一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔

本发明涉及二氧化碳减排，更具体地说，特别是涉及一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔。

背景技术：

1、随着工业的迅速发展以及大量化石燃料的使用，大气中二氧化碳等温室气体的含量不断增加，全球变暖、冰川融化等问题愈演愈烈。其中二氧化碳被认为是气候变化的主要元凶之一。为减缓气候变化带来的负面影响。碳捕集、利用与封存(ccus)被认为是一项具有工业应用潜力的技术，在各种ccus技术中，化学吸收法中的有机胺吸收法因其选择性强、适用范围广而被广泛应用，现已成为燃烧后捕集二氧化碳的主流技术之一。

2、然而传统的有机胺吸收法存在着再生能耗高的问题，为进一步的降低再生能耗，相变吸收法应运而生，将能耗从4gj/tco2降到2.4gj/tco2左右。然而相变吸收法在降低能耗的同时，却带来了放热的问题，吸收塔内有机胺溶液吸收co2的过程属于放热反应，反应产生的热量传递给吸收液，导致吸收液温度升高。吸收液温度升高限制了吸收过程驱动力，降低了吸收液co2负载能力，同时还会加剧有机胺的降解。

3、相变吸收法在吸收过程中放热严重的问题已成为工业上急需解决的问题。在保持捕集率的同时维持吸收塔溶液处于一个合适的温度是推动该技术向前发展的重要关键。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，以解决现有技术存在的问题，采用多级分流的工艺代替级间冷却工艺，通过调节分流的比例，实现整个吸收塔内的温度均匀分布，避免出现局部热点。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，包括：吸收塔，所述吸收塔由上到下分布若干个进口、填料层和再分布器，所述进口由上到下依次为第四进入口、第三进入口、第二进入口和第一进入口，所述填料层由上到下依次为ⅰ段填料层、ⅱ段填料层、ⅲ段填料层和ⅳ段填料层，再分布器由上到下依次为第一再分布器、第二再分布器和第三再分布器；分相罐，所述分相罐底部通过管道与所述吸收塔底部连通，所述分相罐顶部通过管道与所述第三进入口和所述第一进入口连通；换热器，所述换热器通过富液泵与所述分相罐底部连通，所述换热器通过管道与所述第四进入口和所述第二进入口连通；解吸塔，所述解吸塔连接有再沸器，所述解吸塔通过管道与所述换热器连接。

3、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述分相罐内上层为轻相，下层为富相，所述富相通过管道与所述吸收塔底部连通，所述轻相通过管道与所述第三进入口和所述第一进入口连通，所述轻相连接有轻相泵，所述轻相通过所述轻相泵和管道进入所述第三进入口和所述第一进入口。

4、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述第四进入口位于所述吸收塔塔顶与所述ⅰ段填料层之间，所述第三进入口位于所述i段填料层与所述ⅱ段填料层之间，所述的第二进入口的位置位于所述ⅱ段填料层与所述ⅲ段填料层之间，所述的第一进入口的位置位于所述ⅲ段填料层与所述ⅳ段填料层之间。

5、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述第一再分布器位于所述i段填料层下方，所述第二再分布器位于所述ⅱ段填料层下方，所述第三再分布器位于所述ⅲ段填料层下方。

6、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述富相通过富液泵与所述换热器相连。

7、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述换热器通过管道与所述解吸塔顶部连通，所述换热器通过贫液泵与所述解吸塔底部连通，所述富相通过所述贫液泵泵送至解吸塔解吸，解吸完的吸收液成为贫液，贫液通过管道经所述第四进入口和所述第二进入口进入所述吸收塔。

8、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述贫液进入所述第四进入口的比例范围为60％-80％，所述贫液进入所述第二进入口的比例范围为20％-40％。

9、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述轻相进入所述第三进入口的比例范围为80％-90％，所述轻相进入所述第一进入口的比例范围为20％-10％。

