[发明专利]双塔低压补获烟气中CO2的方法

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种双塔低压补获烟气中CO₂的方法。

背景技术

二氧化碳是主要的温室气体，是造成全球气侯变暧的主要原因之一。我国的能源供应目前仍以燃煤为主，其中80％用于火电、冶金、建材等行业。随着“京都议定书”和“后京都议定书”出台，我国积极应对气侯变化和温室气体减排问题，在“十一五”期间把温室气体控制排放作为国家目标，2007年发布了《中国应对气侯变化国家方案》，明确提出了控制二氧化碳等温室气体排放的任务。

目前主要的CO₂捕集分离方法主要有吸收/吸附法、膜分离法、烟气循环燃烧法、改变煤气化联合循环法等几类，工业上采用较多的是胺基化学吸收剂，如一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，三乙醇胺(TEA)，甲基二乙醇胺(MEDA)等，其中一乙醇胺MEA被认为最合适燃煤烟气CO₂分离，其优势为“分子量小、吸收酸性气体能力强”对捕集燃烧后烟气中低浓度的CO₂最具优势；其缺点为CO₂负荷能力低，设备腐蚀率高，胺类会被其他烟气成分降解、吸收剂再生时能耗高，这样造成CO₂分离成本高。

WO2009/073928，CN101301562A，CN102448578A，CN101274752A等专利中都涉及到烟气中CO₂的补获。但目前的方法采用加压后进入吸附塔、吸附塔个数较多(个数≥3)，经过多次均压过程需要更多的自动控制阀门，这样一来不仅增加了电耗成本，更增加了设备投入。也有采用多级膜分离与变压吸附(PSA)组合进行烟气脱碳的报道，虽然效果较好，但运行成本和投入更高，不易接受。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的缺陷而提供一种设备简单、投资少、能耗低、吸附剂性能好的双塔低压补获烟气中CO₂的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种双塔低压补获烟气中CO₂的方法，包括下述步骤：

(1)将除尘过滤后含有10～20％(Vol)CO₂浓度的烟气，直接通过管道输送至装有特殊吸附剂的净化塔底部，烟气中的CO₂被选择性地吸附在吸附剂孔表面上，烟气中的氮气直接从吸附剂孔径中或吸附剂颗粒之间通过床层，从净化塔顶部排出，净化塔压力为3～50Kpa，吸附时间为5～10分钟；当任一净化塔中的CO₂浓度接近饱和时停止对该净化塔进气；

(2)关阀吸附饱和的净化塔顶部出口阀门，同时烟气切换到另一个净化塔中继续进行吸附，打开吸附饱和的净化塔底部与真空泵进口连接的阀口，进行抽真空解吸吸附剂上面吸附的CO₂，以使吸附剂再生，循环使用；

(3)完成再生的吸附塔压力为-0.01～～-0.1Mpa，在另一净化塔快结束吸附过程前关阀与真空泵连接的阀门，打开完成再生的吸附塔顶部阀门，使两个净化塔项相连通，完成再生的吸附塔压力回升至常压，进入第二次操作过程。

所述净化塔个数为2-4个，最低不少于2个。所述的特殊吸附剂，包括载体、活性组份和助剂，其载体为焦炭、活性炭、炭纤维(CMS)、木炭、含碳固体材料中的一种或多种；活性组分为一乙醇胺、二乙醇胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺中的一种或多种；助剂为K₂CO₃和碳纳米管(CNTs)中的一种或多种，该吸附剂中各组分及其质量百分比为：载体：80.1～88.8％，活性组份：10.1～17.6％，助剂：1.0～4.5％。

该吸附剂的制备过程包括下述步骤：

1)选择载本：称取8.0～10.0g活性炭，要求活性碳烧失率：50～70％，比表面积＞800m²/g，以中孔为主；

2)配制溶液：用1000ml的量筒量取600～800ml的去离子水倒入2000ml的烧杯中，加入200～300ml一乙醇胺，然后称取K₂CO₃：35.2～39.2g、CNTs：3.8～7.6g，一起加入到烧杯中，并将烧杯放入恒温水浴中，控制温度为65～75℃；

3)浸渍过程：待烧杯中的温度达到70℃时，将(1)中称取的载体加入到烧杯中，间隔手动搅拌即可，浸渍时间为1～2小时；