本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的水合物促進劑、裝置及方法，具體涉及一種用于連續(xù)分離低濃度工業(yè)窯爐煙氣中二氧化碳的水合物促進劑、裝置及方法。

背景技術：

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，溫室效應日趨嚴重，迫使越來越多的國家和國際機構(gòu)對ccs技術表現(xiàn)出了極大的關切。我國是燃煤大國，實現(xiàn)co2減排目標，分離并捕獲工業(yè)窯爐煙氣排放的co2尤顯關鍵。傳統(tǒng)的co2分離方法有低溫分餾法、化學吸收法、物理吸收法以及膜分離法。但在工業(yè)應用中，這些方法存在重污染、大能耗、高成本以及分離容量小等弊端。因此，開發(fā)有別于傳統(tǒng)方法的全新、高效且經(jīng)濟實用的分離技術尤顯重要，水合物法即是一種新興的分離co2的技術。

水合物法分離氣體的基本原理是根據(jù)氣體在水合物相和氣相中的組分濃度的差異而進行氣體分離。水合物是一種非化學當量的晶體結(jié)構(gòu)化合物，其中，水分子在氫鍵的作用下形成固定結(jié)構(gòu)的主體晶格，而氣體分子作為客體分子被包裹在這些晶格中而穩(wěn)定存在，在不同的條件下一般會形成ⅰ型、ⅱ型和h型結(jié)構(gòu)的水合物。而水合物法分離co2的技術價值的重點在于：其一，水合物形成速度要快，以滿足工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的需要；其二，水合物的儲氣量要大，分離效率要高，能實現(xiàn)高效率、大容量地分離co2；其三，水合物要能在較低的壓力和較溫和的溫度條件下生成，水合物法分離co2的工藝要有經(jīng)濟性。因此，選擇恰當?shù)乃衔锊都瘎?、以相適宜的應用方法，對降低水合物形成條件、提高水合物生成速度和分離效率至為關鍵。

水合物法分離捕集co2技術相對于物理和化學吸附法及其它方法具有明顯的綠色環(huán)保特性，且經(jīng)濟成本要低。但目前，二氧化碳水合物技術的應用尚未普及，其根本原因就在于其生成條件，二氧化碳水合物的生成需要在低溫高壓下進行，工業(yè)化生產(chǎn)受到限制。一般來說，在沒有其它外力的條件下（對壓力、溫度而言），氣體水合物的形成條件并不是很“溫和”，生成水合物的性能較差。因此，需要一些條件來促進水合物的生成，影響其誘導時間及反應速率。

當前，國內(nèi)外常用的促進二氧化碳水合物生成的方法，主要包括機械強化和化學強化。

機械強化如攪拌，攪拌是目前實驗研究中發(fā)展最為成熟、應用最為廣泛的一種方法，為了確保反應器的密封性，多數(shù)都是于密閉的高壓反應釜內(nèi)采用磁旋轉(zhuǎn)攪拌器。但是，投資大、能耗高、處理量小，且不能連續(xù)處理。

化學強化主要是加入化學添加劑來改變?nèi)芤旱囊恍┗拘再|(zhì)，國內(nèi)外眾多研究者們在水合物分離co2的工藝中選取了不同種類的添加劑或捕集劑來提高水合物形成速度，以降低水合物形成相平衡壓力，提高分離效率。目前，利用水合物法分離co2應用的添加劑或捕集劑主要為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、四氫呋喃、四丁基溴化銨、四丁基氟化銨、環(huán)戊烷、丙烷、十二烷基-三甲基氯化銨、離子溶液等。這些水合物捕集劑可在壓力1.5～30mpa范圍、溫度272～282k范圍、在密閉的高壓反應釜內(nèi)反應時間為0.5～8h生成水合物。但是，這種高壓、密閉且長時間的水合反應，投資大、運行能耗高、處理量小，且不能連續(xù)處理。

