一种移动床吸附脱碳系统的制作方法

1.本实用新型属于碳捕集技术领域，具体涉及一种移动床吸附脱碳系统。


背景技术：

2.化石燃料燃烧是我国最主要的碳排放源，从化石燃料燃烧尾气中捕集co2也是当前主流的co2捕集路径，但传统的碳捕集技术普遍存在能耗高的难题，尤其是有机胺化学吸收法，在有机胺解吸co2的过程中蒸汽消耗量大，而蒸汽是高品质热源，成本较高，造成了碳捕集整体运行成本的问题，如何降低能耗与成本一直是捕集技术革新的热点和难点。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型提供了一种移动床低温吸附脱碳系统，该系统采用物理吸附法，可用于不同浓度的 co2捕集，本实用新型具有工艺流程简单，设备少，系统能耗低等特点。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种移动床吸附脱碳系统，包括吸附塔和再生塔，所述吸附塔内设置有换热管，吸附塔用于脱除烟气中的co2成分，且吸附塔的管侧走烟气，吸附塔的壳侧走载冷剂溶液，所述吸附塔的烟气入口通过烟气管道连接有冷却除湿器，烟气与吸附剂在管侧逆流接触，所述吸附塔的顶端通过管道与斗提机b的出口端相连接，吸附塔的底端通过管道与斗提机a的进口端相连接，所述斗提机b的进口端与再生塔底端相连接，所述斗提机a的出口端与再生塔顶端相连接，所述再生塔用于对吸附剂解析再生。
5.进一步的方案是，所述吸附塔通过管道经由缓冲罐a与斗提机a 的进口端相连接，所述吸附塔通过管道经由缓冲罐b与斗提机b的出口端相连接。
6.进一步的方案是，所述再生塔内也设置有换热管，再生塔上设置有热源进口、热源出口和co2抽吸口，所述吸附剂走管侧，热源走壳侧，所述co2抽吸口与管侧相连通。
7.进一步的方案是，所述co2抽吸口通过管道与真空泵相连接。
8.进一步的方案是，所述吸附剂为活性炭。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)通过载冷剂与吸附剂在吸附塔内间接换热，一方面由于吸附剂吸附co2过程会放热，载冷剂能够带走吸附过程的放热，另一方面载冷剂提供冷量，使得吸附剂在-40～0℃的低温工况环境下吸附co2，低温使得吸附剂吸附容量显著增大，从而大幅提高了吸附剂的使用效率，减少了吸附剂的装填量，缩小了吸附塔的尺寸，降低了设备的初始投资成本；
10.(2)通过在吸附塔的进口端和出口端分别设置缓冲罐b和缓冲罐a，使得再生塔解析时，吸附剂仍然能够通过缓冲罐b进入到吸附塔吸附烟气中的co2,使得吸附过程不会中断，从而进一步提高了吸附效率；
11.(3)低温吸附饱和的二氧化碳吸附剂在再生塔内通过加热和抽真空两者耦合的方式进行再生，真空条件下可以降低吸附剂的再生温度，再生温度的降低一方面减少了加热
所需提供的热量，另一方面再生后的吸附剂进入到吸附塔中，也减少了吸附塔内所需求的冷量，从而降低了吸附剂的再生能耗，同时也降低了吸附段的冷却能耗。
附图说明
12.图1为本实用新型的工艺流程示意图；
13.图2为活性炭、3a分子筛和4a分子筛在不同温度工况下对co2的饱和吸附量；
14.附图标记：1—吸附塔、2—再生塔、3—斗提机a、4—斗提机b、 5—缓冲罐b、6—缓冲罐a、7—冷却除湿器。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作更详细的说明。
