一种液-固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统技术方案

一种液

【技术实现步骤摘要】
一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统


[0001]本技术涉及气体净化中的二氧化碳捕集领域，特别是一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统。

技术介绍

[0002]气候变化及其引发的各种灾难性事件已成为当前全球面临的最大挑战之一，而其毫无疑问的归因是来自人类活动的过量CO2等温室气体排放。在此背景下，急需采取迅速的气候行动以抑制大气中CO2的水平。在各种行动方案中，碳捕集、利用和封存(CCUS)技术已被各国公认为重要的减排手段。
[0003]当前技术水平下高昂的碳捕集成本，是妨碍CCUS在工业水平大规模迅速开展的主要因素。传统的碳捕集技术，以商业运行的化学吸收法为例，采取溶剂吸收和解吸再生的循环操作工艺，从混合气体中分离出高纯度CO2气体，其中解吸步骤需要消耗大量能量，是导致高捕集成本的重要原因。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是，提供一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统，克服现有碳捕集技术成本过高的难题。
[0005]本技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统，包括气液换热器、CO2吸收塔、接触式冷凝器、过滤系统Ⅰ、强制氧化池、过滤系统Ⅱ、再溶解/再沉淀池、过滤系统Ⅲ、冷却结晶池以及过滤系统Ⅳ；所述气液换热器用于对进入接触式冷凝器下部进气口的源烟气进行冷却，所述接触式冷凝器底部的出液口与过滤系统Ⅰ的进液口连通，所述过滤系统Ⅰ的截留物出口与外界相通，过滤系统Ⅰ的清液出口与强制氧化池的进液口连通；所述强制氧化池的进气口供外界空气进入，强制氧化池的出气口与外界连通，强制氧化池的出液口与过滤系统Ⅱ的进液口连通，过滤系统Ⅱ的硫酸盐出口与再溶解/再沉淀池的硫酸盐进口连通，再溶解/再沉淀池的添加碱A进料口与外界连通，再溶解/再沉淀池的悬浮液出口与过滤系统Ⅲ的浆液进口连通，所述过滤系统Ⅲ的高纯度石膏产品出口与外界相通；所述过滤系统Ⅲ的清液出口与过滤系统Ⅱ的清液出口连通，两者混合之碱液通过管道汇集于接触式冷凝器上部，与接触式冷凝器的碱液进口连通；所述接触式冷凝器顶部的烟气出口与CO2吸收塔下部的烟气进口连通；所述CO2吸收塔顶部的烟气出口与外界相通，CO2吸收塔上部的进液口用于供贫CO2的吸收溶液进入，底部富CO2的吸收溶液出口与冷却结晶池的进液口连通，所述冷却结晶池的悬浮液出口与过滤系统Ⅳ的浆液进口连通，所述过滤系统Ⅳ的高纯度碳酸氢盐产品出口与外界相通。
[0006]本技术所述的一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统，其中，还包括溶液浓缩器和备液罐；所述溶液浓缩器的进液口和浓缩液出口均连通在过滤系统Ⅲ的清液出口与过滤系统Ⅱ的清液出口汇集之管道上，所述溶液浓缩器的淡水出口与再溶解/再沉淀池的进液口连通；所述备液罐的添加碱B进料口与外界连通，备液罐的清液进口与过滤
F3的浆液进口连通，过滤系统ⅢF3的高纯度石膏产品出口与外界相通。
[0020]过滤系统ⅢF3的清液出口以及过滤系统ⅡF2的清液出口连通，并且两者混合之碱液通过管道汇集于接触式冷凝器DCC上部，与接触式冷凝器DCC的碱液进口连通。
[0021]接触式冷凝器DCC顶部的烟气出口与CO2吸收塔CA下部的烟气进口连通，CO2吸收塔CA顶部的烟气出口与外界相通，CO2吸收塔CA上部的进液口用于供贫CO2的吸收溶液进入，CO2吸收塔CA底部的富CO2吸收溶液出口与冷却结晶池CT的进液口连通，冷却结晶池CT的悬浮液出口与过滤系统ⅣF4的浆液进口连通，过滤系统ⅣF4的高纯度碳酸氢盐产品出口与外界连通。
[0022]本技术的一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统，还包括溶液浓缩器ROU和备液罐MT。溶液浓缩器ROU的进液口和浓缩液出口均连通在过滤系统ⅢF3的清液出口与过滤系统ⅡF2的清液出口汇集之管道上，溶液浓缩器ROU的淡水出口与再溶解/再沉淀池RD/RP的进液口连通；备液罐MT上设有与外界连通的添加碱B(碱性添加物质B)的进料口，备液罐MT的清液进口与过滤系统Ⅳ的清液出口连通，备液罐MT的出液口与气液换热器HE0的进液口连通，气液换热器HE0的出液口与CO2吸收塔CA上部的贫CO2吸收溶液进液口连通。