cn103304479b公開了一種co2水合物促進劑，是以十二烷基苯磺酸化合物為水合物促進劑，可大幅縮短co2水合物的誘導期，即晶核形成時間，但必須先將高壓反應釜中的水合促進劑溶液即所述的表面活性離子液體的水溶液抽真空30min，之后以3～5mpa的特定壓力壓入純co2，并以500rpm磁力攪拌，這種先長時間、抽真空預處理后，再以3～5mpa的高壓力壓入純co2并高速攪拌以縮短誘導期的方式，對于工業(yè)窯爐連續(xù)煙氣中co2的捕集缺失應用性。

cn103193230a公開了一種離子液體氣體水合物促進劑，具體是合成十二烷基苯磺酸化合物作為離子液體生成水合物。但是，仍然存在以下技術缺陷：（1）需在高壓反應釜內(nèi)，以400～500rpm轉(zhuǎn)速，在磁力攪拌器中高速攪拌；（2）需用純co2壓入，且其實施例中具體的操作壓力為2.6mpa、3.2mpa、4.2mpa，操作壓力較高。因此，具有上述技術缺陷的促進劑，用于分離co2濃度僅10～30%的工業(yè)窯爐煙氣中的co2缺少實用性。

cn104028079a公開了一種二氧化碳捕集方法，是采用一種含伯胺基的咪唑基化合物進行二氧化碳的捕集。但是，其只適用于co2的體積分數(shù)不低于65%的混合氣體，若當co2的體積分數(shù)過低，較難形成氣體水合物，且需3～4.5mpa的高壓。因此，其并不適應于一般的co2濃度較低的工業(yè)窯爐煙氣中co2的捕集。

cn103964434b公開了一種基于水合物法捕集co2的循環(huán)流化床爐系統(tǒng)，是采用壓力殼內(nèi)冷浴一級和二級反應器，以四氫呔喃和十二烷基硫酸鈉的混合溶液和干燥硅膠顆粒捕集co2形成水合物，水合物以柱塞泵推送至廢料收集室，以電磁加熱管加熱廢料分解co2。但是，該系統(tǒng)能耗高、成本高，且不能實現(xiàn)co2的連續(xù)捕集。

近年來，化學強化法中的相對低成本的離子溶液法中的氨基酸及氨基酸鹽水合劑技術引起了國內(nèi)外技術工作者的關注。其中，代表最先進水平的是cn105944508a公開了一種氨基酸作為水合物促進劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的應用，是將氨基酸作為co2水合物捕集劑的應用，所述氨基酸包括甲硫氨酸、正亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、正纈氨酸、纈氨酸或氨基庚酸中的一種以上；具體應用包括如下步驟：1）將100質(zhì)量份的水和0.01～3質(zhì)量份的氨基酸均勻混合后得到氨基酸水溶液；2）將氨基酸水溶液注入高壓反應釜內(nèi)；3）向高壓反應釜內(nèi)通入高壓co2氣體進行反應，得到高儲氣密度的固態(tài)co2水合物；所述反應的溫度為270～278k；所述高壓co2氣體的壓力為1.5～4mpa；所述反應的時間為0.5～5h；所述高儲氣密度最高達到380mg/g。但是，該水合物法仍需在密閉的高壓反應釜中于1.5～4mpa（15～40個大氣壓）的高壓下反應數(shù)小時，其缺陷在于：1）水合物形成的反應時間仍過長；2）還需在密閉的高壓容器中電磁攪拌下進行水合反應，不能實現(xiàn)連續(xù)吸收煙氣流中的co2；3）壓力仍然太高，壓縮能耗偏大。

其它的強化促進方法包括磁化法，是利用施加的外磁場作用縮短水合物形成的誘導時間；還有利用超聲波促進水合物的結(jié)晶生長等。但是，這些方法仍處于實驗室階段，投資較大、能耗較高，穩(wěn)定性差。

另一方面，由于現(xiàn)有的水合物法對于低濃度的煙氣（一般工業(yè)窯爐煙氣）或者igcc合成氣分離捕集co2的效率不高，因此，本領域技術人員提出的水合物法實施工藝都是水合物法結(jié)合其它方法，如水合物法結(jié)合膜分離法、水合物法結(jié)合化學吸附法的聯(lián)合工藝，這使得工藝復雜、投資大、能耗高、運行費用高。

因此，鑒于當前的實際技術狀況，為推動ccs技術，迫切需要一種可應用于一般工業(yè)窯爐連續(xù)煙氣連續(xù)分離co2水合物的捕集劑及相適應的應用方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種原料易得，能于溫和條件下，高效捕集低濃度co2并形成co2水合物、且便于分解，適用于連續(xù)煙氣流中的連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的水合物促進劑。

本發(fā)明進一步要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種適應于一般工業(yè)窯爐煙氣分離捕集co2、分離效率高的連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的裝置。

本發(fā)明更進一步要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種在溫和條件下，無需密閉，無二次污染，且反應時間短，捕集效率高的連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的水合物促進劑，包含以下原料：脂肪族含氮化合物、四級銨鹽、氟碳表面活性劑和碳酸酯化合物。

本發(fā)明水合物促進劑以具有不同類分子結(jié)構(gòu)特征和不同離子團特征，而水合促進效應差異顯著的脂肪族含氮化合物、四級銨鹽、氟碳表面活性劑的協(xié)同作用，即以脂肪族含氮化合物強化水溶液中氫鍵的形成，促使co2轉(zhuǎn)化為h2co3，以四級銨鹽促進co2水合物的形成并增溶co2，以氟碳表面活性劑大幅降低水溶液的表面張力，促進超大比表面積的液膜和膜泡的生成，同時抑制co2水合物過度結(jié)晶妨礙流動性，及以碳酸酯化合物對co2的強吸收與轉(zhuǎn)移功能的協(xié)同作用，制取特定功能的co2水合促進劑，即可在溫和條件下快速高效的選擇性捕集co2形成晶核固化，且不影響水合物流動性，并于減壓加熱下易于離釋再生的水合物捕集劑。

優(yōu)選地，所述連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的水合物促進劑各原料的重量份為：脂肪族含氮化合物45～75份、四級銨鹽15～40份、氟碳表面活性劑1～9份（更優(yōu)選3～7份）和碳酸酯化合物2～13份（更優(yōu)選6～12份）。所述促進劑一般配制成溶液使用。

優(yōu)選地，所述脂肪族含氮化合物為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、六亞甲基四胺、六亞甲基二胺、三正丙基胺、二正丙基胺、丙二胺、氨基磺酸鹽或氨基酸鹽等中一種或幾種。所述氨基磺酸鹽優(yōu)選氨基磺酸鈉、氨基磺酸鉀或氨基磺酸氨等中的一種或幾種。所述氨基酸鹽優(yōu)選賴氨酸鹽、精氨酸鹽或組氨酸鹽等中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述四級銨鹽為氯化芐基三乙基銨、硫酸氫四丁基銨、四丁基氫氧化銨、四丁基溴化銨或四丁基氟化銨等中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述氟碳表面活性劑為c17h20f17n2o3i、c20h20f23n2o4i、c8f17so2nhc(ch2)3n(ch3)3i、碘化-r-全氟辛酰基丙基三甲基銨、全氟烷基醚磺酸鉀鹽、c10f19oc6h5so3na或氯化(r-三乙氧基硅丙基)二甲基十二烷基銨等中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述碳酸酯化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯或碳酸二甲酯等中的一種或幾種。所述碳酸酯化合物對co2有較強的吸收能力并可轉(zhuǎn)移co2的化合物。

本發(fā)明進一步解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種用所述水合物促進劑連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的裝置，包含連續(xù)式co2吸收塔、再生塔和冷/熱液換熱器；

所述連續(xù)式co2吸收塔內(nèi)由下至上依次設有布氣與排液結(jié)構(gòu)、冷卻裝置、絲網(wǎng)捕集床、促進劑霧化噴淋裝置、液氣分離裝置，所述連續(xù)式co2吸收塔頂部還設有富n2排放裝置和溫壓感應裝置；所述富n2排放裝置的管道上設有co2在線監(jiān)測儀；

