一种基于电场的水合物法CO2捕集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水合物应用技术领域，提出一种基于电场的水合物法CO2捕集装置及方法。该装置包括海水输入模块、水合剂供给模块、水合物成核模块、水合物强化生长模块、水合物浆过滤模块、水合物块收集模块和外电场模块。来料海水和来料水合剂在低温高压下生成水合物小颗粒，流经电场加速生成后，由固液分离室进行高效的分离、干燥并压缩，最终产出水合物块。搅拌法、喷淋法和外加电场的结合使用能够有效解决水合物生成速度慢、周期长的特点。固液分离室的设计可以高效过滤出水合物颗粒并防止滤板堵塞。多处使用换热室可以使排出废料中的冷量得以循环利用，大大提高能源的利用效率和经济效益。效益。效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电场的水合物法CO2捕集装置及方法


[0001]本专利技术涉及水合物应用
，具体涉及到一种基于电场的水合物法CO2捕集装置及方法。

技术介绍

[0002]在所有导致温室效应的气体中，CO2被认为是最主要的温室效应制造者。近些年来，越来越严重的温室效应迫使越来越多的国家和国际机构对CO2的排放及捕获封存表示了极大的关切。2020年我国的二氧化碳排放量达到102.4吨，占全球二氧化碳排放量的31.7％，其中煤炭的大量使用是造成我国碳排放量巨大的主要因素，见张凡等人发表的“中国制造业碳排放问题分析与减排对策建议”。在充分使用燃煤和其他石化能源的条件下要实现CO2减排目标，分离并捕获火电厂排放的CO2是十分关键的。
[0003]水合物法分离CO2是一种有别于传统方法的高效且经济实用的分离技术，见徐纯刚等人发表的水合物法分离二氧化碳的研究现状。水合物法CO2捕集技术适用于火电厂烟气(CO2/N2)中CO2的捕集，它被美国能源部(DOE)认为是最具潜力的长期CO2捕集技术。
[0004]目前科研人员在基于水合物法捕集CO2
取得了一定的成果，但是现有的基于水合物法捕集CO2的装置都存在以下问题：水合物成核慢，生长周期长；水合物块难以从浆液中分离；一体化装置耗能高，难以工业化等。本专利技术中相互关联的几个功能区可以很好的解决以上的问题。

