一种基于蒸汽压缩和变温吸附的CO2捕集系统及方法和应用与流程

本发明属于co2捕集，特别涉及一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统及方法和应用。

背景技术：

1、目前，二氧化碳(co2)排放是全球范围内的一个主要问题。碳捕集技术可以有效减小二氧化碳的排放，碳捕集技术将大型发电厂所产生的co2收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法，尽管碳捕集技术日新月异，但其商业化应用还很遥远。由于重点发展大规模碳捕获技术，小规模的碳捕获技术进展似乎有限。未来，大多数大型co2捕集装置的安装目的是提高石油采收率(eor)和直接向地球或海洋深处注入co2。国家和国际层面的多个信息来源表明，co2捕获成本仍然较高，需要政府支持。

2、基于上述内容，提出一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统及方法和应用。

技术实现思路

1、为了解决小规模的碳捕获成本过高的问题，本发明提供一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统及方法和应用，利用锅炉烟气或其他气流形式的低温废热源，温度范围在70℃到120℃之间，其中含有一定数量的二氧化碳，发展小型碳捕获工厂。

2、通过以下制备工艺来实现上述目的：

3、一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，包括连接低品位热源的蒸发器、蒸汽压缩热泵、至少三组吸附解吸塔、冷却水模块、排放装置和co2气体冷却器；

4、所述蒸发器的工质流体出口连接蒸汽压缩热泵的液体进口，所述蒸发器的气体出口连接至少三组吸附解吸塔的气体进口，所述蒸汽压缩热泵的液体出口连接至少三组吸附解吸塔的液体进口，所述至少三组吸附解吸塔的液体出口连接蒸发器的工质流体进口，所述至少三组吸附解吸塔的气体出口分别连接排放装置和co2气体冷却器；

5、所述冷却水循环模块分别接入至少三组吸附解吸塔，当第一吸附塔达到最大容量时，烟气路径向第二吸附塔转移，最后一个吸附塔进行相同的步骤。引入三个吸附塔的目的是，在第一塔同时吸附co2，在第二塔同时解吸co2，并保持第三塔为重复此过程做好准备。

6、作为上述技术方案的进一步改进，还包括依次连接的co2压缩机和co2储罐，co2压缩机的进口端连接co2气体冷却器co2出口。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述吸附解吸塔的数量为三组，按照工质流体流动方向依次包括第一吸附解吸塔、第二吸附解吸塔、第三吸附解吸塔。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸汽压缩热泵的液体出口端通过三通阀一连接至第一吸附解吸塔，三通阀一的另一端通过三通阀二分别连接至第二吸附解吸塔、第三吸附解吸塔。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸发器的气体出口通过三通阀三连接至第三吸附解吸塔，三通阀三的另一端通过三通阀四分别连接至第二吸附解吸塔、第一吸附解吸塔。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸发器的工质流体进口端设有膨胀阀。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸发器可替换为间接接触式冷凝省煤器。

12、本发明还提供了一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法，利用上述基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，包括以下步骤：

13、低温烟气进入蒸发器，烟气的热量被包含制冷剂的工质流体捕获发生冷凝，烟气在25℃至30℃左右以可忽略的水量离开蒸发器，进入吸附解吸塔，烟气中的co2被吸附解吸塔的吸附剂吸附，无co2的烟气通过排放装置排放到大气中；其中，co2吸附在仅在一个吸附解吸塔循环中进行，当其中一个吸附解吸塔吸附饱和后，烟气流入下一个吸附解吸塔，依次类推；

14、经过烟气加热的包含制冷剂的工质流体经过蒸汽压缩热泵提压进入吸附解吸塔，将co2从吸附解吸塔内的吸附剂中分离出来，分离出的co2随后被引导至co2气体冷却器冷却，然后进行储存；

15、包含制冷剂的工质流体离开吸附解吸塔，通过膨胀阀进入蒸发器开始新的循环。

16、作为上述技术方案的进一步改进，还包括以下过程：

17、循环水依次进入吸附解吸塔内，用于为解吸柱降低温度，其中，循环水冷却过程与吸附和解吸过程不位于同一组吸附解吸塔中。

18、本发明还提供了一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法在食品加工中的应用，主要在于由基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法捕集获得的co2在食品加工中的应用，包括制冷、充气包装。

19、本发明的有益效果在于：

20、(1)本发明以锅炉废气形式提供低温废热源，捕获的二氧化碳可以出售给食品加工行业。

21、(2)该方案简单有效，适用于小规模应用，制造和装配可以在车间作为单个紧凑单元完成，这可以避免现场安装的成本。

22、(3)系统的运行成本相对较低，能够有效利用余热，co2解吸所需的能量可以显著降低。

技术特征：

1.一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，包括连接低品位热源的蒸发器、蒸汽压缩热泵、至少三组吸附解吸塔、冷却水循环模块、排放装置和co2气体冷却器；

2.根据权利要求1所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，还包括依次连接的co2压缩机和co2储罐，co2压缩机的进口端连接co2气体冷却器co2出口。

3.根据权利要求1所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，所述吸附解吸塔的数量为三组，按照工质流体流动方向依次包括第一吸附解吸塔、第二吸附解吸塔、第三吸附解吸塔。

4.根据权利要求3所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，所述蒸汽压缩热泵的液体出口端通过三通阀一连接至第一吸附解吸塔，三通阀一的另一端通过三通阀二分别连接至第二吸附解吸塔、第三吸附解吸塔。

5.根据权利要求4所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，所述蒸发器的气体出口通过三通阀三连接至第三吸附解吸塔，三通阀三的另一端通过三通阀四分别连接至第二吸附解吸塔、第一吸附解吸塔。

6.根据权利要求1所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，所述蒸发器的工质流体进口端设有膨胀阀。

7.根据权利要求1所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，其特征在于，所述蒸发器可替换为间接接触式冷凝省煤器。

8.一种基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法，其特征在于，利用权利1-7任一所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集系统，包括以下过程：

9.根据权利要求8所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法，其特征在于，还包括冷却水循环过程：

10.一种权利要求9所述的基于蒸汽压缩和变温吸附的co2捕集方法在食品加工中的应用。

技术总结
本发明属于CO<subgt;2</subgt;捕集技术领域，特别涉及一种基于蒸汽压缩和变温吸附的CO<subgt;2</subgt;捕集系统及方法和应用，包括连接低品位热源的蒸发器、蒸汽压缩热泵、至少三组吸附解吸塔、排放装置和CO<subgt;2</subgt;气体冷却器；所述蒸发器的工质流体出口连接蒸汽压缩热泵的液体进口，所述蒸发器的气体出口连接至少三组吸附解吸塔的气体进口，所述蒸汽压缩热泵的液体出口连接至少三组吸附解吸塔的液体进口，所述至少三组吸附解吸塔的液体出口连接蒸发器的工质流体进口，所述至少三组吸附解吸塔的气体出口分别连接排放装置和CO<subgt;2</subgt;气体冷却器。本发明系统的运行成本相对较低，能够有效利用低品位热源的余热，CO<subgt;2</subgt;解吸所需的能量可以显著降低。

技术研发人员：沙鲁克·贾米尔,谷俊杰,祝令辉,郭盼盼
受保护的技术使用者：安徽普泛能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13