【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，属于二氧化碳捕集利用。
技术介绍
1、当前，化石燃料燃烧排放的烟气会释放出大量二氧化碳(co2)，因此如何发展绿色高效的碳捕集技术至关重要。传统碳捕集方法包括吸收法、吸附法、膜分离法以及低温分离法。其中，吸收法需要使用吸收剂、再生能耗大、长期使用易腐蚀设备；吸附法对co2的选择性不高且处理高浓度co2气体时能耗大；膜分离技术要求的膜材料性能较高、制备成本高等；低温精馏法能耗较高且仅适用于处理浓度高的co2混合气。
2、相比于传统碳捕集技术，水合物法作为一种新型燃烧后碳捕集技术，具有气体分离条件温和、对原料气杂质不敏感、气体回收率高、能耗较低等优势，具有广阔应用前景。水合物是由气体分子和水在一定条件下接触而形成的晶体结构。水合物法实现气体分离的基本原理是利用不同气体生成水合物的条件不同，从而可设置多级水合反应以达到分离气体的目的。对于排放烟气，其主要成分为氮气(n2)和co2，二者在相同温度下单独形成水合物所需的平衡压力存在较大差距，一般在较低的压力水平下，co2形成水合物的优先级更高，因此可以利用水合物生成的选择性，设置多级水合反应来捕集co2。但目前水合物法分离气体工艺普遍面临着水合物生成速率慢、需提供制冷低温反应条件等问题。因此，如何研发一套水合物法高效快速捕集烟气二氧化碳工艺系统，亟待探索研究。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，该系统解决了传统碳捕集工艺
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，包括：
4、进气单元，包括一级压缩机和第一气体换热器，所述一级压缩机的进气口与外源烟气输送管连接，所述一级压缩机的出气口与所述第一气体换热器的气体进口连接；
5、双级水合反应单元，包括一级水合反应装置、一级水合物储罐、水合物分解器、二级水合反应装置和二级水合物储罐，所述一级水合反应装置的进气口与所述第一气体换热器的气体出口连接，出气口通过管路依次连接所述一级水合物储罐和所述水合物分解器，在所述水合物分解器中升温气化产生的气体经压缩加压换热后，通过管路输送至所述二级水合反应装置，所述二级水合反应装置的出口与所述二级水合物储罐的入口相连；
6、冷却水单元，包括冷却器，所述冷却器的热端入口与进水管相连，热端出口通过管路分别与所述一级水合反应装置和所述二级水合反应装置连接；
7、制冷循环单元，包括制冷机组，所述制冷机组的冷剂通过管路分别与所述第一气体换热器、所述冷却器、所述一级水合反应装置以及所述二级水合反应装置相连，构成循环回路。
8、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述双级水合反应单元还包括二级压缩机和第二气体换热器，所述二级压缩机的进气口与所述水合物分解器的出气口连接，所述二级压缩机的出气口与所述第二气体换热器的进气口连接，所述第二气体换热器的出气口与所述二级水合反应装置进气口连接。
9、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述第二气体换热器与所述制冷机组的冷剂通过管路连接，构成循环回路。
10、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述双级水合反应单元还包括水合物浆态泵，所述水合物浆态泵的入口与所述一级水合物储罐的出口连接，所述水合物浆态泵的出口与所述水合物分解器入口连接。
11、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述冷却水单元还包括一级水泵和二级水泵，所述冷却器热端出口与所述一级水合反应装置相连接的管路上设置有所述一级水泵，所述冷却器热端出口与所述二级水合反应装置相连接的管路上设置有所述二级水泵。
12、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述一级水合反应装置和所述二级水合反应装置的顶部分别通过返气管路连接进气管线。
13、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述制冷机组的冷剂为50vt％的乙二醇溶液或环保型制冷剂r134a。
14、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述一级水合反应装置和所述二级水合反应装置采用螺旋槽管式水合物快速生成反应器，诱导时间小于6min，储气量高于150v/v。
15、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述一级水合反应装置的反应温度为3-10℃，操作压力为7～9mpa。
16、所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，优选地，所述二级水合反应装置(r-2)的反应温度为3-10℃，操作压力为7～9mpa。
17、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
18、1、本专利技术针对排放烟气的主要成分n2和co2，利用不同气体单独形成水合物的反应条件差异，提供两级水合反应单元，生成富集co2的水合物，实现co2的高效捕集回收。
19、2、本专利技术在水合反应单元采用螺旋管式水合物生成强化装置，实现水合物快速、连续、稳定生成，解决了传统水合物法应用时水合物生成速率慢的问题。
20、3、一级水合单元中水合物升温气化产生的水，可再次返回进水罐作为循环水使用，提高系统资源利用率，节能降耗。
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1.一种基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述双级水合反应单元还包括二级压缩机(K-2)和第二气体换热器(E-2)，所述二级压缩机(K-2)的进气口与所述水合物分解器(E-4)的出气口连接，所述二级压缩机(K-2)的出气口与所述第二气体换热器(E-2)的进气口连接，所述第二气体换热器(E-2)的出气口与所述二级水合反应装置(R-2)进气口连接。
3.根据权利要求2所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述第二气体换热器(E-2)与所述制冷机组(E-6)的冷剂通过管路连接，构成循环回路。
4.根据权利要求3所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述双级水合反应单元还包括水合物浆态泵(P-3)，所述水合物浆态泵(P-3)的入口与所述一级水合物储罐(V-1)的出口连接，所述水合物浆态泵(P-3)的出口与所述水合物分解器(E-4)入口连接。
5.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述
6.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述一级水合反应装置(R-1)和所述二级水合反应装置(R-2)的顶部分别通过返气管路连接进气管线。
7.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述制冷机组(E-6)的冷剂为50vt％的乙二醇溶液或环保型制冷剂R134a。
8.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述一级水合反应装置(R-1)和所述二级水合反应装置(R-2)采用螺旋槽管式水合物快速生成反应器，诱导时间小于6min，储气量高于150v/v。
9.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述一级水合反应装置(R-1)的反应温度为3-10℃，操作压力为7～9MPa。
10.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述二级水合反应装置(R-2)的反应温度为3-10℃，操作压力为7～9MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述双级水合反应单元还包括二级压缩机(k-2)和第二气体换热器(e-2)，所述二级压缩机(k-2)的进气口与所述水合物分解器(e-4)的出气口连接，所述二级压缩机(k-2)的出气口与所述第二气体换热器(e-2)的进气口连接，所述第二气体换热器(e-2)的出气口与所述二级水合反应装置(r-2)进气口连接。
3.根据权利要求2所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述第二气体换热器(e-2)与所述制冷机组(e-6)的冷剂通过管路连接，构成循环回路。
4.根据权利要求3所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述双级水合反应单元还包括水合物浆态泵(p-3)，所述水合物浆态泵(p-3)的入口与所述一级水合物储罐(v-1)的出口连接，所述水合物浆态泵(p-3)的出口与所述水合物分解器(e-4)入口连接。
5.根据权利要求1所述的基于水合物法捕集烟气二氧化碳的系统，其特征在于，所述冷却水单元还包括一级水泵(p-1)和二级水泵(p-2)，所述冷却器(e-5)热端出口与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东雨，陈锐莹，卢昕悦，刘方，姜夏雪，孙亚娟，吕梦芸，梁海瑞，徐皓晗，李安琪，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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