微界面振蕩吸收器、再生器、碳捕集和再生系統及方法技術方案

本發明專利技術屬于CO2的捕集利用封存技術領域，具體公開了一種能耗較低的微界面振蕩吸收器、再生器、碳捕集和再生系統及方法。該微界面振蕩吸收器通過設置的振蕩吸收單元能夠使吸收液形成無數高比表面積的吸收液霧滴，其與高速旋轉的原料氣中的CO2反應，增大了氣液有效相界面積，強化了兩相之間的相互作用，有效提高了CO2捕集的效率，并減少了吸收液的損耗。利用該微界面振蕩吸收器捕集CO2，原料氣高速旋轉以及吸收液噴入主要依靠其送入吸收器本體的初始速度，無需額外加壓，因此CO2捕集過程中的能耗較低。基于相同的工作原理，該微界面振蕩再生器通過設置的振蕩再生單元能夠有效解吸CO2使富液再生為吸收液，且無需額外施加高頻振蕩，能耗也較低。能耗也較低。能耗也較低。

【技術實現步驟摘要】
微界面振蕩吸收器、再生器、碳捕集和再生系統及方法


[0001]本專利技術屬于CO2的捕集利用封存
，具體涉及一種微界面振蕩吸收器、再生器、碳捕集和再生系統及方法。

技術介紹

[0002]CO2是一種溫室氣體，其能吸收地面反射的長波輻射并重新發射輻射，是導致溫室效應的主要氣體。用于CO2捕集的方法主要有化學吸收法、物理吸附法、膜分離法、低溫蒸餾法等等，其中化學吸收法技術最為成熟，但仍存在著再生效率低、能耗高、捕集設備大等問題。
[0003]目前，研究人員基于化學吸收法，進一步研發了功效更優異的碳捕集和再生的方法及裝置。例如：公開號為CN104307337A的中國專利技術專利申請就公開了一種捕捉和分離熱風爐煙氣中二氧化碳的方法及其系統，所述方法包括：熱風爐出口煙氣經過控溫處理，通過煙氣加壓裝置噴入高壓混合吸收塔內；將氨水溶液通過氨水加壓裝置加壓后噴入吸收塔內；在吸收塔內形成的溶液從底部經過導流管流入高頻振蕩分離塔內；殘余未吸收溶解氣體從吸收塔上部經定壓排放裝置直接排入大氣中；上述從吸收塔下部進入高頻振蕩分離塔的混合液體，通過高頻振蕩分離塔內設置的高頻振蕩器將二氧化碳析出；析出的二氧化碳經過濃度檢測并收集起來；下部氨水溶液重新收集去除雜質后循環使用。
[0004]雖然上述方法和系統通過加壓裝置將煙氣和氨水加壓后噴入高壓混合吸收塔內吸收CO2，并在分離塔中引入高頻振蕩器，利用碳酸氫銨溶液的不穩定性，使氨水中的CO2析出，提高了CO2的解吸效率和氨水的再生效率，但是該方法和系統采用煙氣加壓裝置和氨水加壓裝置來促進CO2的吸收，采用高頻振蕩器來促使CO2析出，無論是CO2捕集過程中，還是CO2解吸過程中所使用設備能耗均較大，不利于節能環保，且制造和使用成本均較高。

