本發(fā)明涉及一種二氧化碳的捕集裝置及方法，具體涉及一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳的裝置及方法，屬于鈣回路捕集二氧化碳技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

二氧化碳捕集在環(huán)保領(lǐng)域一直得到重視，二氧化碳的捕集技術(shù)也日益提升和精進(jìn)。

傳統(tǒng)的二氧化碳捕集是在燃燒后捕集，存在能耗高、成本高、效率低、操作復(fù)雜的問題。加壓氧化鈣捕集二氧化碳技術(shù)是一種新的捕集二氧化碳的技術(shù)，它是屬于燃燒前捕集二氧化碳技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的燃燒后捕捉技術(shù)具有能耗低、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)捷等優(yōu)點(diǎn)。加壓氧化鈣捕集二氧化碳技術(shù)的原理是利用氧化鈣作為吸收劑捕集二氧化碳，使其在較高溫度的情況下，通過提高壓力使氧化鈣吸收二氧化碳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有捕集二氧化碳技術(shù)能耗高、成本高等不足，提出了一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳裝置及方法，采用該方法可以顯著降低捕集二氧化碳所需的成本和進(jìn)行分解反應(yīng)時(shí)所需的外部熱能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳的裝置，包括空分機(jī)、空壓機(jī)、氣化爐、第一捕集反應(yīng)器、第二捕集反應(yīng)器、第一外部加熱裝置、第二外部加熱裝置、減壓閥、冷凝器、氣液分離器，空分機(jī)、空壓機(jī)、氣化爐順序相連，氣化爐通過第一高壓流量控制閥、第二高壓流量控制閥分別與第一捕集反應(yīng)器和第二捕集反應(yīng)器相連；在第一捕集反應(yīng)器上，還分別連接有第一常壓流量控制閥，第一高壓水蒸氣流量控制閥，第一合成氣流量控制閥，第一富二氧化碳流量控制閥；在第二捕集反應(yīng)器上，還分別連接有第二常壓流量控制閥，第二高壓水蒸氣流量控制閥，第二合成氣流量控制閥，第二富二氧化碳流量控制閥；第一富二氧化碳流量控制閥和第二富二氧化碳流量控制閥均通過減壓閥與冷凝器相連，冷凝器與氣液分離器相連。

本發(fā)明的加壓氧化鈣捕集二氧化碳的裝置，在實(shí)際工作時(shí)，具體的工作原理如下：

新鮮空氣通過空分機(jī)分離出氧氣，然后將氧氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后進(jìn)入氣化爐，氧氣與水煤漿反應(yīng)生成高壓合成氣(主要成分為co，h2)，高壓合成氣通過第一高壓流量控制閥、第二高壓流量控制閥進(jìn)入二氧化碳捕集反應(yīng)器，反應(yīng)后合成氣經(jīng)第一合成氣流量控制閥、第二合成氣流量控制閥排出。高壓水蒸氣通過第一高壓水蒸氣流量控制閥、第二高壓水蒸氣流量控制閥進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，常壓水蒸氣可分別通過第一常壓流量控制閥和第二常壓流量控制閥進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)得到的富二氧化碳?xì)怏w通過第一富二氧化碳流量控制閥和第二富二氧化碳流量控制閥以及減壓閥減壓，經(jīng)冷凝器冷凝后通過氣液分離器將二氧化碳和水進(jìn)行分離，所述第一外部加熱裝置和第二外部加熱裝置分別設(shè)置在第一捕集反應(yīng)器和第二捕集反應(yīng)器上。上述方案中，所述加壓氧化鈣捕集二氧化碳裝置還包括與減壓閥相連的冷凝器以及氣液分離器。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳的方法，該方法利用了本發(fā)明公開的加壓氧化鈣捕集二氧化碳的裝置，具體包括以下步驟：