技术实现思路

[0005]基于现有的基于水合物法捕集CO2装置所存在的问题，本专利技术提供了一种基于电场的水合物法CO2捕集装置及其方法，为水合物法捕集CO2的技术提供了一种可实现工业化的装置，所得产物可以直接进行封存。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种基于电场的水合物法CO2捕集装置，包括海水输入模块、水合剂供给模块、水合物成核模块、水合物强化生长模块、外电场模块、水合物浆过滤模块和水合物块收集模块；
[0007]海水输入模块包括海水供给管路1、换热器a3和分流阀a4；来料海水通过海水供给管路1及离心泵a2进入换热器a3中预冷，按照设定比例通入分流阀a4中分成两支路，分别为第一海水供给管路13和第二海水供给管路6；第一海水供给管路13过阀门14连接至水合物成核室顶部的喷头15，第二海水供给管路6连接至水合物成核室底部；
[0008]水合剂供给模块包括来料水合剂管路25、水合剂回收管路35、水合剂供给干管22、第一水合剂供给管路18和第二水合剂供给管路19；来料水合剂经来料水合剂管路25进入换热器b24中换热后，过混合阀23进入水合剂供给干管22，水合剂供给干管22上设置有离心泵b21和分流阀b20；水合剂通过分流阀b20分成两路，分别为第一水合剂供给管路18和第二水合剂供给管路19；第一水合剂供给管路18通入至水合物成核室顶部，用于补充水合剂直至设计压力；第二水合剂供给管路19通入至水合物固液分离室39；水合物固液分离室39与水
合剂回收管路35相连通，水合剂回收管路35上从水合物固液分离室39出来依次疏水阀38、止回阀b37、背压阀36和分流阀c34；回收的水合剂通过分流阀c34分为两支路，分别为水合剂再捕集管路33和废气排出管路32；废气排出管路32上排出的废气先流经换热器b24换热预冷来料水合剂后再排出；水合剂再捕集管路33与预冷后的水合剂混合流入水合剂供给干管22。
[0009]水合物成核模块包括水合物成核室；水合物成核室的上方设有喷头15、水合剂入口、第一压力传感器17和温度计16；水合物成核室侧壁设有连接至第一水合物浆输送管路26的水合物浆溢出口，水合物浆裹挟水合剂通过第一水合物浆输送管路26流入水合物快速生长室中的变径螺旋管路27；水合物成核室底部设有海水入口，接收第二海水供给管路6中的海水；水合物成核室底部排列有多个搅拌器12，使其中液体形成均匀的水合物浆，防止水合物触底生长；水合物成核室底部另设有排空阀11。
[0010]水合物强化生长模块包括变径螺旋管路27、循环制冷管路28和换热器c30；水合物快速生长室内充满制冷剂，变径螺旋管路27置于其中；循环制冷管路28与水合物快速生长室相连通，其上安装有换热器c30，制冷剂经循环制冷管路28与换热器c30实现循环制冷。
[0011]外电场模块包括电极板与直流电源，两电极板分别位于水合物快速生长室的两端，用于给水合物强化生长模块所处环境提供直流电场29。
[0012]水合物浆过滤模块包括水合物固液分离室39，其截面为圆形；水合物固液分离室39内置旋转筛板架，包括转动轴和多层筛板；转动轴呈十字形布置于水合物固液分离室39内，将其内部分为四分区；筛板分为大小孔径两种，各分区的筛板上下布置，大孔径的筛板位于分区内上方；筛板两端分别连接至转动轴和水合物固液分离室39；水合物分离室上方分别设置有压力表31、水合物浆入口7、水合剂喷口8和水合剂出口10；水合物浆入口7通过第二水合物浆输送管路9与水合物快速生长室相连，水合剂喷口8与第二水合剂供给管路19相连，水合剂出口10与水合剂回收管路35相连，实现水合剂重复利用；经水合物固液分离室39分离出的浓海水通过浓海水排出管路46过止回阀a5流入换热器a3中换热后排出；
[0013]水合物块收集模块包括阻挡板45、伸缩板44、收集板43、联动门40、水合物块取出门41和水合物收集箱42；水合物块收集模块与水合物固液分离室39其中一分区相连通，收集板43承载该分区内的水合物块，收集板43内嵌压力传感器；伸缩板44位于收集板43一侧，阻挡板45位于伸缩板44上方，二者联动；联动门40位于收集板43另一侧，其下端通过水合物块取出门41连接至水合物收集箱42；伸缩板44移动至收集板43另一侧时，联动门40开启。
[0014]所述筛板设有16层，其中大孔径筛板和小孔径筛板各8个；每个分区内均设有两层筛板，上层筛板比下层筛板的孔径大。
[0015]所述变径螺旋管路27设有多根，从上到下的管径逐渐变大。
[0016]所述变径螺旋管路27有两种不同的组合形式；第一种组合方式中各变径螺旋管路27的管径相同；第二种组合方式中各变径螺旋管路27的管径不同。
[0017]所述水合物固液分离室39中的水合物块采取清洗而非干燥工序时，取消水合物法CO2捕集装置中的水合剂分流阀b20和第二水合剂供给管路18；来料海水分流阀a4增设为三路分流，第三支路海水从水合剂喷口8位置处经喷淋进入水合物固液分离室39中，用于冲洗过滤出的水合物固体。
[0018]装置订制前参考实验结果确定进浆流量、筛板孔径、筛板间距等参数。设计原则是
