[发明专利]二氧化碳捕集器

说明书

本发明公开了一种二氧化碳捕集器，所述二氧化碳捕集器包括壳体、辐射管和固体吸附剂，壳体上设有吸附入口、吸附出口、热源入口和热源出口，吸附入口用于向壳体内腔内通入变换气，吸附出口用于将壳体内的变换气排出，辐射管连接于壳体内，且辐射管的第一端与热源入口连通，辐射管的第二端与热源出口连通，热源入口用于向辐射管内通入热源气，热源出口用于将辐射管内的热源气排出，固体吸附剂充填于壳体的内壁和辐射管的外壁之间，固体吸附剂用于吸附变换气中的二氧化碳。本发明通过单个二氧化碳捕集器即可完成CO₂的吸附和固体吸附剂的解析，减少了原有系统的设备数量和投资，降低了运行成本，降低了解析再生过程中的无效热耗。

技术领域

本发明属于二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种二氧化碳捕集器。

背景技术

燃烧前CO₂捕集技术相比与其他捕集技术具有捕集率高、能耗低的优点，作为碳捕集关键技术之一，燃烧前CO₂捕集是实现碳中和目标的重要手段。

相关技术中，燃烧前CO₂捕集工艺多采用变换工艺将合成气中的一氧化碳转换为CO₂和氢气（变换气），变换气再通过吸收剂在吸收塔进行CO₂的吸收，吸收完CO₂的富液经过减压解析和加热再生，实现吸附剂的循环回用。这种溶液吸收工艺存在一些难以解决的问题：①为达到较好的吸收效果，通常吸收剂的循环量大，吸收塔的高度较高，塔径较大，设备投资高。②吸收剂溶液中含水较多，在吸收剂再生过程中需要消耗额外的热量来加热水，造成无效的能耗偏高。③捕集系统的机泵较多，合成气中含固、腐蚀性组分，导致动设备故障率和运行费用较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种二氧化碳捕集器，该二氧化碳捕集器将固体吸附剂充填在壳体内，通过热源气体对固体吸附剂加热即可完成固体吸附剂的解析过程，无需机泵的设置，简化了传统溶剂法CO₂捕集工艺流程，且大幅降低了因加热溶剂中的水而产生的无效热耗。

本发明实施例的二氧化碳捕集器包括壳体、辐射管和固体吸附剂，所述壳体上设有吸附入口、吸附出口、热源入口和热源出口，所述吸附入口用于向所述壳体内腔内通入变换气，所述吸附出口用于将所述壳体内的变换气排出，所述辐射管连接于所述壳体内，且所述辐射管的第一端与所述热源入口连通，所述辐射管的第二端与所述热源出口连通，所述热源入口用于向所述辐射管内通入热源气，所述热源出口用于将所述辐射管内的热源气排出，所述固体吸附剂充填于所述壳体的内壁和所述辐射管的外壁之间，所述固体吸附剂用于吸附变换气中的二氧化碳，所述固体吸附剂可通过所述辐射管与所述辐射管内的热源气发生热交换，所述固体吸附剂饱和度低于设定值时，所述吸附入口和所述吸附出口打开，所述热源入口和所述热源出口关闭，所述固体吸附剂饱和度高于设定值时，所述热源入口和所述热源出口打开，所述吸附入口和所述吸附出口关闭。

本发明实施例的二氧化碳捕集器通过辐射管和固体吸附剂的设置，在单个二氧化碳捕集器内即可完成CO₂的吸附和固体吸附剂的解析，无需单独设置吸收器和解析器，简化了传统溶剂法CO₂捕集的工艺流程，减少了原有系统的设备数量和投资，降低了运行成本，而且固体吸附剂中不含水，降低了解析再生过程中的无效热耗。

在一些实施例中，所述二氧化碳捕集器还包括辐射片，所述辐射片连接于所述辐射管的外壁，所述辐射片的至少部分与所述固体吸附剂接触。

在一些实施例中，所述辐射片呈柱状，所述辐射片的一端连接于所述辐射管的外壁，所述辐射管的另一端沿所述辐射管的径向向外延伸；和/或，所述辐射片呈圆环状，所述辐射片套设在所述辐射管的外侧。

在一些实施例中，所述辐射片呈柱状且分为多个辐射片组，每一个所述辐射片组包括多个沿所述辐射管的周向间隔布置的辐射片，多个所述辐射片组沿所述辐射管的轴向间隔布置。