本發(fā)明屬于氣體凈化分離，具體涉及一種耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳(co2)是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要溫室氣體，co2的捕集、利用及封存已成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。我國(guó)燃煤發(fā)電co2排放量約占工業(yè)總排放量的50％，燃煤電廠煙氣中co2的捕集分離是溫室氣體減排的重要領(lǐng)域。此外，煉鋼、水泥、化工(如合成氨、制氫、天然氣凈化)等工業(yè)領(lǐng)域也存在大量co2捕集或分離過程。捕集co2的方法主要有吸收法、吸附法、膜分離、低溫分離等，其中吸收法是目前最為成熟和有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的co2捕集分離技術(shù)。

2、現(xiàn)有的co2吸收法捕集分離技術(shù)在應(yīng)用過程中的能耗和運(yùn)行成本較高，尤其是吸收劑再生所消耗的蒸汽熱能在整個(gè)系統(tǒng)能耗中占到了絕大比重，不符合綠色環(huán)保的理念。另外，在電解再生環(huán)節(jié)，所消耗電能僅用于吸收劑再生，能量利用效率較低。

3、針對(duì)上述問題，有必要提出一種設(shè)計(jì)合理且有效解決上述問題的耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明的一方面提供一種耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)，包括吸收單元、電解吸單元和氣液分離單元；

3、所述吸收單元內(nèi)設(shè)置有吸收劑，所述電解吸單元包括分隔設(shè)置的陽(yáng)極室和陰極室，其中，所述陽(yáng)極室內(nèi)設(shè)置有粗銅陽(yáng)極，所述陰極室內(nèi)設(shè)置有精煉銅陰極；

4、所述吸收單元的第一入口用于與含二氧化碳的煙氣相連通，以吸收煙氣中的二氧化碳得到吸收液和凈化氣體；

5、所述吸收單元的第一出口通過吸收液管道與所述陽(yáng)極室的入口相連通，以在所述粗銅陽(yáng)極的作用下對(duì)所述吸收液進(jìn)行解吸，其中，所述粗銅陽(yáng)極中比金屬銅活潑的元素溶解到所述吸收液內(nèi)，得到含有銅/氨配位化合物和二氧化碳的氣體混合物；

6、所述吸收單元的第二出口與凈化氣體管道相連通，以將所述凈化氣體排出；

7、所述陽(yáng)極室的出口通過氣液混合物管道與所述氣液分離單元的入口相連通，以在所述氣液分離單元內(nèi)將所述氣液混合物進(jìn)行分離，得到二氧化碳?xì)怏w和分離液，其中，二氧化碳?xì)怏w通過所述氣液分離單元的第一出口排出；

8、所述氣液分離單元的第二出口通過分離液管道與所述陰極室的入口相連通，使得所述分離液內(nèi)的銅離子在所述精煉銅陰極的作用下發(fā)生電沉積作用，得到精煉銅和吸收劑；

9、所述陰極室的出口通過吸收劑管道與所述吸收單元的第二入口相連通，以向所述吸收單元內(nèi)提供吸收劑。

10、可選的，所述吸收單元包括吸收部、冷凝部以及隔離所述吸收部和所述冷凝部的隔離板；

11、所述吸收部位于所述吸收單元的底部，所述冷凝部位于所述吸收單元的頂部；其中，所述隔離板允許氣體穿過且阻隔液態(tài)物質(zhì)穿過；

12、所述吸收部的煙氣入口用于與含二氧化碳的煙氣相連通，所述吸收部的吸收劑入口用于與所述陰極室的出口相連通；

13、所述冷凝部的吸收液出口與所述吸收液管道相連通，所述冷凝部的氣體出口與所述凈化氣體管道相連通。

14、可選的，還包括淋洗單元；

15、所述淋洗單元的第一入口通過所述凈化氣體管道與所述吸收單元的第二出口相連通；

16、所述淋洗單元的第二入口用于與淋洗水源相連通；

17、所述淋洗單元的第一出口與氣體排放管道相連通。

18、可選的，還包括脫硫單元；

19、所述脫硫單元的第一入口用于與含二氧化碳的煙氣相連通，所述脫硫單元的第一出口與所述吸收單元的第一入口相連通；

20、所述脫硫單元的第二入口與所述淋洗單元的第二出口相連通；

21、所述脫硫單元的回流出口與所述淋洗單元的回流入口相連通。

22、可選的，還包括回收單元；

23、所述回收單元的入口與所述脫硫單元的回流出口相連通，以在所述脫硫單元內(nèi)的脫硫液達(dá)到飽和時(shí)，將所述脫硫單元內(nèi)的液態(tài)物質(zhì)輸送至所述回收單元中進(jìn)行處理。

