一种碳捕捉与收集系统及方法与流程

本技术涉及环保碳收集的领域，尤其是涉及一种碳捕捉与收集系统及方法。

背景技术：

1、随着全球变暖、海平面上升等危机的产生，相关政策大力支持二氧化碳捕捉与收集技术。

2、目前，通过大型碳捕集反应器对二氧化碳进行收集。大型碳捕集反应器中依靠喷淋液态胺类吸收剂与二氧化碳产生反应来吸收工业生产中煤炭、天然气等燃料燃烧产生的大量二氧化碳。

3、大型碳捕集反应器采用外环喷淋，即在大型碳捕集反应器筒侧安装液态胺类吸收剂喷枪。但是，由于工业生产中的二氧化碳存在排放量大、密度小、易逃逸等特点，筒体内存在二氧化碳未与液态胺类吸收剂充分反应的问题，导致胺类吸收剂的利用率低。

技术实现思路

1、为了提升胺类吸收剂的利用率，本技术提供一种碳捕捉与收集系统及方法。

2、一方面，本技术提供的一种碳捕捉与收集系统采用如下的技术方案：

3、一种碳捕捉与收集系统，包括：

4、反应器主体，置于地面上，所述反应器主体的侧壁上开设有二氧化碳入口；

5、喷枪，穿设在所述反应器主体的侧壁上，并且与所述反应器主体的侧壁相垂直设置；

6、水平吸收剂耦合组件，设置在所述喷枪的下方，所述水平吸收剂耦合组件包括与所述反应器主体内壁相连接的底板，所述底板上开设有多个通孔，每个所述通孔处连接有一个短管，所述通孔的直径小于所述短管的外径，所述短管的高度小于所述底板与所述喷枪之间的距离；

7、产出液出口，开设在所述反应器主体的侧壁上，与所述二氧化碳入口分别设置在所述反应器主体的两侧；

8、净气出口，开设在所述反应器主体的顶部，用于将与液态胺类吸收剂反应后的气体排出。

9、通过采用上述技术方案，当需要碳吸收时，将二氧化碳通过二氧化碳入口通入反应器主体中，通过喷枪将胺类吸收剂呈雾状液滴喷射进入反应器主体内的顶部，与反应器主体的顶部二氧化碳发生反应。胺类吸收剂经喷枪喷入反应器主体后，少量吸收胺类吸收剂依次通过短管和通孔直接落入反应器主体的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件内累积，直至整体液面高于短管上端面，再通过短管落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。从而实现二氧化碳和胺类吸收剂的多次并且长时间的反应，从而提升了胺类吸收剂的利用率以及降低了二氧化碳的吸收成本。

10、可选的，所述底板底部与所述反应器主体之间设置有中心辅柱，所述中心辅柱的外侧螺旋环绕设置有吸收导流板。

11、通过采用上述技术方案，当胺类吸收剂从短管和通孔落下时，落入在吸收导流板上，吸收导流板的螺旋设置，增加了胺类吸收剂的流动形成，从而增加了与二氧化碳反应的时间，进一步提升了胺类吸收剂的利用率，从而降低了二氧化碳的吸收成本。

12、可选的，所述吸收导流板上开设有多个导流孔，位于不同空间层的导流板上的导流孔之间错位设置。

13、通过采用上述技术方案，通过水平吸收剂耦合组件落下的胺类吸收剂液滴与反应器主体中的二氧化碳发生反应后，落入吸收导流板上，由于导流孔在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板斜面下方第一斜面的导流孔落下。接着螺旋吸收导流板盘绕720°或更大角度再次落下，保证了每个液滴最少经历两次导流板下落过程，并且速度变快。进而每次下落过程细小的胺类吸收剂液滴与大量二氧化碳将发生充分接触。同时降低二氧化碳流动阻力，二氧化碳流动及反应所需风压更小，从而降低所需引风机的等级及功率等。

14、可选的，通孔和导流孔之间在重力方向上错位设置。

15、通过采用上述技术方案，当胺类吸收剂从通孔流到导流孔时，错位设置，使得胺类吸收剂在吸收导流板和水平吸收剂耦合组件之间的行程更长，使大量二氧化碳在上升过程与胺类吸收剂液滴发生充分密切的接触，进而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间。

16、可选的，所述反应器主体的内壁两侧对称设置有安装座，所述底板的底面与所述安装座相抵接，所述底板的直径小于所述反应器主体的内径。

17、通过采用上述技术方案，安装座的设置将底板与反应器主体的内壁固定住，使其可以稳定卡位于喷枪下方，并且安装座与反应器主体的内壁紧密连接，避免经过底板的胺类吸收剂从底板两侧漏下去，造成胺类吸收剂与二氧化碳的不充分反应，从而导致胺类吸收剂的浪费。

18、可选的，沿所述底板的圆周方向焊接有侧板，所述侧板的外侧与所述反应器主体的内壁相抵接。

19、通过采用上述技术方案，侧板的设置使得从喷枪流入底板的胺类吸收剂只能存留在底板上或者从短管流下，侧板与底板之间采用焊接的连接方式，从而侧板与底板外边缘紧密连接，保证底板与侧板连接处不漏出胺类吸收剂，保证胺类吸收剂的充分利用。

20、可选的，所述二氧化碳入口的下方开设有回流取液口，所述回流取液口距离所述反应器底部的高度大于所述产出液出口距离所述反应器主体底部的高度，并且所述回流取液口与所述产出液出口分别分布于所述反应器主体的两侧。

21、通过采用上述技术方案，使用时，胺类吸收剂经吸收导流板下落至反应器主体的底部，由于胺类吸收剂吸收二氧化碳后密度增大，故充分反应后的产出液和未充分反应的胺类吸收剂在置于反应器主体底部的时候产生分层；底部的充分反应的产出液沿产出液出口流出；未充分反应的胺类吸收剂将置于充分反应的产出液上层，沿回流取液口流出，可以再次利用，进一步节省了胺类吸收剂的用量，进而进一步降低了吸收二氧化碳的成本。

22、可选的，反应器主体的底壁倾斜设置，反应器主体底壁的倾斜角度为1度-3度。

23、通过采用上述技术方案，反应器主体的底壁倾斜设置使得胺类吸收剂与二氧化碳反应生成的产出液沿着坡度从产出液出口流出，减少产出液的沉积和避免不易清理的死角导致产出液的留存，更利于将收集好的充分反应的产出液排净，有效减少反应器主体内的清理次数，进一步降低二氧化碳的吸收成本。

24、另一方面，本技术还提供的一种碳捕捉与收集系统的方法采用如下的技术方案：

25、可选的，包括步骤：s1、反应准备：将胺类吸收剂通过泵通入喷枪内，再通过喷枪喷射进入短管上方；

26、s2、通入气体：二氧化碳经二氧化碳入口进入吸收导流板下部；

27、s3、进行反应：二氧化碳从反应器主体底部流动至反应器主体的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应；

28、s4、二氧化碳的流动：二氧化碳到达水平吸收剂耦合组件下方，将通过底板上的通孔，历经短管，均匀提升至反应器主体的顶部；

29、s5、进行二次反应：在反应器主体的顶部与刚刚从喷枪喷出的胺类吸收剂反应后，从净气出口排出。

30、通过采用上述技术方案，使用时，先将胺类吸收剂通过泵抽入喷枪中，通过喷枪喷入反应器主体内，接着再通入待吸收的二氧化碳，避免先通入二氧化碳，二氧化碳直接从净气出口溢出，导致程序浪费。接着二氧化碳从下往上运动，与从上往下运动的胺类吸收剂相反应，从而实现二氧化碳的吸收置换。

31、可选的，二氧化碳从反应器主体底部流动至反应器主体的顶部，期间将与各个方位的胺类吸收剂均匀反应，包括步骤：部分二氧化碳沿吸收导流板表面方向，随吸收导流板环绕向上流动，部分二氧化碳通过吸收导流板的导流孔向上流动，期间与向下流动的胺类吸收剂，对抗冲撞，发生充分反应。

32、通过采用上述技术方案，反应过程中，大部分二氧化碳随吸收导流板盘旋上升，使得二氧化碳的运动行程变长，从而增大了胺类吸收剂与二氧化碳之间的反应面积和反应时间，二氧化碳在上升过程能够与胺类吸收剂液滴发生充分密切的接触。

33、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

34、通过设置了反应器主体、喷枪、水平吸收剂耦合组件、产出液出口、短管、通孔、二氧化碳入口以及净气出口，当需要碳吸收时，将二氧化碳通过二氧化碳入口通入反应器主体中，再将胺类吸收剂通过喷枪将胺类吸收剂呈雾状液滴喷射进入反应器主体内的顶部，与反应器主体的顶部二氧化碳发生反应。胺类吸收剂经喷枪喷入反应器主体后，少量吸收胺类吸收剂通过短管和通孔直接落入反应器主体的底部；其余胺类吸收剂液滴落在底板上，暂时留存于水平吸收剂耦合组件内累积，直至整体液面高于短管上端面，再通过短管落下，在下落过程中，胺类吸收剂也会和刚通入的二氧化碳进行反应。从而实现二氧化碳和胺类吸收剂的多次并且长时间的反应，从而提升了胺类吸收剂的利用率以及降低了二氧化碳的吸收成本；

35、通过设置了安装座、底板以及侧板，安装座的设置将底板与反应器主体的内壁固定住，使其可以稳定卡位于喷枪下方，并且安装座与反应器主体的内壁紧密连接，避免经过底板的胺类吸收剂从底板两侧漏下去，造成胺类吸收剂与二氧化碳的不充分反应，从而导致胺类吸收剂的浪费，侧板的设置使得从喷枪流入底板的胺类吸收剂只能存留在底板上或者从短管流下，侧板与底板之间采用焊接的连接方式，从而侧板与底板外边缘紧密连接，保证底板与侧板连接处不漏出胺类吸收剂，保证胺类吸收剂的充分利用；

36、通过设置了吸收导流板以及导流孔，通过水平吸收剂耦合组件落下的胺类吸收剂液滴与反应器主体中的二氧化碳发生反应后，落入吸收导流板上，由于吸收导流板在重力方向上的排布为错位排布，胺类吸收剂液滴在重力作用下将通过吸收导流板斜面下方第一斜面的导流孔落下。接着螺旋吸收导流板盘绕720°或更大角度再次落下，保证了每个液滴最少经历两次导流板下落过程，并且速度变快。进而每次下落过程细小的胺类吸收剂液滴与大量二氧化碳将发生充分接触。