步驟一：新鮮空氣經(jīng)空分機(jī)分離出的氧氣再經(jīng)過空壓機(jī)加壓后，與水煤漿在氣化爐反應(yīng)生成高壓合成氣，然后通過第一高壓流量控制閥進(jìn)入第一捕集反應(yīng)器內(nèi)與氧化鈣、高壓水蒸氣反應(yīng)（高壓水蒸氣經(jīng)第一高壓水蒸氣流量控制閥通入第一捕集反應(yīng)器），反應(yīng)器內(nèi)合成氣co與h2o反應(yīng)生成h2、co2，co2被氧化鈣（cao）吸收，反應(yīng)后的合成氣經(jīng)第一合成氣流量控制閥排出，待氧化鈣完全反應(yīng)后停止向反應(yīng)器內(nèi)通入高壓合成氣；

步驟二：繼續(xù)將高壓水蒸氣經(jīng)由第一高壓水蒸氣流量控制閥通入到第一捕集反應(yīng)器中，待殘余的合成氣被完全趕走后停止通入高壓水蒸氣；

步驟三：打開第一富二氧化碳流量控制閥、減壓閥對(duì)第一捕集反應(yīng)器進(jìn)行降壓，待第一捕集反應(yīng)器內(nèi)壓力降至大氣壓時(shí)，通過第一常壓流量控制閥向第一捕集反應(yīng)器中通入常壓水蒸氣進(jìn)行分解反應(yīng)，釋放出的二氧化碳被水蒸氣經(jīng)由第一富二氧化碳流量控制閥和減壓閥帶出，然后經(jīng)冷凝器冷凝后通過氣液分離器分離出來；

步驟四：待第一捕集反應(yīng)器降至設(shè)定溫度時(shí)啟動(dòng)第一外部加熱裝置使碳酸鈣在設(shè)定溫度下繼續(xù)釋放二氧化碳，待碳酸鈣完全反應(yīng)后停止通入常壓水蒸氣；

步驟五：第二捕集反應(yīng)器及相關(guān)第二裝置按照步驟一至四進(jìn)行捕集二氧化碳；

步驟六：第一捕集反應(yīng)器和第二捕集反應(yīng)器按照上述步驟交替操作捕集二氧化碳。

按照上述方案，向反應(yīng)器內(nèi)通入高壓合成氣進(jìn)行合成反應(yīng)時(shí)，壓力控制在65-95個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度在850-950℃。

按照上述方案，向反應(yīng)器內(nèi)通入常壓惰性氣體進(jìn)行分解反應(yīng)時(shí)，分解反應(yīng)溫度比合成反應(yīng)溫度低30-50℃，步驟四所述設(shè)定溫度為850-900℃。

上述方案中，所述惰性氣體為水蒸氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）采用加壓，可以使氧化鈣在高于其分解溫度的狀態(tài)下吸收二氧化碳，氧化鈣吸收二氧化碳放出的熱量被生成的產(chǎn)物碳酸鈣蓄積起來，在碳酸鈣分解時(shí)由于碳酸鈣自身的溫度已高于其分解溫度，分解反應(yīng)自動(dòng)發(fā)生，氧化鈣蓄積的熱量可用于自身分解使用，通過上述過程可以顯著降低碳酸鈣分解時(shí)所需的外部熱能供應(yīng)。（2）兩個(gè)反應(yīng)器交替循環(huán)進(jìn)行反應(yīng)，可連續(xù)產(chǎn)生富二氧化碳?xì)怏w，極大地提高了捕集二氧化碳效率。

附圖說明

圖1是加壓氧化鈣捕集二氧化碳的結(jié)構(gòu)和原理示意圖。

圖中，1-空分機(jī)，2-壓縮機(jī)，3-氣化爐，4-第一捕集反應(yīng)器，5-第二捕集反應(yīng)器，6-第一外部加熱裝置，7-第二外部加熱裝置，8-第一常壓流量控制閥，9-第二常壓流量控制閥，10-第一高壓流量控制閥，11-第二高壓流量控制閥，12-第一高壓水蒸氣流量控制閥，13-第二高水蒸氣壓流量控制閥，14-第一合成氣流量控制閥，15-第二合成氣流量控制閥，16-第一富二氧化碳流量控制閥，17-第二富二氧化碳流量控制閥，18-減壓閥，19-冷凝器，20-氣液分離器。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分理解本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果，以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖進(jìn)行進(jìn)一步充分說明。