16.参照附图1和图2，一种移动床吸附脱碳系统，包括吸附塔1和再生塔2，所述吸附塔1和吸附塔2内均设置有换热管，吸附塔1用于脱除烟气中的co2成分。在吸附塔1内，换热管内走烟气，换热管与吸附塔1外壳之间走载冷剂溶液，载冷剂溶液与吸附剂间接换热，将吸附剂冷却到-40～0℃。所述吸附塔1的烟气入口通过烟气管道连接有冷却除湿器7，冷却除湿器7用于降低烟气温度的同时去除烟气中的水分，吸附塔1的烟气出口通过烟气管道与烟囱相连接，烟气与吸附剂在管侧逆流接触，烟气自下而上流动，而吸附剂自上而下移动，有利于吸附剂与烟气充分接触，使得吸附剂充分吸附烟气中的co2。所述吸附塔1的顶端通过管道与斗提机b4的出口端相连接，吸附塔 1的底端通过管道与斗提机a3的进口端相连接，所述斗提机b4的进口端与再生塔2底端相连接，所述斗提机a3的出口端与再生塔2顶端相连接，斗提机a3将吸附饱和的吸附剂输送到再生塔2的顶端，在再生塔2内解析再生，再生后的吸附剂再通过斗提机b4引入到吸附塔1内，使得吸附剂循环使用。
17.进一步地，所述吸附塔1通过管道经由缓冲罐a6与斗提机a3的进口端相连接，所述吸附塔1通过管道经由缓冲罐b5与斗提机b4的出口端相连接。可以理解的是，如此设置，使得再生塔2解析时，吸附剂仍然能够通过缓冲罐b5进入到吸附塔1吸附烟气中的co2，而缓冲罐a6能够储存吸附饱和的吸附剂，使得吸附过程能够连续不中断。
18.进一步地，所述再生塔2上设置有热源进口、热源出口和co2抽吸口，所述吸附剂走管侧，热源走壳侧，所述co2抽吸口与管侧相连通，所述co2抽吸口通过管道与真空泵相连接，真空泵图中未示出，低温吸附饱和的二氧化碳吸附剂在再生塔内通过加热和抽真空两者耦合的方式进行再生，大大提高了吸附剂的再生效率。
19.进一步地，所述吸附剂为活性炭。
20.一种移动床吸附脱碳方法，具体包括：
21.将含有co2的烟气引入到冷却除湿器7内，去除烟气中含有的水分；
22.将去除了水分的烟气引入到吸附塔1内，烟气走管侧从下向上流动，与自上而下移动的吸附剂逆流接触，同时载冷剂走壳侧，载冷剂与吸附剂进行间接换热，一方面由于吸附剂吸附co2过程会放热，载冷剂能够带走吸附过程的放热，另一方面载冷剂提供冷量，将吸附剂冷却至-40～0℃，使得吸附剂在低温工况环境下吸附co2，低温使得吸附剂分子键断裂，吸附剂空隙增大，从而大幅提高了吸附剂的吸附效率，脱碳后的烟气通过烟气出口排入到烟囱；
23.将吸收了co2的吸附剂通过斗提机a3引入再生塔2内，对吸附剂进行抽真空再生或者加热和抽真空耦合的方式再生，获得co2气体和解析后的吸附剂；
24.将解析后的吸附剂通过斗提机b4再次引入到吸附塔1内。
25.进一步地，所述解析后的吸附剂通过斗提机b4引入到吸附塔1 之前先储存在缓冲罐b5内，所述吸收了co2的吸附剂通过斗提机 a3引入再生塔2之前先储存在缓冲罐a6内。
26.以下为不同吸附剂在不同温度下对co2的吸附性能试验：
27.(1)试验材料
28.本次试验中所使用的气体规格如下：he(纯度99.995％)，n2(纯度99.998％)co2(纯度99.998％)，co2/n2混合气(co2体积浓度为10.12％)，其中:co2作为物料气，n2作为配气，模拟烟道气。本次试验对活性炭、3a分子筛和4a分子筛三种吸附剂进行了性能评估。
29.(2)试验方法
30.用日本麦奇克拜尔有限公司生产的型号为belcat-ii全自动低温吸附仪进行co2吸附实验。首先，将100mg不同吸收剂置于三样管的中管中，在150℃的he中预处理1小时去除吸附的吸附质。冷却至特定温度后，将10.12vol％-co2/n2气流调至30sccm，持续通入1800 秒后得到穿透曲线，饱和吸附量qm通过对尾气中co2浓度与进气之差进行积分计算，得到活性炭、3a分子筛和4a分子筛三种吸附剂在不同温度下的饱和吸附量qm见图2，从图2可以看出，活性炭在0℃以下，对co2的吸附能力明显提高。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。