本發(fā)明涉及二氧化碳的捕集，尤其涉及一種通過(guò)膜處理與吸附法相耦合捕集二氧化碳的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，氣候變化成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的溫室氣體的大量排放已經(jīng)給全球生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)不可逆的重大影響。在眾多減排技術(shù)中，二氧化碳捕集與封存(ccs)被認(rèn)為是解決碳排放問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。

2、co2捕集和封存的技術(shù)具有減少成本及增加實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排靈活性的潛力。針對(duì)燃煤電廠、鋼鐵冶金、水泥建材和石油化工等大型工業(yè)常壓煙氣的巨大煙氣流量和流速，提高了大規(guī)模co2捕集系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用和技術(shù)難度，現(xiàn)有的分離技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)，無(wú)論是將co2進(jìn)行封存還是資源化利用，高效、低能耗的co2捕集分離技術(shù)是目前的主要瓶頸。

3、吸附法因其設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、低腐蝕性、過(guò)程放大規(guī)律簡(jiǎn)單等因素具有一定的優(yōu)勢(shì)，是捕集分離co2氣體最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的重要備選技術(shù)之一，但吸附法也存在分離率較低、脫附速率慢、降溫過(guò)程長(zhǎng)、低二氧化碳含量的煙氣捕集成本過(guò)高等問(wèn)題。膜分離法雖然占地面積小、無(wú)相變、操作簡(jiǎn)便，但也存在能耗高、運(yùn)行成本高、捕集效率低、捕集出二氧化碳純度低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，第一方面，本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供了一種二氧化碳捕集裝置，包括：

2、第一膜分離單元，用于將待處理煙氣進(jìn)行膜分離處理，得到第一截留氣和第一滲透氣；

3、吸附單元，用于對(duì)截留氣進(jìn)行二氧化碳的吸附處理，得到截留吸附氣；

4、脫附單元，用于對(duì)所述吸附單元內(nèi)的吸附有二氧化碳的吸附劑進(jìn)行脫除二氧化碳的處理，得到滲透脫附氣；以及

5、第二膜分離單元，用于將所述滲透脫附氣進(jìn)行膜分離處理，得到第二截留氣和二氧化碳產(chǎn)品；

6、其中，所述脫附單元分別與所述第一膜分離單元和所述吸附單元相連，所述第一滲透氣能夠通過(guò)所述脫附單元進(jìn)入所述吸附單元與所述吸附劑進(jìn)行熱交換，以對(duì)所述吸附劑進(jìn)行升溫處理；所述截留氣包括所述第一截留氣和所述第二截留氣。

7、第二方面，本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供了一種二氧化碳捕集方法，包括如下步驟：

8、將待處理煙氣進(jìn)行膜分離處理，得到第一截留氣和第一滲透氣；

9、通過(guò)吸附劑將膜分離處理后的截留氣進(jìn)行二氧化碳的吸附處理，得到截留吸附氣；

10、對(duì)吸附有二氧化碳的所述吸附劑進(jìn)行脫除二氧化碳的處理，得到滲透脫附氣；以及

11、將所述滲透脫附氣進(jìn)行膜分離處理，得到第二截留氣和二氧化碳產(chǎn)品；

12、其中，所述截留氣包括所述第一截留氣和所述第二截留氣；在所述脫除二氧化碳的處理過(guò)程中，通過(guò)所述第一滲透氣與所述吸附劑進(jìn)行熱交換將所述吸附劑進(jìn)行升溫，以使所述吸附劑脫除二氧化碳；所述滲透脫附氣包括所述第一滲透氣和脫除的二氧化碳。

13、本發(fā)明一種實(shí)施方式的二氧化碳捕集裝置/方法，具有能耗低、捕集率高的特點(diǎn)，能夠克服現(xiàn)有吸附法和膜分離法二氧化碳捕集技術(shù)所存在的能耗高、捕集率低的缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化碳捕集裝置，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括煙氣預(yù)處理單元，所述煙氣預(yù)處理單元包括進(jìn)料管路和余壓回收部件，所述進(jìn)料管路與所述第一膜分離單元相連，所述待處理煙氣能夠通過(guò)所述進(jìn)料管路進(jìn)入所述第一膜分離單元；在所述吸附單元的外部設(shè)置有截留吸附氣管路，所述截留吸附氣管路的兩端均與所述吸附單元相連，所述余壓回收部件分別與所述進(jìn)料管路和所述截留吸附氣管路相連；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述吸附單元包括一個(gè)或多個(gè)吸附塔，所述吸附塔分別與所述第一膜分離單元和所述第二膜分離單元相連，以使所述第一截留氣和所述第二截留氣能夠進(jìn)入所述吸附塔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述脫附單元包括滲透氣管路，所述第一膜分離單元通過(guò)所述滲透氣管路與所述吸附塔相連，所述第一滲透氣能夠通過(guò)所述滲透氣管路進(jìn)入所述吸附塔；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，在所述進(jìn)料管路上設(shè)置有第三換熱器和氣水分離器，所述第三換熱器和所述氣水分離器位于所述第二換熱器和所述第一膜分離單元之間；和/或，

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述煙氣預(yù)處理單元包括第一換熱器，所述第一換熱器分別與所述進(jìn)料管路以及所述截留吸附氣管路相連，所述待處理煙氣和所述截留吸附氣能夠通過(guò)所述第一換熱器進(jìn)行熱交換。

7.一種二氧化碳捕集方法，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過(guò)所述截留吸附氣膨脹做功增加所述待處理煙氣的壓強(qiáng)并降低所述截留吸附氣的溫度；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將所述截留吸附氣與所述待處理煙氣進(jìn)行換熱處理，之后將所述待處理煙氣通過(guò)所述截留吸附氣進(jìn)行增壓處理；和/或，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，將所述第一滲透氣與所述增壓處理后的待處理煙氣進(jìn)行換熱處理；和/或，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種二氧化碳捕集裝置及方法，該裝置包括第一膜分離單元、吸附單元、脫附單元、第二膜分離單元；其中，所述第一膜分離單元用于將待處理煙氣進(jìn)行膜分離處理；所述吸附單元用于對(duì)截留氣進(jìn)行二氧化碳的吸附處理；所述脫附單元用于對(duì)所述吸附單元內(nèi)的吸附有二氧化碳的吸附劑進(jìn)行脫除二氧化碳的處理；所述第二膜分離單元用于將所述滲透脫附氣進(jìn)行膜分離處理。本發(fā)明一種實(shí)施方式的二氧化碳捕集裝置/方法，具有能耗低、捕集率高的特點(diǎn)，能夠克服現(xiàn)有吸附法和膜分離法二氧化碳捕集技術(shù)所存在的能耗高、捕集率低的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：閆學(xué)良,熊日華,王保登,崔倩,郝雨峰,郭禹,王岸楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23