【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体净化分离，具体涉及一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统及方法。
技术介绍
1、二氧化碳(co2)是导致全球气候变暖的主要温室气体，co2的捕集、利用及封存已成为国际社会关注的热点课题之一。我国燃煤发电co2排放量约占工业总排放量的50％，燃煤电厂烟气中co2的捕集分离是温室气体减排的重要领域。此外，炼钢、水泥、化工(如合成氨、制氢、天然气净化)等工业领域也存在大量co2捕集或分离过程。捕集co2的方法主要有吸收法、吸附法、膜分离、低温分离等，其中吸收法是目前最为成熟和有望实现大规模商业化应用的co2捕集分离技术。
2、现有的co2吸收法捕集分离技术在应用过程中的能耗和运行成本较高，尤其是吸收剂再生所消耗的蒸汽热能在整个系统能耗中占到了绝大比重，不符合绿色环保的理念。另外，在电解再生环节，所消耗电能仅用于吸收剂再生，能量利用效率较低。。
3、在捕集分离二氧化碳的同时，会产生氧气和氢气，其中氢气也是目标气体，但是现有的co2吸收法捕集分离比没有对产生的氢气进行纯化收集，浪费资源。且产生的氢气与循环溶液混合后进入阳极室与氧气混合容易发生爆炸的风险，存在安全隐患。
4、针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统及方法。
2、本专利技术的一
3、所述吸收装置内设置有吸收剂，用于吸收二氧化碳，所述电解制氢装置包括通过阴离子交换膜分隔设置的阳极室、中间室和阴极室，其中，所述阳极室采用析氧电极，所述阴极室采用析氢电极；
4、所述吸收装置的第一入口用于与含二氧化碳的烟气相连通，所述吸收装置的第一出口通过吸收液管道与所述阳极室的入口相连通，所述阳极室的出口通过气液混合物管道与所述第一气液分离装置的入口相连通，所述第一气液分离装置的第一出口通过第一分离液管道与所述中间室的入口相连通，所述中间室的出口通过吸收剂管道与所述吸收装置的第二入口相连通，以实现吸收剂的再生循环；
5、所述第二气液分离装置的入口通过含氢溶液管道与所述阴极室的出口相连通，所述第二气液分离装置的第一出口通过第二分离液管道与所述阴极室的入口相连通，所述第二气液分离装置的第二出口通过第一排气管道相连通，以实现氢气的独立分离及排出；
6、所述第一气液分离装置的第二出口与第二排气管道相连通，以排出分离后的二氧化碳，所述吸收装置的第二出口与净化气体管道相连通，以排出净化气体。
7、可选的，所述第二气液分离装置为气液分离器，所述气液分离器将含有氢气溶液进行分离纯化，得到纯化后的氢气。
8、可选的，所述第一气液分离装置包括闪蒸罐和冷凝器；
9、所述闪蒸罐的气液混合物入口与所述阳极室的出口相连通，所述冷凝器的待冷凝气体入口与所述闪蒸罐的待冷凝气体出口连通，所述闪蒸罐的冷凝液入口与所述冷凝器的冷凝液出口连通，所述中间室的入口和所述闪蒸罐的分离液出口连通；
10、所述冷凝器的顶部与所述第二排气管道相连通，以排出分离后的二氧化碳。
11、可选的，还包括淋洗装置；
12、所述淋洗装置的第一入口通过所述净化气体管道与所述吸收装置的第二出口相连通；
13、所述淋洗装置的第二入口用于与淋洗水源相连通；
14、所述淋洗装置的第一出口与气体排放管道相连通。
15、可选的，还包括脱硫装置；
16、所述脱硫装置的第一入口用于与含二氧化碳的烟气相连通，所述脱硫装置的第一出口与所述吸收装置的第一入口相连通；
17、所述脱硫装置的第二入口与所述淋洗装置的第二出口相连通；
18、所述脱硫装置的回流出口与所述淋洗装置的回流入口相连通。
19、可选的，还包括回收装置；
20、所述回收装置的入口与所述脱硫装置的回流出口相连通，以在所述脱硫装置内的脱硫液达到饱和时，将所述脱硫装置内的液态物质输送至所述回收装置中进行处理。
21、可选的，还包括第一热交换装置；
22、所述第一热交换装置分别与所述淋洗装置和所述脱硫装置相连通，用于所述淋洗装置和所述脱硫装置之间的热交换。
23、可选的，还包括第二热交换装置；
24、所述第二热交换装置分别与所述吸收装置和所述电解吸装置相连通，用于所述吸收装置和所述电解吸装置之间的热交换。
25、可选的，所述第二热交换装置包括冷端入口、冷端出口、热端入口和热端出口；
26、所述第二热交换装置的所述冷端入口与所述吸收装置的第二出口相连通，所述第二热交换装置的所述热端出口与所述阳极室的入口相连通，所述第二热交换装置的热端入口与所述中间室的出口相连通，所述第二热交换装置的冷端出口与所述吸收装置的第二入口相连通。
27、本专利技术的另一方面提供一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集方法，采用前文所述的耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统，所述方法包括：
28、将含二氧化碳的烟气输送至所述吸收装置，通过所述吸收装置中的吸收剂对烟气中的二氧化碳进行吸收，得到吸收液和净化气体；
29、将所述吸收液输送至所述电解制氢装置的所述阳极室中，在析氧电极的作用得到含二氧化碳的气液混合物；
30、通过所述第一气液分离装置对含二氧化碳的气液混合物进行气液分离处理，得到二氧化碳气体和第一分离液，将分离后的二氧化碳排出并将所述分离液输送至所述中间室，中间室内的所述分离液通过所述阴离子交换膜的离子交换得到吸收剂，实现吸收剂的再生，并将再生的吸收剂输送至所述吸收装置以继续进行二氧化碳的吸收；
31、将所述阴极室的所述含氢溶液输送至所述第一气液分离装置中，得到氢气和第二分离液，将分离后的氢气通过第一排气管道排出并将第二分离液输送至所述阴极室的入口，以实现氢气的独立分离及排出。
32、本专利技术的耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统及方法，本专利技术的系统将烟气中二氧化碳的吸收捕获过程与电解制氢的过程进行耦合，在捕获二氧化碳的同时对氢气进行纯化收集得到氢气，提高能源效率，节省能耗，节约运行成本，符合绿色环保的理念；氢气的纯化收集单独在阴极室进行，不参与二氧化碳捕集系统，可以避免氢气与吸收液混合后进入阳极室与氧气混合发生爆炸的风险，增加二氧化碳捕集以及制氢过程中的安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括吸收装置、电解制氢装置、第一气液分离装置和第二气液分离装置；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二气液分离装置为气液分离器，所述气液分离器将含有氢气溶液进行分离纯化，得到纯化后的氢气。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一气液分离装置包括闪蒸罐和冷凝器；
4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，还包括淋洗装置；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括脱硫装置；
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括回收装置；
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括第一热交换装置；
8.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，还包括第二热交换装置；
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二热交换装置包括冷端入口、冷端出口、热端入口和热端出口；
10.一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的耦合
...【技术特征摘要】
1.一种耦合高纯氢气制备的电化学二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括吸收装置、电解制氢装置、第一气液分离装置和第二气液分离装置；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二气液分离装置为气液分离器，所述气液分离器将含有氢气溶液进行分离纯化，得到纯化后的氢气。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一气液分离装置包括闪蒸罐和冷凝器；
4.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，还包括淋洗装置；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括脱硫装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢启辰，刘汉明，刘鹏，王晓龙，周天易，范紫桉，焦增彤，李遥宇，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。