烧分解为CaO并释放出CO2（CaCO3→CaO+CO2），该步骤可获得高浓度CO2富集气体，随后可做进一步处理或者直接进行封存，分解生成的CaO则可进行下一次碳酸化-煅烧循环CO2捕获。
钙基化学链碳捕获反应器的设计优化是碳捕集技术的关键领域，国内外已有的基于钙基吸收剂的化学链碳捕获示范装置大部分使用流化床作为反应器，其优势在于气固两相物料混合强烈且反应充分，但也存在系统复杂、固体物料流态化以及气固物料分离输运等控制难度较高、吸收剂颗粒磨损严重及破碎等问题，从而使其可靠性与经济性存在一定问题，在装置进一步大型化过程中将面临更多挑战。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置，通过采用固定填充床作为反应装置，规避流化床反应器存在的系统复杂、物料分离输运操作难度高和颗粒强烈碰撞混合引起的吸收剂颗粒破碎磨损问题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置，包括至少两个填充床反应器,各个填充床反应器下部的进口端分别与烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路相连接，各个填充床反应器上部的出口端分别与脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路相连接，所述烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路、脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路与各个填充床反应器的进口端、出口端之间分别设有启闭控制阀门。
所述填充床反应器的内部填充成分为CaO的钙基CO2吸收剂颗粒。
所述的填充床反应器有三个。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
（1）基于填充床的CO2循环脱除过程简单，无需对吸收剂进行流态化输运和气固分离，降低运行操作难度，同时也不存在物料流态化输运而引起的耗能；
（2）固定床中填料无相对运动，消除了流态化操作时颗粒碰撞导致的磨损和破碎，从而可延长吸收剂使用寿命并减少吸收剂的替换量；
（3）可通过多个反应器的并联，控制不同反应器分别处于碳酸化CO2捕获和吸收剂煅烧再生阶段，从而实现烟气中CO2的不间断捕获和碳捕获规模的低成本放大。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置，包括三个填充床反应器1, 各个填充床反应器1下部的进口端分别与烟气进气管路2、燃料气进气管路3、氧气进气管路4相连接，各个填充床反应器1上部的出口端分别与脱除CO2后烟气排气管路5、CO2富集烟气排气管路6相连接，烟气进气管路2、燃料气进气管路3、氧气进气管路4、脱除CO2后烟气排气管路5、CO2富集烟气排气管路6与各个填充床反应器1的进口端、出口端之间分别设有启闭控制阀门7；填充床反应器1的内部填充成分为CaO的钙基CO2吸收剂颗粒。
每个填充床反应器均按照先碳酸化再煅烧的步骤运行，同时为了可对CO2进行不间断捕获，当第一个填充床反应器1处于碳酸化时，可通过启闭控制阀门7控制使得第二个填充床反应器2处于吸收剂煅烧再生阶段，从而保证至少有一个填充床反应器可以完成CO2捕捉，同时如果烟气流量较大，两个填充床反应器无法满足需要时，系统可以增加第三个填充床反应器或者更多反应器以提高烟气处理量。
本实用新型工作原理如下：
填充床反应器内充填主要成分为CaO的钙吸收剂颗粒填料，600-700℃烟气流经填料床，其中CO2被钙基吸收剂填料通过碳酸化反应CaO+CO2→CaCO3脱除并形成CaCO3，脱除CO2后的烟气排出，CaO则转化为CaCO3；待CaO充分反应完毕后，通过启闭控制阀门将含CO2烟气切换为燃料气和纯氧，燃料气与纯氧通入填充床发生燃烧并形成900-1000℃高温烟气为CaCO3分解供热，反应为CaCO3→CaO+CO2，CaCO3分解与燃料气纯氧燃烧均释放出高浓度CO2，CO2富集烟气排出并被封存或作他用，吸收剂填料则被重新再生为CaO；通过启闭控制阀门将燃料气和纯氧切换为含CO2烟气开始下一个CO2捕获循环，完成烟气中的CO2循环脱除和富集。

Claims (3)

1.一种基于切换式填充床反应器的CO2循环脱除装置，其特征在于：包括至少两个填充床反应器, 各个填充床反应器下部的进口端分别与烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路相连接，各个填充床反应器上部的出口端分别与脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路相连接，所述烟气进气管路、燃料气进气管路、氧气进气管路、脱除CO2后烟气排气管路、CO2富集烟气排气管路与各个填充床反应器的进口端、出口端之间分别设有启闭控制阀门。
2.根据权利要求1所述的CO2循环脱除装置，其特征在于：所述填充床反应器的内部填充成分为CaO的钙基CO2吸收剂颗粒。
3.根据权利要求1所述的CO2循环脱除装置，其特征在于：所述的填充床反应器有三个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113332841A (zh) * 2021-05-20 2021-09-03 华北理工大学 一种一氧化碳处理工艺

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