各分区的工作流量相等。在转动频率一定的情况下，可按照分区的数量和各分区的体积确定每次的转动角度。每次转动结束时会有震动，目的是加强左区水合物浆的分离，有利于右区水合物自然掉落，且避免筛孔堵塞。筛板按长度分为长、短筛板，长筛板垂直时，其小孔径筛板对应角度大孔径筛板对应角度小孔径筛板长度l2；d为筛板间距；e为短筛板中大孔径筛板到转轴中心距离；
[0019]长筛板倾斜时，其小孔径筛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电场的水合物法CO2捕集装置，其特征在于，该基于电场的水合物法CO2捕集装置包括海水输入模块、水合剂供给模块、水合物成核模块、水合物强化生长模块、外电场模块、水合物浆过滤模块和水合物块收集模块；海水输入模块包括海水供给管路(1)、换热器a(3)和分流阀a(4)；来料海水通过海水供给管路(1)及离心泵a(2)进入换热器a(3)中预冷，按照设定比例通入分流阀a(4)中分成两支路，分别为第一海水供给管路(13)和第二海水供给管路(6)；第一海水供给管路(13)过阀门(14)连接至水合物成核室顶部的喷头(15)，第二海水供给管路(6)连接至水合物成核室底部；水合剂供给模块包括来料水合剂管路(25)、水合剂回收管路(35)、水合剂供给干管(22)、第一水合剂供给管路(18)和第二水合剂供给管路(19)；来料水合剂经来料水合剂管路(25)进入换热器b(24)中换热后，过混合阀(23)进入水合剂供给干管(22)，水合剂供给干管(22)上设置有离心泵b(21)和分流阀b(20)；水合剂通过分流阀b(20)分成两路，分别为第一水合剂供给管路(18)和第二水合剂供给管路(19)；第一水合剂供给管路(18)通入至水合物成核室顶部，用于补充水合剂直至设计压力；第二水合剂供给管路(19)通入至水合物固液分离室(39)；水合物固液分离室(39)与水合剂回收管路(35)相连通，水合剂回收管路(35)上从水合物固液分离室(39)出来依次疏水阀(38)、止回阀b(37)、背压阀(36)和分流阀c(34)；回收的水合剂通过分流阀c(34)分为两支路，分别为水合剂再捕集管路(33)和废气排出管路(32)；废气排出管路(32)上排出的废气先流经换热器b(24)换热预冷来料水合剂后再排出；水合剂再捕集管路(33)与预冷后的水合剂混合流入水合剂供给干管(22)；水合物成核模块包括水合物成核室；水合物成核室的上方设有喷头(15)、水合剂入口、第一压力传感器(17)和温度计(16)；水合物成核室侧壁设有连接至第一水合物浆输送管路(26)的水合物浆溢出口，水合物浆裹挟水合剂通过第一水合物浆输送管路(26)流入水合物快速生长室中的变径螺旋管路(27)；水合物成核室底部设有海水入口，接收第二海水供给管路(6)中的海水；水合物成核室底部排列有多个搅拌器(12)，使其中液体形成均匀的水合物浆，防止水合物触底生长；水合物成核室底部另设有排空阀(11)；水合物强化生长模块包括变径螺旋管路(27)、循环制冷管路(28)和换热器c(30)；水合物快速生长室内充满制冷剂，变径螺旋管路(27)置于其中；循环制冷管路(28)与水合物快速生长室相连通，其上安装有换热器c(30)，制冷剂经循环制冷管路(28)与换热器c(30)实现循环制冷；外电场模块包括电极板与直流电源，两电极板分别位于水合物快速生长室的两端，用于给水合物强化生长模块所处环境提供直流电场(29)；水合物浆过滤模块包括水合物固液分离室(39)，其截面为圆形；水合物固液分离室(39)内置旋转筛板架，包括转动轴和多层筛板；转动轴呈十字形布置于水合物固液分离室(39)内，将其内部分为四分区；筛板分为大小孔径两种，各分区的筛板上下布置，大孔径的筛板位于分区内上方；筛板两端分别连接至转动轴和水合物固液分离室(39)；水合物分离室上方分别设置有压力表(31)、水合物浆入口(7)、水合剂喷口(8)和水合剂出口(10)；水合物浆入口(7)通过第二水合物浆输送管路(9)与水合物快速生长室相连，水合剂喷口(8)与第二水合剂供给管路(19)相连，水合剂出口(10)与水合剂回收管路(35)相连，实现水合剂重复利用；经水合物固液分离室(39)分离出的浓海水通过浓海水排出管路(46)过止回阀a
(5)流入换热器a(3)中换热后排出；水合物块收集模块包括阻挡板(45)、伸缩板(44)、收集板(43)、联动门(40)、水合物块取出门(41)和水合物收集箱(42)；水合物块收集模块与水合物固液分离室(39)其中一分区相连通，收集板(43)承载该分区内的水合物块，收集板(43)内嵌压力传感器；伸缩板(44)位于收集板(43)一侧，阻挡板(45)位于伸缩板(44)上方，二者联动；联动门(40)位于收集板(43)另一侧，其下端通过水合物块取出门(41)连接至水合物收集箱(42)；伸缩板(44)移动至收集...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，杨明军，武明宇，陈兵兵，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：