24、可選的，還包括第一熱交換單元；

25、所述第一熱交換單元分別與所述淋洗單元和所述脫硫單元相連通，用于所述淋洗單元和所述脫硫單元之間的熱交換。

26、可選的，所述氣液分離單元包括閃蒸罐和冷凝器；

27、所述閃蒸罐的氣液混合物入口與所述陽(yáng)極室的出口相連通，所述冷凝器的待冷凝氣體入口與所述閃蒸罐的待冷凝氣體出口連通，所述閃蒸罐的冷凝液入口與所述冷凝器的冷凝液出口連通，所述陰極室的入口和所述閃蒸罐的分離液出口連通；

28、所述冷凝器的頂部還包括二氧化碳出口，用于排出分離后的二氧化碳。

29、可選的，還包括第二熱交換單元；

30、所述第二熱交換單元分別與所述吸收單元和所述電解吸單元相連通，用于所述吸收單元和所述電解吸單元之間的熱交換。

31、可選的，所述第二熱交換單元包括冷端入口、冷端出口、熱端入口和熱端出口；

32、所述第二熱交換單元的所述冷端入口與所述吸收單元的第二出口相連通，所述第二熱交換單元的所述熱端出口與所述陽(yáng)極室的入口相連通，所述第二熱交換單元的熱端入口與所述陰極室的出口相連通，所述第二熱交換單元的冷端出口與所述吸收單元的第二入口相連通。

33、本公開實(shí)施例的另一方面提供一種耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集方法，采用前文所述的耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)，所述方法包括：

34、步驟一，將含二氧化碳的煙氣輸送至所述吸收單元，通過所述吸收單元中的吸收劑對(duì)煙氣中的二氧化碳進(jìn)行吸收，得到吸收液和凈化氣體；

35、步驟二，將所述吸收液輸送至所述電解吸單元的所述陽(yáng)極室中，在所述粗銅陽(yáng)極的作用下對(duì)所述吸收液進(jìn)行解吸，其中，所述粗銅陽(yáng)極中比金屬銅活潑的元素溶解到所述吸收液內(nèi)，得到含有銅/氨配位化合物和二氧化碳的氣體混合物；

36、步驟三，通過所述氣液分離單元對(duì)所述氣液混合物進(jìn)行氣液分離處理，得二氧化碳?xì)怏w和分離液；

37、步驟四，將所述分離液輸送至所述電解吸單元的所述陰極室中，使得所述分離液內(nèi)的銅離子在所述精煉銅陰極的作用下發(fā)生電沉積作用，得到精煉銅和吸收劑；

38、步驟五，將所述陰極室的所述吸收劑輸送至所述吸收單元中，以繼續(xù)進(jìn)行煙氣中二氧化碳的吸收。

39、本公開實(shí)施例的一種耦合金屬精煉的電化學(xué)二氧化碳捕集系統(tǒng)及方法，本發(fā)明的系統(tǒng)將金屬精煉的過程與二氧化碳補(bǔ)集的過程進(jìn)行耦合，能源效率更高、能耗更低、運(yùn)行成本更低；二氧化碳富液依次進(jìn)入陽(yáng)極室和陰極室，提高二氧化碳富液的再生效率；通陰極室的電沉積作用產(chǎn)生的吸收劑再次進(jìn)入至吸收單元進(jìn)行二氧化碳的吸收，實(shí)現(xiàn)吸收劑的循環(huán)使用和沉積金屬的回收，具有低的能耗需求與低的運(yùn)營(yíng)成本，提高整個(gè)體系的循環(huán)效率；二氧化碳捕集率/脫碳率較高，排出的二氧化碳產(chǎn)品的純度較高；在吸收二氧化碳的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)金屬銅的精煉，得到純度較高的精煉銅，符合綠色環(huán)保的理念。