技術實現思路

[0005]本專利技術提供了一種微界面振蕩吸收器，旨在提高CO2捕集效率的同時降低能耗。
[0006]本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：微界面振蕩吸收器，包括吸收器本體、吸收器除霧裝置和振蕩吸收單元；
[0007]所述吸收器本體的頂部設有凈化氣出氣口，其側部設有原料氣進氣口和吸收器進液口，其底部設有吸收器出液口；
[0008]所述吸收器除霧裝置設置在吸收器本體的內腔中，其出氣側與凈化氣出氣口相對應；
[0009]所述振蕩吸收單元設置在吸收器本體的內腔中，并處于吸收器除霧裝置的下側；所述振蕩吸收單元至少為兩個，并圍繞吸收器本體的中心線均勻分布；
[0010]所述振蕩吸收單元包括豎直設置的吸收單元主體，所述吸收單元主體為上端封閉的筒形結構，所述吸收單元主體的內腔為吸收造旋腔，所述吸收造旋腔主要由上下連通的第一柱狀腔和第一錐狀腔組成；
[0011]所述吸收單元主體的側壁上設有吸收單元進氣口，所述吸收單元進氣口的進流方向與吸收造旋腔相切并與原料氣進氣口連通；
[0012]所述吸收單元進氣口下側的吸收單元主體的側壁上設有至少兩個第一噴液結構，所述第一噴液結構包括至少兩個沿吸收單元主體的周向均勻分布的吸收噴液孔，各吸收噴液孔分別與吸收器進液口連通；
[0013]所述吸收單元主體上沿其中心線設置有第一脫氣管，所述第一脫氣管的上端出氣口與吸收器除霧裝置的進氣側相對應，其下端進氣口從吸收單元主體上端的中央部位穿入至吸收造旋腔中，并延伸至所有吸收噴液孔的下側；
[0014]所述第一錐狀腔的下端開口為吸收單元底流口，所述吸收單元底流口與吸收器本體內腔的下部連通。
[0015]進一步的，該微界面振蕩吸收器還包括吸收器降液管；
[0016]所述吸收單元底流口上設置有吸收單元底流管，并通過吸收單元底流管與吸收器本體內腔的下部連通；
[0017]所述吸收器降液管設置在吸收器本體的內腔中并處于相鄰的兩個振蕩吸收單元之間，其上端進液口與吸收器除霧裝置的進氣側相對應，其下端出液口與吸收器本體內腔的下部連通。
[0018]進一步的，所述吸收造旋腔的柱錐比為2～3:1；
[0019]所述第一脫氣管伸入吸收造旋腔的深度為第一柱狀腔高度的1/5～3/5，所述第一脫氣管的內徑為第一柱狀腔直徑的1/4～1/3；
[0020]所述第一錐狀腔的錐角為20
°
～30
°
。
[0021]基于同樣的工作原理，本專利技術還提供了一種能夠有效解吸CO2且能耗較低的微界面振蕩再生器，其包括再生器本體、再生器除霧裝置和振蕩再生單元；
[0022]所述再生器本體的頂部設有酸氣出氣口，其側部設有再生器進氣口、再生器進液口和再生器第一出液口，其底部設有再生器第二出液口；
[0023]所述再生器除霧裝置設置在再生器本體的內腔中，其出氣側與酸氣出氣口相對應；
[0024]所述振蕩再生單元設置在再生器本體的內腔中，并處于再生器除霧裝置的下側；所述振蕩再生單元至少為兩個，并圍繞再生器本體的中心線均勻分布；
[0025]所述振蕩再生單元包括豎直設置的再生單元主體，所述再生單元主體為上端封閉的筒形結構，所述再生單元主體的內腔為再生造旋腔，所述再生造旋腔主要由上下連通的第二柱狀腔和第二錐狀腔組成；
[0026]所述再生單元主體的側壁上設有再生單元進氣口，所述再生單元進氣口的進流方向與再生造旋腔相切并與再生器進氣口連通；
[0027]所述再生單元進氣口下側的再生單元主體的側壁上設有至少兩個第二噴液結構，所述第二噴液結構包括至少兩個沿再生單元主體的周向均勻分布的再生噴液孔，各再生噴液孔分別與再生器進液口連通；
[0028]所述再生單元主體上沿其中心線設置有第二脫氣管，所述第二脫氣管的上端出氣口與再生器除霧裝置的進氣側相對應，其下端進氣口從再生單元主體上端的中央部位穿入至再生造旋腔中，并延伸至所有再生噴液孔的下側；
[0029]所述第二錐狀腔的下端開口為再生單元底流口，所述再生單元底流口與再生器本體內腔的下部連通。
[0030]進一步的，該微界面振蕩再生器還包括再生器降液管和通氣管；
[0031]所述再生單元底流口上設置有再生單元底流管，并通過再生單元底流管與再生器本體內腔的下部連通；
[0032]所述再生器降液管設置在再生器本體的內腔中并處于相鄰的兩個振蕩再生單元之間，其上端進液口與再生器除霧裝置的進氣側相對應，其下端出液口與與再生器本體內腔的下部連通；
[0033]所述通氣管豎直設置在再生器本體的內腔中，并處于再生器除霧裝置的下側。
[0034]進一步的，所述再生造旋腔的柱錐比為2～3:1；
[0035]所述第二脫氣管伸入再生造旋腔的深度為第二柱狀腔高度的1/5～3/5，所述第二脫氣管的內徑為第二柱狀腔直徑的1/4～1/3；