所述再生塔由下至上依次為脫碳裝置、液氣分離裝置、絲網(wǎng)除霧器，所述脫碳裝置左右對稱分為第一級脫碳裝置和第二級脫碳裝置，所述第一級脫碳裝置和第二級脫碳裝置內(nèi)分別由上至下對稱設有第一級脫碳富液噴淋裝置、第一級加熱裝置、第一級半貧液回收裝置、第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置、第二級加熱裝置、第二級貧液回收裝置；所述再生塔頂部還設有co2排出機構(gòu)和溫壓感應裝置；所述co2排出機構(gòu)的管道上設有n2、o2在線監(jiān)測儀；

所述第一級半貧液回收裝置與第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置相連；第二級貧液回收裝置與冷/熱液換熱器的熱液入口相連，冷/熱液換熱器的熱液出口與連續(xù)式co2吸收塔的促進劑霧化噴淋裝置相連；所述連續(xù)式co2吸收塔的布氣與排液結(jié)構(gòu)與冷/熱液換熱器的冷液入口相連，冷/熱液換熱器的冷液出口與第一級脫碳富液噴淋裝置相連。

本發(fā)明裝置為實現(xiàn)大流量煙氣中較低分壓的co2的快速高效捕集，以進布氣與排液裝置強制連續(xù)送入的煙氣與促進劑液直接均勻接觸反應，并防止co2水合物固體造成堵塞；以霧化噴淋使特定功能的水合物促進劑溶液呈無數(shù)小液滴與煙氣流逆流接觸反應；更以絲網(wǎng)捕集床特設的水平絲網(wǎng)和垂直/斜置絲網(wǎng)構(gòu)成捕集-離釋床大空間結(jié)合霧化噴淋，借水平絲網(wǎng)和垂直/斜置絲網(wǎng)作用，一方面，強制性改變液氣運行軌跡與狀態(tài)，并產(chǎn)生大量復雜的液膜和膜泡，以超大比表面積的薄薄的水合物促進劑液膜與煙氣流中的co2充分接觸，快速、高效的進行水合反應，另一方面，借助大絲網(wǎng)空間遍設的絲網(wǎng)的絲網(wǎng)成核誘導作用快速形成無數(shù)的co2水合物晶核，促使整個絲網(wǎng)床大空間內(nèi)無數(shù)的晶核與液膜快速捕集煙氣流中的co2，并以水合物促進劑中的碳酸酯化合物強化吸收co2并向晶核傳送，以加快co2的水合固化速度，并以冷卻裝置的冷能冷卻連續(xù)移除強化吸收水合反應放出的大量化合熱，維持捕集空間適宜的溫度，確保在較溫和的條件下，連續(xù)煙氣流中co2的高效捕集和co2水合物的快速形成，形成的co2水合物隨液流向塔下部區(qū)域連續(xù)匯集，匯集的co2水合物富液經(jīng)排液裝置連續(xù)排出，連續(xù)排出的冷富液經(jīng)冷/熱液熱交換裝置預熱后連續(xù)送入再生塔，選擇性捕集固化后的余量煙氣（富n2氣流）連續(xù)排出。

為快速分解離釋co2水合物脫除co2，以冷/熱液熱交換器預熱含高濃度co2水合物的富液，采取噴淋釋放的方式送入連續(xù)式再生塔內(nèi)，使連續(xù)進入再生塔內(nèi)的富液流分散為無數(shù)的小液滴；以設置一級或多級大空間加熱器離釋床，在大空間的離釋床內(nèi)相對均勻地直接加熱co2水合物小液滴，即直接以熱能離釋小液滴，實施強制式離釋放出co2，高效脫除co2；以設置液氣分離裝置和絲網(wǎng)除霧裝置，離釋出的co2經(jīng)再生塔上部的液氣分離裝置實施液氣分離后，再經(jīng)塔內(nèi)頂部的絲網(wǎng)除霧裝置脫除水份后連續(xù)排出。脫除co2的貧液從末級離釋機構(gòu)的塔底貧液排出口連續(xù)排出，脫除co2水合物的促進劑液經(jīng)回收熱能后直接供吸收塔循環(huán)利用。

本發(fā)明更進一步解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種用所述水合物促進劑連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法，將所述連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為1～15%（更優(yōu)選2～10%）的水溶液，在連續(xù)式co2吸收塔中，于壓力0.1013～1.5mpa（更優(yōu)選0.15～1.20mpa），溫度0～15℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力≤0.1013mpa，加熱裝置溫度50～100℃（更優(yōu)選55～85℃）下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

優(yōu)選地，具體操作方法如下：啟動連續(xù)co2吸收塔的捕集程序，將水合物促進劑液通過促進劑霧化噴淋裝置霧化噴入連續(xù)co2吸收塔內(nèi)的絲網(wǎng)捕集床中，冷卻裝置輸入冷能流體、開啟富n2排放裝置，煙氣經(jīng)布氣與排液結(jié)構(gòu)壓入連續(xù)式co2吸收塔內(nèi)，向上依次經(jīng)過冷卻裝置、絲網(wǎng)捕集床，與促進劑霧化噴淋裝置噴出的促進劑液逆向交流，控制塔內(nèi)煙氣流壓力和溫度，煙氣中的co2與水合物促進劑溶液經(jīng)絲網(wǎng)捕集床快速而高效的發(fā)生化學反應形成co2水合物，生成的大量co2水合物隨液流匯集，水合反應放出的熱量經(jīng)冷卻裝置移出連續(xù)式co2吸收塔，冷卻后的co2水合物聚集至連續(xù)式co2吸收塔內(nèi)下部的布氣與排液結(jié)構(gòu)，未被吸收的余量富n2氣體經(jīng)液氣分離裝置分離，液體沿連續(xù)co2吸收塔內(nèi)壁流下，脫除液體后的氣體，經(jīng)富n2排放裝置排出，富n2排放裝置管路上的co2含量在線監(jiān)測儀連續(xù)監(jiān)測co2的捕集分離工況；連續(xù)式co2吸收塔產(chǎn)生的冷富液經(jīng)布氣與排液結(jié)構(gòu)，由冷/熱液換熱器的冷液入口進入冷/熱液換熱器，經(jīng)過與熱貧液熱交換后，預熱后的富液從冷/熱液換熱器的冷液出口排出，再導入再生塔的第一級脫碳富液噴淋裝置，并連續(xù)噴入第一級加熱裝置，加熱釋放出大部分co2轉(zhuǎn)為半貧液，半貧液由第一級半貧液回收裝置收集，再導入第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置，并連續(xù)噴入第二級加熱裝置，加熱釋放出co2轉(zhuǎn)為熱貧液，熱貧液由第二級貧液回收裝置收集，由冷/熱液換熱器的熱液入口進入冷/熱液換熱器，經(jīng)過與冷富液熱交換后，冷卻降溫后的貧液從冷/熱液換熱器的熱液出口排出，導入連續(xù)噴入co2吸收塔的促進劑霧化噴淋裝置，在連續(xù)噴入co2吸收塔中捕捉co2，如此循環(huán)往復。本發(fā)明方法可實現(xiàn)水合物促進劑在連續(xù)式co2吸收塔和再生塔中連續(xù)循環(huán)，實現(xiàn)促進co2水合物的形成和捕集co2的一體化。

本發(fā)明水合物促進劑、裝置及方法特別適用于工業(yè)窯爐的大流量連續(xù)性煙氣流，煙氣的主要成分（v/v）為n2：60～80%、co2：10～30%、o2：1～10%。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）本發(fā)明突破了現(xiàn)有水合物法應用需要1.5～30mpa的高壓、低溫（一般0～3℃）及需在電磁攪拌下水合反應時間長達數(shù)小時，以及不能實現(xiàn)大流量煙氣連續(xù)捕集分離co2的技術難題，本發(fā)明在一般工業(yè)窯爐煙氣中co2體積濃度為10～30%的穩(wěn)定連續(xù)氣流中，連續(xù)式co2吸收塔塔內(nèi)壓力0.1013～1.5mpa，溫度0～15℃下，co2的捕集率可高達85.8%，連續(xù)流冷富液取樣儲氣量可高達334mg/g，再生塔分離的co2純度可高達99.2%；

（2）本發(fā)明所得特定功能的水合物促進劑，以co2吸收-再生器工藝應用方法，實現(xiàn)了工業(yè)窯爐中大流量連續(xù)煙氣流中co2的捕集分離，方法新穎而簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1～5連續(xù)分離煙氣中co2的裝置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明實施例捕集對象煙氣來源于某水泥廠（通過調(diào)整水泥廠窯工藝參數(shù)可獲得不同煙氣成分的煙氣流）；本發(fā)明實施例所使用的乙二胺四乙酸簡稱edta，乙二胺四乙酸二鈉鹽簡稱edta二鈉鹽，c17h20f17n2o3i簡稱fc-3b，c20h20f23n2o4i簡稱fc-4，c8f17so2nhc(ch2)3n(ch3)3i簡稱fc-911，全氟烷基醚磺酸鉀鹽簡稱f-53b；本發(fā)明實施例所使用的原料或化學試劑，如無特殊說明，均通過常規(guī)商業(yè)途徑獲得。

連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑實施例1～5

各原料的重量份如表1所示：

表1實施例1～5連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑各原料的重量份表

注：表中“-”表示未添加。

連續(xù)分離煙氣中co2的裝置實施例1～5

如圖1所示，包含連續(xù)式co2吸收塔1、再生塔2和冷/熱液換熱器3；所述連續(xù)式co2吸收塔1內(nèi)由下至上依次設有布氣與排液結(jié)構(gòu)1-1、冷卻裝置1-2、絲網(wǎng)捕集床1-3、促進劑霧化噴淋裝置1-4、液氣分離裝置1-5，所述連續(xù)式co2吸收塔1頂部還設有富n2排放裝置1-6和溫壓感應裝置1-7；所述富n2排放裝置1-6的管道上設有co2在線監(jiān)測儀；所述再生塔2由下至上依次為脫碳裝置2-1、液氣分離裝置2-2、絲網(wǎng)除霧器2-3，所述脫碳裝置2-1左右對稱分為第一級脫碳裝置2-11和第二級脫碳裝置2-12，所述第一級脫碳裝置2-11和第二級脫碳裝置2-12內(nèi)分別由上至下對稱設有第一級脫碳富液噴淋裝置2-111、第一級加熱裝置2-112、第一級半貧液回收裝置2-113、第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置2-121、第二級加熱裝置2-122、第二級貧液回收裝置2-123；所述再生塔2頂部還設有co2排出機構(gòu)2-4和溫壓感應裝置2-5；所述co2排出機構(gòu)2-4的管道上設有n2、o2在線監(jiān)測儀；所述第一級半貧液回收裝置2-113與第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置2-121相連；第二級貧液回收裝置2-123與冷/熱液換熱器的熱液入口3-1相連，冷/熱液換熱器的熱液出口3-2與連續(xù)式co2吸收塔1的促進劑霧化噴淋裝置1-4相連；所述連續(xù)式co2吸收塔1的布氣與排液結(jié)構(gòu)1-1與冷/熱液換熱器的冷液入口3-3相連，冷/熱液換熱器的冷液出口3-4與第一級脫碳富液噴淋裝置2-111相連。

連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法實施例1

本實施例捕集對象煙氣的主要成分（v/v）為n2：75.1%、co2：20%、o2：4.6%。

將實施例1連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為4%的水溶液，用上述連續(xù)分離煙氣中co2裝置，控制連續(xù)co2吸收塔內(nèi)煙氣流壓力0.33mpa，溫度5℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力0.1013mpa，加熱裝置溫度85℃下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