如附圖1所示，一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳的裝置，包括空分機(jī)1、空壓機(jī)2、氣化爐3、第一捕集反應(yīng)器4、第二捕集反應(yīng)器5、第一外部加熱裝置6、第二外部加熱裝置7、減壓閥18、冷凝器19、氣液分離器20，空分機(jī)、空壓機(jī)、氣化爐順序相連，氣化爐通過第一高壓流量控制閥10、第二高壓流量控制閥11分別與第一捕集反應(yīng)器和第二捕集反應(yīng)器相連；在第一捕集反應(yīng)器上，還分別連接有第一常壓流量控制閥8，第一高壓水蒸氣流量控制閥12，第一合成氣流量控制閥14，第一富二氧化碳流量控制閥16；在第二捕集反應(yīng)器上，還分別連接有第二常壓流量控制閥9，第二高壓水蒸氣流量控制閥13，第二合成氣流量控制閥15，第二富二氧化碳流量控制閥17；第一富二氧化碳流量控制閥16和第二富二氧化碳流量控制閥17均通過減壓閥18與冷凝器19相連，冷凝器與氣液分離器20相連。

仍然如附圖1所示，一種加壓氧化鈣捕集二氧化碳的方法，包括以下步驟：

步驟一：新鮮空氣經(jīng)空分機(jī)1分離出氧氣，再經(jīng)過空壓機(jī)2加壓后進(jìn)入氣化爐3與水煤漿反應(yīng)生成高壓合成氣，然后通過第一高壓流量控制閥10進(jìn)入第一捕集反應(yīng)器4中，與氧化鈣，高壓水蒸氣反應(yīng)(高壓水蒸氣經(jīng)第一高壓水蒸氣流量控制閥12進(jìn)入第一捕集反應(yīng)器)。反應(yīng)后的合成氣經(jīng)第一合成氣流量控制閥14排出，待反應(yīng)完全后停止向第一捕集反應(yīng)器4通入高壓合成氣。

步驟二：繼續(xù)通入高壓水蒸氣，待反應(yīng)器內(nèi)殘余的欠二氧化碳空氣被趕出后停止通入高壓水蒸氣。

步驟三：打開第一富二氧化碳流量控制閥16、減壓閥18，對(duì)第一捕集反應(yīng)器4進(jìn)行降壓。待第一捕集反應(yīng)器4降至大氣壓時(shí)通入常壓水蒸氣（1atm）充當(dāng)惰性氣體，此時(shí)第一捕集反應(yīng)器4內(nèi)進(jìn)行分解反應(yīng)，分解反應(yīng)的溫度為850℃。碳酸鈣分解為氧化鈣，釋放出的二氧化碳被水蒸氣經(jīng)第一富二氧化碳流量控制閥16和減壓閥18帶出，然后通過冷凝器19冷凝和氣液分離器20分離出來，這樣就得到了高純度的二氧化碳。

步驟四：待第一捕集反應(yīng)器4降至設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)第一外部加熱裝置6在設(shè)定溫度下繼續(xù)釋放二氧化碳，待二氧化碳完全釋放后停止通入常壓水蒸氣。

步驟五：第二捕集反應(yīng)器5、第二合成氣流量控制閥15、第二高壓流量控制閥13、第二富二氧化碳流量控制閥17以及第二外部加熱裝置7按照上述步驟一至四進(jìn)行操作捕集二氧化碳。

步驟六：第一捕集反應(yīng)器與第二捕集反應(yīng)器按照上述方法交替進(jìn)行反應(yīng)，連續(xù)得到高純度二氧化碳。

盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。