胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置的制作方法

1.本发明涉及碳捕集技术领域，更具体地说，涉及一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置。


背景技术：

2.目前，利用有机胺捕集烟道气的二氧化碳是最为成熟的方案，但有机胺捕集二氧化碳工艺存在着解吸能耗过大，反应溶剂有毒，占地大，无法捕集低浓度二氧化碳等缺点。
3.二氧化碳是一种重要的工业气体，烟道气回收的二氧化碳可用于油田的强化驱油或者煤矿的驱替煤层气或制成甲醇等工业原料。
4.另外，对于密闭空间来说，当二氧化碳浓度达到1％时，就会使人感到气闷、头昏、心悸；达到4-5％是会感到气喘、头痛、眩晕，而达到10％时，会使人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清、呼吸停止而死亡。尤其是对于潜艇、航天飞机、空间站、人防场所等有人密闭空间，二氧化碳的及时去除尤显重要。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置，以提高烟气中二氧化碳的吸附效果。
6.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置，包括装填二氧化碳吸附剂的吸附装置，连通所述吸附装置提升管的沉降器，以及设置于所述沉降器和所述吸附装置之间的解吸装置；
8.所述解吸装置具有多级解吸结构，并至少包括对吸附二氧化碳的所述吸附剂进行加热解吸的预解吸装置，和对吸附二氧化碳的所述吸附剂进行负压解吸的负压解吸装置。
9.优选地，所述预解吸装置内设置对输入的吸附剂进行加热的蒸汽加热结构，所述蒸汽加热结构对所述吸附剂的加热温度为100℃～130℃；
10.所述预解吸装置的顶部设置解吸气出口。
11.优选地，所述负压解吸装置为设于所述预解吸装置和所述吸附装置之间的真空器，所述真空器接收预解吸后的所述吸附剂，并在负压状态进行二次解吸，输出解吸附的所述吸附剂。
12.优选地，所述负压解吸装置包括并行布置，并交替运行的多个所述真空器。
13.优选地，所述真空器包括并联布置的2～10台，每台所述真空器上均设置抽气出口。
14.优选地，所述真空器操作压力为5kpa(a)～50kpa(a)、操作温度为90℃～100℃。
15.优选地，所述吸附装置为流化床，其内设置蛇形管冷却装置。
16.优选地，所述沉降器的下部设置对其内的所述吸附剂进行升温的预加热装置；
17.所述预加热装置将所述吸附剂升温至60℃～75℃。
18.优选地，所述负压解吸装置和所述吸附装置之间还设置有换热器及冷却器；
19.换热、冷却后所述吸附剂温度为45℃～70℃。
20.本发明提供的胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置，包括装填有二氧化碳吸附剂的吸附装置，连通吸附装置提升管的沉降器，以及设置于沉降器和吸附装置之间的解吸装置；解吸装置具有多级解吸结构，并至少包括对吸附二氧化碳的吸附剂进行加热解吸的预解吸装置，和对吸附二氧化碳的吸附剂进行负压解吸的负压解吸装置。含二氧化碳烟气经吸附装置进行吸附，并由提升管送入沉降器，进一步送入解吸装置实现二氧化碳解吸，通过加热预解吸方式和负压解吸方式的结合，提高二氧化碳的解吸效率，降低能耗。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明提供的第一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置示意图；
23.图2为本发明提供的第二种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置示意图。
24.其中，1-烟气出口，2-沉降器，3-预加热装置，4-第一输送管，5-上螺旋输送机，5a-进料阀，6-加热盘管，7-分布管，8-第二输送管，9-中螺旋输送机，10-第三输送管，11-加料阀，12-抽气出口，13-第四输送管，14-排料阀，15-换热器，16-换热管，17-第五输送管，18-下螺旋输送机，19-提升管，20-解吸气出口，21-预解吸装置，22-负压解吸装置，23-吸附装置，24-冷却装置，25-分布器，26-烟气进口，a-真空器a，b-真空器b。
具体实施方式
25.本发明公开了一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置，提高了烟气中二氧化碳的吸附效果。
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1和图2所示，图1为本发明提供的第一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置示意图；图2为本发明提供的第二种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置示意图。
28.本实施例提供一种胺系吸附剂解吸二氧化碳捕集装置，包括装填有二氧化碳吸附剂的吸附装置23，连通吸附装置23提升管19的沉降器2，以及设置于沉降器2和吸附装置23之间的解吸装置；解吸装置具有多级解吸结构，并至少包括对吸附二氧化碳的吸附剂进行加热解吸的预解吸装置21，和对吸附二氧化碳的吸附剂进行负压解吸的负压解吸装置22。含二氧化碳烟气经吸附装置23进行吸附，并由提升管19送入沉降器2，进一步送入解吸装置实现二氧化碳解吸，通过加热预解吸方式和负压解吸方式的结合，提高二氧化碳的解吸效率，降低能耗。