[0023]工作时，通过再生的贫CO2吸收溶液(冷媒)与源烟气(热媒)在气液换热器HE0中发生热交换，以达到对源烟气冷却的目的，使之适应接触式冷凝器DCC的操作条件，减少额外冷却负荷造成的能耗，同时对循环再生的贫CO2吸收溶液加热，使之在CO2吸收塔CA中对CO2保持较高的吸收速率，如此可减少CO2吸收塔CA的尺寸，从而降低了CO2捕集的成本。
[0024]此外，接触式冷凝器DCC上部碱液进口处的管道上安装有碱液泵ⅠBP1，溶液浓缩器ROU进液口处的管道上安装有碱液泵ⅡBP2，溶液浓缩器ROU浓缩液出口处的管道上安装有碱液泵ⅢBP3，备液罐MT出液口处的管道上安装有碱液泵ⅣBP4，这些液体泵的设置进一步保证了相应液体的顺利流通。
[0025]冷却结晶池CT上设有冷却水进口和冷却水出口，通过循环冷却水，可降低冷却结晶池CT中富CO2吸收溶液的温度，利用其中溶质在低温下溶解度较低的特点，可进行冷却结晶，从而达到从母液中分离的效果。
[0026]本技术的工作原理如下：
[0027]如图1所示，从火电厂或者工业源集中排放的经过脱硝和除尘处理的源烟气(一般在100～200℃)，经过气液换热器HE0被初冷却，产生的冷凝水可被回收利用，随后从接触式冷凝器DCC下部的烟气进口进入接触式冷凝器DCC内。烟气自下向上流，在此与由接触式冷凝器DCC上部碱液进口流下的碱性稀溶液(浓度10～20％)发生逆流接触，碱性稀溶液中的活性物质为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0028]在逆流接触并化学反应的过程中，烟气被进一步冷却、淋洗，其中的水溶性、酸性物质和颗粒物被部分脱除，特别是在pH>5的弱碱性条件下，SO2气体被碱性物质吸收并转化为亚硫酸盐，同时释放出CO2气体(CO2气体在此操作条件下不被吸收)。经过初步净化的烟气(60～80℃)由接触式冷凝器DCC顶部的烟气出口排出，产生的洗涤液则由接触式冷凝器DCC底部的出液口排出。
[0029]从接触式冷凝器DCC底部排出的洗涤液，经过多孔介质过滤系统ⅠF1除去不溶性物质，过滤产生的截留物被回收并作无害化处理，过滤介质重生后可循环利用，含亚硫酸盐的
滤出液通过强制氧化池FOU的进液口进入强制氧化池FOU内，在外界鼓入的空气流作用下，亚硫酸盐很容易被氧化成硫酸盐。由于硫酸盐(钠或钾)的溶解度比相应的亚硫酸盐低，所以在溶液循环利用过程中不断累积的硫酸盐，在强制氧化池FOU中由于达到溶解度可沉淀析出，而在同样条件下，其他可溶性组分(例如硝酸盐，氯离子等)溶解度较大不会析出，如此得到的悬浮液，通过多孔介质过滤系统ⅡF2回收其中的固体成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液
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固分相式的二氧化碳吸收和原位利用系统，包括CO2吸收塔(CA)和接触式冷凝器(DCC)，其特征在于：还包括气液换热器(HE0)、过滤系统Ⅰ(F1)、强制氧化池(FOU)、过滤系统Ⅱ(F2)、再溶解/再沉淀池(RD/RP)、过滤系统Ⅲ(F3)、冷却结晶池(CT)以及过滤系统Ⅳ(F4)；所述气液换热器(HE0)用于对进入接触式冷凝器(DCC)下部进气口的源烟气进行冷却，所述接触式冷凝器(DCC)底部的出液口与过滤系统Ⅰ(F1)的进液口连通，所述过滤系统Ⅰ(F1)的截留物出口与外界相通，过滤系统Ⅰ(F1)的清液出口与强制氧化池(FOU)的进液口连通；所述强制氧化池(FOU)的进气口供外界空气进入，强制氧化池(FOU)的出气口与外界连通，强制氧化池(FOU)的出液口与过滤系统Ⅱ(F2)的进液口连通，过滤系统Ⅱ(F2)的硫酸盐出口与再溶解/再沉淀池(RD/RP)的硫酸盐进口连通，再溶解/再沉淀池(RD/RP)的添加碱A进料口与外界连通，再溶解/再沉淀池(RD/RP)的悬浮液出口与过滤系统Ⅲ(F3)的浆液进口连通，所述过滤系统Ⅲ(F3)的高纯度石膏产品出口与外界相通；所述过滤系统Ⅲ(F3)的清液出口与过滤系统Ⅱ(F2)的清液出口连通，两者混合之碱液通过管道汇集于接触式冷凝器(DCC)上部，与接触式冷凝器的碱液进口连通；所述接触式冷凝器(DCC)顶部的烟气出口与CO2吸收塔(CA)下部的烟气进口连通；所述CO2吸收塔(CA)顶部的烟气出口与外界相通，CO2吸收塔(CA)上部的进液口用于供贫CO2的吸收溶液进入，底部富CO2的吸收溶液出口与冷却结晶池(CT)的进液口连通，所述冷却结晶池(CT)的悬浮液出口与过滤系统Ⅳ(F...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶青，
申请(专利权)人：嘉兴市碳捕手科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：