[发明专利]加压氧化钙捕集二氧化碳的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳的捕集装置及方法，具体涉及一种加压氧化钙捕集二氧化碳的装置及方法，属于钙回路捕集二氧化碳技术领域。

背景技术

二氧化碳捕集在环保领域一直得到重视，二氧化碳的捕集技术也日益提升和精进。

传统的二氧化碳捕集是在燃烧后捕集，存在能耗高、成本高、效率低、操作复杂的问题。加压氧化钙捕集二氧化碳技术是一种新的捕集二氧化碳的技术，它是属于燃烧前捕集二氧化碳技术，相对于传统的燃烧后捕捉技术具有能耗低、成本低、效率高、操作简捷等优点。加压氧化钙捕集二氧化碳技术的原理是利用氧化钙作为吸收剂捕集二氧化碳，使其在较高温度的情况下，通过提高压力使氧化钙吸收二氧化碳。

发明内容

本发明针对现有捕集二氧化碳技术能耗高、成本高等不足，提出了一种加压氧化钙捕集二氧化碳装置及方法，采用该方法可以显著降低捕集二氧化碳所需的成本和进行分解反应时所需的外部热能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，包括空分机、空压机、气化炉、第一捕集反应器、第二捕集反应器、第一外部加热装置、第二外部加热装置、减压阀、冷凝器、气液分离器，空分机、空压机、气化炉顺序相连，气化炉通过第一高压流量控制阀、第二高压流量控制阀分别与第一捕集反应器和第二捕集反应器相连；在第一捕集反应器上，还分别连接有第一常压流量控制阀，第一高压水蒸气流量控制阀，第一合成气流量控制阀，第一富二氧化碳流量控制阀；在第二捕集反应器上，还分别连接有第二常压流量控制阀，第二高压水蒸气流量控制阀，第二合成气流量控制阀，第二富二氧化碳流量控制阀；第一富二氧化碳流量控制阀和第二富二氧化碳流量控制阀均通过减压阀与冷凝器相连，冷凝器与气液分离器相连。

本发明的加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，在实际工作时，具体的工作原理如下：

新鲜空气通过空分机分离出氧气，然后将氧气经空压机压缩后进入气化炉，氧气与水煤浆反应生成高压合成气(主要成分为CO，H₂)，高压合成气通过第一高压流量控制阀、第二高压流量控制阀进入二氧化碳捕集反应器，反应后合成气经第一合成气流量控制阀、第二合成气流量控制阀排出。高压水蒸气通过第一高压水蒸气流量控制阀、第二高压水蒸气流量控制阀进入反应器内，常压水蒸气可分别通过第一常压流量控制阀和第二常压流量控制阀进入反应器，反应得到的富二氧化碳气体通过第一富二氧化碳流量控制阀和第二富二氧化碳流量控制阀以及减压阀减压，经冷凝器冷凝后通过气液分离器将二氧化碳和水进行分离，所述第一外部加热装置和第二外部加热装置分别设置在第一捕集反应器和第二捕集反应器上。上述方案中，所述加压氧化钙捕集二氧化碳装置还包括与减压阀相连的冷凝器以及气液分离器。

本发明的另一个目的在于提供一种加压氧化钙捕集二氧化碳的方法，该方法利用了本发明公开的加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，具体包括以下步骤：

步骤一：新鲜空气经空分机分离出的氧气再经过空压机加压后，与水煤浆在气化炉反应生成高压合成气，然后通过第一高压流量控制阀进入第一捕集反应器内与氧化钙、高压水蒸气反应（高压水蒸气经第一高压水蒸气流量控制阀通入第一捕集反应器），反应器内合成气CO与H₂O反应生成H₂、CO₂，CO₂被氧化钙（CaO）吸收，反应后的合成气经第一合成气流量控制阀排出，待氧化钙完全反应后停止向反应器内通入高压合成气；

步骤二：继续将高压水蒸气经由第一高压水蒸气流量控制阀通入到第一捕集反应器中，待残余的合成气被完全赶走后停止通入高压水蒸气；

步骤三：打开第一富二氧化碳流量控制阀、减压阀对第一捕集反应器进行降压，待第一捕集反应器内压力降至大气压时，通过第一常压流量控制阀向第一捕集反应器中通入常压水蒸气进行分解反应，释放出的二氧化碳被水蒸气经由第一富二氧化碳流量控制阀和减压阀带出，然后经冷凝器冷凝后通过气液分离器分离出来；

步骤四：待第一捕集反应器降至设定温度时启动第一外部加热装置使碳酸钙在设定温度下继续释放二氧化碳，待碳酸钙完全反应后停止通入常压水蒸气；

步骤五：第二捕集反应器及相关第二装置按照步骤一至四进行捕集二氧化碳；

步骤六：第一捕集反应器和第二捕集反应器按照上述步骤交替操作捕集二氧化碳。

按照上述方案，向反应器内通入高压合成气进行合成反应时，压力控制在65-95个标准大气压，温度在850-950℃。