具體操作如下：啟動連續(xù)co2吸收塔1的捕集程序，將水合物促進劑液通過促進劑霧化噴淋裝置1-4霧化噴入連續(xù)co2吸收塔1內(nèi)的絲網(wǎng)捕集床1-3中，冷卻裝置1-2輸入冷能流體、開啟富n2排放裝置1-6，煙氣經(jīng)布氣與排液結(jié)構(gòu)1-1壓入連續(xù)式co2吸收塔1的內(nèi)，向上依次經(jīng)過冷卻裝置1-2、絲網(wǎng)捕集床1-3，與促進劑霧化噴淋裝置1-4噴出的促進劑液逆向交流，控制塔內(nèi)煙氣流壓力和溫度，煙氣中的co2與水合物促進劑溶液經(jīng)絲網(wǎng)捕集床1-3快速而高效的發(fā)生化學反應形成co2水合物，生成的大量co2水合物隨液流匯集，水合反應放出的熱量經(jīng)冷卻裝置1-2移出連續(xù)式co2吸收塔1，冷卻后的co2水合物聚集至連續(xù)式co2吸收塔1內(nèi)下部的布氣與排液結(jié)構(gòu)1-1，未被吸收的余量富n2氣體經(jīng)液氣分離裝置1-5分離，液體沿連續(xù)co2吸收塔1內(nèi)壁流下，脫除液體后的氣體，經(jīng)富n2排放裝置1-6排出，富n2排放裝置1-6管路上的co2含量在線監(jiān)測儀連續(xù)監(jiān)測co2的捕集分離工況；連續(xù)式co2吸收塔1產(chǎn)生的冷富液經(jīng)布氣與排液結(jié)構(gòu)1-1，由冷/熱液換熱器的冷液入口3-3進入冷/熱液換熱器3，經(jīng)過與熱貧液熱交換后，預熱后的富液從冷/熱液換熱器的冷液出口3-4排出，再導入再生塔2的第一級脫碳富液噴淋裝置2-111，并連續(xù)噴入第一級加熱裝置2-112，加熱釋放出大部分co2轉(zhuǎn)為半貧液，半貧液由第一級半貧液回收裝置2-113收集，再導入第二級脫碳半貧液循環(huán)噴淋裝置2-121，并連續(xù)噴入第二級加熱裝置2-122，加熱釋放出co2轉(zhuǎn)為熱貧液，熱貧液由第二級貧液回收裝置2-123收集，由冷/熱液換熱器的熱液入口3-1進入冷/熱液換熱器3，經(jīng)過與冷富液熱交換后，冷卻降溫后的貧液從冷/熱液換熱器的熱液出口3-2排出，導入連續(xù)噴入co2吸收塔1的促進劑霧化噴淋裝置1-4，在連續(xù)噴入co2吸收塔1中捕捉co2，如此循環(huán)往復，實現(xiàn)水合物促進劑在連續(xù)式co2吸收塔1和再生塔2中連續(xù)循環(huán)，實現(xiàn)促進co2水合物的形成和捕集co2的一體化。

經(jīng)檢測，連續(xù)co2吸收塔穩(wěn)定連續(xù)氣流中co2的捕集率為55.7～62.2%，連續(xù)流冷富液取樣的儲氣量為259～287mg/g，再生塔分離的co2純度為97.7～98.6%。

連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法實施例2

本實施例捕集對象煙氣的主要成分（v/v）為n2：69.7%、co2：28%、o2：1.6%。

將實施例2連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為2.5%的水溶液，用上述連續(xù)分離煙氣中co2裝置，控制連續(xù)co2吸收塔內(nèi)煙氣流壓力0.44mpa，溫度8℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力0.088mpa，加熱裝置溫度60℃下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

具體操作方法同實施例1。

經(jīng)檢測，連續(xù)co2吸收塔穩(wěn)定連續(xù)氣流中co2的捕集率為53.6～58.4%，連續(xù)流冷富液取樣儲氣量為237～269mg/g，再生塔分離的co2純度為98.1～98.7%。

連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法實施例3

本實施例捕集對象煙氣的主要成分（v/v）為n2：69.7%、co2：28%、o2：1.6%。

將實施例3連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為7%的水溶液，用上述連續(xù)分離煙氣中co2裝置，控制連續(xù)co2吸收塔內(nèi)煙氣流壓力0.55mpa，溫度2℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力0.088mpa，加熱裝置溫度70℃下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

具體操作方法同實施例1。

經(jīng)檢測，連續(xù)co2吸收塔穩(wěn)定連續(xù)氣流中co2的捕集率為82.7～85.8%，連續(xù)流冷富液取樣儲氣量為311～334mg/g，再生塔分離的co2純度為97.3～99.1%。

連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法實施例4

本實施例捕集對象煙氣的主要成分（v/v）為n2：69%、co2：28%、o2：1.9%。

將實施例4連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為5%的水溶液，用上述連續(xù)分離煙氣中co2裝置，控制連續(xù)co2吸收塔內(nèi)煙氣流壓力1.0mpa，溫度15℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力0.067mpa，加熱裝置溫度58℃下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

具體操作方法同實施例1。

經(jīng)檢測，連續(xù)co2吸收塔穩(wěn)定連續(xù)氣流中co2的捕集率為55.3～60.7%，連續(xù)流冷富液取樣儲氣量為213～284mg/g，再生塔分離的co2純度為98.2～99.1%。

連續(xù)分離煙氣中二氧化碳的方法實施例5

本實施例捕集對象煙氣的主要成分（v/v）為n2：71.2%、co2：26%、o2：2.1%。

將實施例5連續(xù)分離煙氣中co2的水合物促進劑制成質(zhì)量濃度為10%的水溶液，用上述連續(xù)分離煙氣中co2裝置，控制連續(xù)co2吸收塔內(nèi)煙氣流壓力0.18mpa，溫度0℃下，使得煙氣與霧化后的水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網(wǎng)捕集床上，實現(xiàn)煙氣中co2的連續(xù)捕集；再在再生塔中，于壓力0.08mpa，加熱裝置溫度70℃下，實現(xiàn)co2水合物的分解以脫除co2。

具體操作方法同實施例1。

經(jīng)檢測，co2吸收塔穩(wěn)定連續(xù)氣流中co2的捕集率為75.1～77.3%，連續(xù)流冷富液取樣儲氣量為274～296mg/g，再生塔分離的co2純度為98.1～99.2%。

對比例1

選用市售的亮氨酸、色氨酸、甲硫氨酸按1:1:1的質(zhì)量比例，混合溶于水中制成質(zhì)量濃度為5%的co2水合促進劑溶液。

以主要成分（v/v）為n2：69%、co2：28%、o2：1.9%的煙氣為捕集對象，采用適應于工業(yè)窯爐大流量煙氣中co2連續(xù)捕集分離的co2吸收-再生器工藝方法進行對比試驗。

啟動co2吸收塔的捕集程序，將上述促進劑液通過霧化噴淋裝置霧化噴入吸收塔內(nèi)的絲網(wǎng)大空間捕集床中，冷卻裝置輸入冷能流體、開啟富n2氣排出管路，將煙氣從塔的底部的進布氣與排液裝置連續(xù)鼓入co2吸收塔內(nèi)，控制塔內(nèi)煙氣流壓力1.0mpa、溫度15℃的條件下，在線檢測富n2氣排出管道中co2含量開始略有下降，之后穩(wěn)定氣流排氣時的co2含量與進氣成份co2含量相當，說明未能有效捕集分離co2；于1mpa壓力下，從15℃降溫至5℃，富n2氣排出管道中在線監(jiān)測co2含量與進氣成份co2含量相當，說明其在連續(xù)煙氣流中仍未能有效捕集固化分離co2；調(diào)整排氣管路升壓至1.5mpa壓力下，從5℃降溫至2℃，富n2氣排出管道中在線監(jiān)測co2含量與進氣成份co2含量相當，說明其在連續(xù)煙氣流中仍未能有效捕集固化分離co2；維持塔內(nèi)溫度為2℃，調(diào)整排出管路的調(diào)壓閥，以壓縮機鼓風升壓，直至塔內(nèi)壓力達到3.7mpa時，富n2氣排出管道中在線監(jiān)測co2含量開始下降，壓力達到4.5mpa時開始明顯下降，說明達到4.5mpa時于流動的煙氣流中開始能有效捕集分離co2，但壓力過高已超過本試險裝置設計的最大4mpa的承壓極受而終止試驗。

試驗結(jié)果顯示：本發(fā)明水合物促進劑，利用連續(xù)式co2吸收-再生塔裝置，可以連續(xù)、高效地捕集分離一般工業(yè)窯爐連續(xù)煙氣流中的co2，且分離效率高，能源較低，具有工業(yè)實用性，而對比試驗顯示，若沒有本發(fā)明四組份水合物促進劑的協(xié)同作用，即便是采用本發(fā)明所述連續(xù)式co2吸收-再生塔裝置，仍需在4.5mpa的高壓條件下，才能于流動煙氣流中有效捕集分離co2。