[0036]所述第二錐狀腔的錐角為20
°
～30
°
。
[0037]本專利技術還提供了一種能耗較低的碳捕集和再生系統，包括原料氣風機、CO2吸收器、富液泵、貧液泵、第一換熱器、第二換熱器和吸收液再生器；所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.微界面振蕩吸收器，其特征在于：包括吸收器本體(210)、吸收器除霧裝置(220)和振蕩吸收單元(230)；所述吸收器本體(210)的頂部設有凈化氣出氣口(211)，其側部設有原料氣進氣口(212)和吸收器進液口(213)，其底部設有吸收器出液口(214)；所述吸收器除霧裝置(220)設置在吸收器本體(210)的內腔中，其出氣側與凈化氣出氣口(211)相對應；所述振蕩吸收單元(230)設置在吸收器本體(210)的內腔中，并處于吸收器除霧裝置(220)的下側；所述振蕩吸收單元(230)至少為兩個，并圍繞吸收器本體(210)的中心線均勻分布；所述振蕩吸收單元(230)包括豎直設置的吸收單元主體，所述吸收單元主體為上端封閉的筒形結構，所述吸收單元主體的內腔為吸收造旋腔，所述吸收造旋腔主要由上下連通的第一柱狀腔(231)和第一錐狀腔(232)組成；所述吸收單元主體的側壁上設有吸收單元進氣口(233)，所述吸收單元進氣口(233)的進流方向與吸收造旋腔相切并與原料氣進氣口(212)連通；所述吸收單元進氣口(233)下側的吸收單元主體的側壁上設有至少兩個第一噴液結構，所述第一噴液結構包括至少兩個沿吸收單元主體的周向均勻分布的吸收噴液孔(234)，各吸收噴液孔(234)分別與吸收器進液口(213)連通；所述吸收單元主體上沿其中心線設置有第一脫氣管(235)，所述第一脫氣管(235)的上端出氣口與吸收器除霧裝置(220)的進氣側相對應，其下端進氣口從吸收單元主體上端的中央部位穿入至吸收造旋腔中，并延伸至所有吸收噴液孔(234)的下側；所述第一錐狀腔(232)的下端開口為吸收單元底流口，所述吸收單元底流口與吸收器本體(210)內腔的下部連通。2.根據權利要求1所述的微界面振蕩吸收器，其特征在于：還包括吸收器降液管(240)；所述吸收單元底流口上設置有吸收單元底流管(236)，并通過吸收單元底流管(236)與吸收器本體(210)內腔的下部連通；所述吸收器降液管(240)設置在吸收器本體(210)的內腔中并處于相鄰的兩個振蕩吸收單元(230)之間，其上端進液口與吸收器除霧裝置(220)的進氣側相對應，其下端出液口與吸收器本體(210)內腔的下部連通。3.根據權利要求1或2所述的微界面振蕩吸收器，其特征在于：所述吸收造旋腔的柱錐比為2～3:1；所述第一脫氣管(235)伸入吸收造旋腔的深度為第一柱狀腔(231)高度的1/5～3/5，所述第一脫氣管(235)的內徑為第一柱狀腔(231)直徑的1/4～1/3；所述第一錐狀腔(232)的錐角為20
°
～30
°
。4.微界面振蕩再生器，其特征在于：包括再生器本體(510)、再生器除霧裝置(520)和振蕩再生單元(530)；所述再生器本體(510)的頂部設有酸氣出氣口(511)，其側部設有再生器進氣口(512)、再生器進液口(513)和再生器第一出液口(514)，其底部設有再生器第二出液口(515)；所述再生器除霧裝置(520)設置在再生器本體(510)的內腔中，其出氣側與酸氣出氣口(511)相對應；
所述振蕩再生單元(530)設置在再生器本體(510)的內腔中，并處于再生器除霧裝置(520)的下側；所述振蕩再生單元(530)至少為兩個，并圍繞再生器本體(510)的中心線均勻分布；所述振蕩再生單元(530)包括豎直設置的再生單元主體，所述再生單元主體為上端封閉的筒形結構，所述再生單元主體的內腔為再生造旋腔，所述再生造旋腔主要由上下連通的第二柱狀腔(531)和第二錐狀腔(532)組成；所述再生單元主體的側壁上設有再生單元進氣口(533)，所述再生單元進氣口(533)的進流方向與再生造旋腔相切并與再生器進氣口(512)連通；所述再生單元進氣口(533)下側的再生單元主體的側壁上設有至少兩個第二噴液結構，所述第二噴液結構包括至少兩個沿再生單元主體的周向均勻分布的再生噴液孔(534)，各再生噴液孔(534)分別與再生器進液口(513)連通；所述再生單元主體上沿其中心線設置有第二脫氣管(535)，所述第二脫氣管(535)的上端出氣口與再生器除霧裝置(520)的進氣側相對應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：常玉龍，范嘉楠，申強，張香港，馬良，江霞，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：