10、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述i段填料层的高度范围为0.5-2.5m，所述ⅱ段填料层的高度范围为1.5-3m，所述ⅲ段填料层的高度范围为0.5-2m，所述ⅳ段填料层的高度范围为1.5-3m。

11、根据本发明提供的一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，所述吸收塔的高径比的范围为10-50。

12、本发明公开了以下技术效果：

13、在填料层之间特定的位置开孔，采用多级分流的工艺代替级间冷却工艺，通过调节分流的比例，实现整个吸收塔内的温度均匀分布，避免出现局部热点，一方面能提升吸收性能，另一方面可以降低吸收剂的降解，减少有机胺损耗。

技术特征：

1.一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述分相罐(2)内上层为轻相(201)，下层为富相(202)，所述富相(202)通过管道与所述吸收塔(1)底部连通，所述轻相(201)通过管道与所述第三进入口(103)和所述第一进入口(101)连通，所述轻相(201)连接有轻相泵(8)，所述轻相(201)通过所述轻相泵(8)和管道进入所述第三进入口(103)和所述第一进入口(101)。

3.根据权利要求2所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述第四进入口(104)位于所述吸收塔(1)塔顶与所述ⅰ段填料层(105)之间，所述第三进入口(103)位于所述i段填料层与所述ⅱ段填料层之间，所述的第二进入口(102)的位置位于所述ⅱ段填料层与所述ⅲ段填料层之间，所述的第一进入口(101)的位置位于所述ⅲ段填料层与所述ⅳ段填料层(108)之间。

4.根据权利要求3所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述第一再分布器(109)位于所述i段填料层(105)下方，所述第二再分布器(110)位于所述ⅱ段填料层(106)下方，所述第三再分布器(111)位于所述ⅲ段填料层(107)下方。

5.根据权利要求2所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述富相(202)通过富液泵(3)与所述换热器(4)相连。

6.根据权利要求5所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述换热器(4)通过管道与所述解吸塔(7)顶部连通，所述换热器(4)通过贫液泵(5)与所述解吸塔(7)底部连通，所述富相(202)通过所述贫液泵(5)泵送至解吸塔(7)解吸，解吸完的吸收液成为贫液，贫液通过管道经所述第四进入口(104)和所述第二进入口(102)进入所述吸收塔(1)。

7.根据权利要求6所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述贫液进入所述第四进入口(104)的比例范围为60％-80％，所述贫液进入所述第二进入口(102)的比例范围为20％-40％。

8.根据权利要求7所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述轻相(201)进入所述第三进入口(103)的比例范围为80％-90％，所述轻相(201)进入所述第一进入口(101)的比例范围为20％-10％。

9.根据权利要求1所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述i段填料层(105)的高度范围为0.5-2.5m，所述ⅱ段填料层(106)的高度范围为1.5-3m，所述ⅲ段填料层(107)的高度范围为0.5-2m，所述ⅳ段填料层(108)的高度范围为1.5-3m。

10.根据权利要求1所述的用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，其特征在于：所述吸收塔(1)的高径比的范围为10-50。

技术总结
本发明涉及二氧化碳减排技术领域，公开一种用于高浓度二氧化碳捕集的多级均温相变吸收塔，包括吸收塔，吸收塔由上到下分布若干个进口、填料层和再分布器，进口由上到下依次为第四进入口、第三进入口、第二进入口和第一进入口；分相罐，分相罐底部通过管道与吸收塔底部连通，分相罐顶部通过管道与第三进入口和第一进入口连通；换热器，换热器通过富液泵与分相罐底部连通，换热器通过管道与第四进入口和第二进入口连通；解吸塔，解吸塔连接有再沸器，解吸塔通过管道与换热器连接。采用多级分流的工艺代替级间冷却工艺，通过调节分流的比例，实现整个吸收塔内的温度均匀分布，避免出现局部热点。

技术研发人员：朱廷钰,徐文青,何俊,杨阳,耿錾卜
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17