29.在本案一具体实施例中，预解吸装置21内设置对输入的吸附剂进行加热的蒸汽加
热结构，所述蒸汽加热结构对所述吸附剂的加热温度为100℃～130℃；预解吸装置21的顶部设置将解吸气出口20。解吸装置通过为顺序布置的预解吸装置21和负压解吸装置22，预解吸装置21连通沉降器2，其内通过蒸汽加热结构对输入的吸附剂进行加热，从而解析出高浓度的二氧化碳。预解吸装置21的顶部设置解吸气出口20，可通过风机引出，进行后续处理。优选地，预解吸装置21内蒸汽加热结构为加热盘管6，其下方设置流化气分布管7，加热盘管6工作时，其内通入热蒸汽，利用加热盘管6内外温差，热蒸汽冷凝成水，其热量传递至解吸器内部，对吸附剂进行加热，从而解吸出二氧化碳。蒸汽加热结构下方设置分布管7，通入流化气使吸附剂呈流化状态，经预解吸装置21底部的第二输送管8送入真空器。
30.在本案一具体实施例中，负压解吸装置22为设于预解吸装置21和吸附装置23之间的真空器，真空器接收预解吸后的吸附剂，并在负压状态进行二次解吸，输出解吸附的吸附剂。
31.负压解吸装置22可设置包括并行布置，并交替运行的多个真空器(真空器a、真空器b
…
)，优选地，真空器包括并联布置的2～10台，每台真空器上均设置抽气出口12。
32.本实施例提供的一优选方案中，真空器包括并联布置的2台，真空器操作压力为5kpa(a)～50kpa(a)、操作温度为90℃～100℃。
33.如图1所示的第一布置结构中，在沉降器2、预解吸装置21之间设置第一输送管4及进料阀5a，吸附剂靠重力输送到预解吸装置21并控制吸附剂流量；预解吸后的吸附剂自第二输送管8，依靠重力向下流出，并经第三输送管10进行分流，每根第三输送管10上均设置一个加料阀11，通过控制加料阀11将吸附剂输送至预定真空器中，优选真空器设置2个，交替运行进行负压解吸，在一具体实施例中，真空器a进出料，真空器b进行负压解吸，即真空器a的加料阀11和排料阀14的阀门均开启，依靠重力进料，依靠下螺旋输送机18出料，进出料同时进行，同时关闭真空器b加料阀及排料阀，确保真空器b处于密闭状态，利用抽气泵将真空器b内部压力抽到5～50kpa(a)、操作温度90℃条件下解吸剩余20％～50％co2，负压解吸结束后，打开真空器b加料阀和排料阀进行加料和排料，而真空器a关闭进出料阀门进行负压解吸，依次交替运行，负压解吸后90℃的吸附剂经螺旋输送机18输送至吸附装置23。
34.本实施例中，吸附装置23内设置对输入的解吸后吸附剂降温冷却的冷却装置24，具体冷却装置24采用蛇形冷却盘管。高温吸附剂进入吸附装置23，通过冷却盘管对高温吸附剂进行降温。在冷却盘管中进入20℃冷却水，经换热后温度升到40℃左右从出口流出。在流化床中90℃的吸附剂颗粒与冷却盘管换热温度降到60℃以下，开始吸附操作。
35.如图2所示的第二布置结构中，真空器对其内的吸附剂进行负压解吸后，经真空器后端的第四输送管13输出，第四输送管13上设置排料阀14，加料阀11和排料阀14开闭配合，进行吸附剂的输入输出，以及对真空器内部形成封闭环境，便于抽气形成负压。负压解吸后90℃的吸附剂若直接送入吸附装置23，会造成热量损耗，也增加了冷却负荷。
36.在本案一具体实施例中，负压解吸装置22和吸附装置23之间设置换热器15；换热后吸附剂温度为40℃～70℃。在真空器和吸附装置23之间设置换热器15，经真空器输送的90℃吸附剂进入换热器15，换热器15内部设有换热管16，通过外接冷源，回收一部分吸附剂热量，吸附剂温度降至40-70℃，之后吸附剂经第五输送管17依靠下螺旋输送机18输送至吸附装置23。
37.在本实施例中，沉降器2的下部设置对其内的吸附剂进行升温的预加热装置3；预
加热装置3利用装置低温热对吸附剂进行预加热，然后预解吸装置21内蒸汽加热结构对吸附剂继续加热到解吸过程需要温度。预加热装置3利用装置低温热对吸附剂进行初步加热，通过预加热将吸附剂从40℃～50℃加热至60℃～75℃，进入预解吸装置21后其加热盘管6对送入的吸附剂进一步加热至100℃～130℃，提高了低温热利用率，降低解吸过程中蒸汽用量，降低装置能耗。
38.通过设置预加热装置3和预解吸装置21对吸附剂的解吸温度进行控制，可以解吸出吸附剂中约50-80％的co2，预解吸后的吸附剂经第四输送管13靠重力输送至真空器22中。
39.由换热管16吸收的热量(低温热)，可以送入给预加热装置3，对沉降器的吸附剂进行加热，提高能量效率。
40.在沉降器2底部设置第一输送管4及上螺旋输送机5，吸附剂被送入预解吸装置21内进行预解吸，预解吸后的吸附剂经第二输送管8送入中螺旋输送机9，由中螺旋输送机9将吸附剂输送到真空器a或真空器b，最后真空器底部排出的吸附剂经第四输送管13、排料阀14至换热器中，经与换热管16换热温度降到40～70℃后经第五输送管17、下螺旋输送管18送至吸附装置23；烟气经吸附装置23底部的烟气进口26送入，经分布器25与解吸附的吸附剂进行气-固接触进行二氧化碳吸附。
41.吸附装置23内吸附剂对二氧化碳进行吸附，剩余烟气及吸附剂经提升管19输送至沉降器2中，吸附剂靠重力落入沉降器2下部，烟气向上流动经沉降器2顶部的烟气出口1排出。
42.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。