[发明专利]二氧化碳捕获装置与系统及其方法

说明书

一种二氧化碳捕获装置与系统及其方法，该二氧化碳捕获装置包括一管壳部和一反应床面。管壳部具有一第一开口端和一第二开口端。反应床面位于管壳部之中，并在用以容纳多个吸附剂颗粒，并容许含有二氧化碳的反应气体进入管壳部，使这些吸附剂颗粒悬浮于管壳部中。并借由这些吸附剂颗粒与反应气体的反应作用所生成的反应热激发管壳部发出震荡声波，并借由震荡声波扰动使反应气体在管壳部中产生局部紊流，延长吸附剂颗粒在管壳结构中悬浮滞留的时间。

技术领域

本说明书所揭露的是关于一种二氧化碳捕获(CO₂capture)装置及其应用，特别是一种使用钙循环或是钙回路(calcium looping cycle)来捕获二氧化碳的装置及其应用。

背景技术

钙循环或是钙回路二氧化碳捕获程序是采用产量丰富且价格低廉的石灰石(碳酸钙，CaCO₃)经过煅烧炉(calciner)煅烧后生成氧化钙(CaO)，再置入碳酸化炉(carbonator)作为吸附剂来吸附二氧化碳，氧化钙与二氧化碳反应之后所生成的碳酸钙可重复循环再利用。目前已成为广泛应用于捕获发电厂、水泥厂或工业所排放的二氧化碳。

典型的钙循环或是钙回路二氧化碳捕获技术是将碳酸化炉及煅烧相互连通以进行连续性反应。其中，碳酸化炉一般是采用流体化床(fluidized bed)式的反应炉。然而，现有的流体化床式碳酸化炉在实务操作时，因为吸附剂的颗粒粒径分布不易掌握，流体化气体的动力需求高，且容易发生高压降和渠道化(Channeling)现象，导致气/固两相无法充分混合，甚至会有完全不反应的滞区(Dead Zone)发生的缺点。

因此，如何确保吸附剂颗粒在反应槽中受到有效地扰动，使浓度较高的二氧化碳的反应气体在通过流体化床反应炉时能与悬浮的吸附剂颗粒充份混合，达到高吸附捕获二氧化碳效率的效果，已成为该技术领域所面临的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化碳捕获装置与系统及其方法，以解决上述流体化床式碳酸化炉气/固两相无法充分混合而产生不反应滞区的技术问题。

本说明书中的一实施例是在提供一种二氧化碳捕获装置，包括具有一管壳部和一反应床面。此管壳部具有一第一开口端和一第二开口端。反应床面位于管壳部之中，用以容纳多个吸附剂颗粒，并容许含有二氧化碳的反应气体进入管壳部，使这些吸附剂颗粒悬浮于管壳部中。并借由这些吸附剂颗粒与反应气体的反应作用所生成的反应热激发管壳部发出震荡声波，并借由震荡声波扰动使反应气体在管壳部中产生局部紊流，延长吸附剂颗粒在管壳结构中悬浮滞留的时间。

本说明书中的另一实施例是在提供一种二氧化碳捕获系统，包括如前所述的二氧化碳捕获装置以及一个煅烧炉。此煅烧炉经与管壳部连通，用来回收并煅烧与反应气体作用后的吸附剂颗粒。

本说明书中的另一实施例是在提供一种二氧化碳捕获方法，包括下述步骤：首先，提供一个包括管壳部的反应槽。然后，将多个吸附剂颗粒置入管壳部中。接着，将含有二氧化碳的反应气体导入管壳部，使这些吸附剂颗粒悬浮于管壳部中。并借由这些吸附剂颗粒与反应气体作用所生成的反应热激发管壳部发出震荡声波。

根据上述，本说明书的实施例是揭露一种二氧化碳捕获装置以及应用此装置的二氧化碳捕获系统及方法。其采用具有特定管壳结构的反应槽，将多个吸附剂颗粒置入反应槽的管壳结构中，使吸附剂颗粒与含有二氧化碳的反应气体发生反应。无须额外加热装置，仅借由二者的反应热即可激发管壳结构发出震荡声波，并借由震荡声波扰动使反应气体在管壳部中产生高强度的局部紊流，延长吸附剂颗粒在管壳结构中悬浮滞留的时间。不仅有助于强化吸附剂颗粒与二氧化碳气/固两相的均匀混合，防止结块与堆积现象的发生，有效改善流化床的渠道化和滞区的问题。更可借由声波效应促使反应气体中的二氧化碳更深入吸附剂颗粒的多孔结构内部，提高吸附剂的整体利用率。

附图说明

为了对本说明书的上述实施例及其他目的、特征和优点能更明显易懂，特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下: