胺气溶胶脱除装置、方法以及碳捕集系统

本发明涉及碳捕集，特别是涉及一种胺气溶胶脱除装置、方法以及碳捕集系统。

背景技术：

1、化石能源利用所产生的co2约占co2排放总量的90％，“先立后破”地推进化石能源减污降碳和新能源开发利用，已成为我国实现双碳目标的重要共识。有机胺吸收co2具有吸收效率高、适应性好、工艺成熟等特点，是现阶段最具工业应用潜力的co2捕集技术，近年来在基础理论与技术研究等方面均取得了长足发展，正逐渐发展为未来化石能源利用过程中控制碳排放的托底技术之一。

2、能耗高是胺法碳捕集技术面临的重要挑战，已有研究多致力于通过开发高效吸收剂或优化吸收工艺降低系统运行成本，目前最先进的胺法碳捕集系统运行成本已降低到200元/吨co2以内。除了高能耗之外，最新测试数据表明，碳捕集过程中的有机胺排放也不容忽视，胺排放的质量浓度最高可达3000mg/m3；胺排放不仅直接造成吸收剂的运行损耗，进入大气环境后还作为雾霾的重要前驱体，使大气溶胶形核速率提高成百上千倍。因此，胺法碳捕集系统的有机胺排放问题正成为其规模化推广所面临的新挑战。

3、胺法碳捕集的胺排放形式主要包括物理夹带、气相胺和胺气溶胶等三种形态，传统的水洗塔和除雾器仅对气态胺或夹带胺液滴有较好的控制效果，而对二次形成的小粒径胺气溶胶的脱除效率较低。最新研究发现，当烟气中存在一定的硫酸雾、碳烟等异质核时，胺气溶胶的浓度会急剧增长并成为胺排放的主导部分。有学者将湿式静电除雾器和布朗扩散器等用于胺气溶胶脱除，脱除效果明显。然而，胺气溶胶与固体颗粒相比具有高粘、吸湿、变形、破碎和聚合等特性，易出现清除困难、部件堵塞和压降增大等问题，因此，亟需研发一种适用于有机胺气溶胶物化特性的专用高效分离技术。

4、thompson于2014年首次将胶质气体泡沫(cga)用于胺排放控制，这种方法充分考虑了有机胺气溶胶的物化特性，其分离胺气溶胶的主要原理是利用胺气溶胶与气泡的碰撞聚并，但是小粒径的胺气溶胶在与泡沫碰撞的过程中由于动量较低，难以有效克服碰撞能垒，所以脱除效果并不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种胺气溶胶脱除装置、方法以及碳捕集系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够强化胺气溶胶和泡沫的聚并过程，从而提高胺气溶胶的脱除效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种胺气溶胶脱除装置，包括：

4、主壳体，所述主壳体上设置有烟气入口和排气口，所述烟气入口能够供烟气进入所述主壳体，所述排气口能够供处理后的烟气排出；

5、荷电装置，所述荷电装置设置于所述主壳体内，能够使进入所述主壳体内的所述烟气中的胺气溶胶荷电；

6、泡沫发生装置，所述泡沫发生装置能够产生泡沫，并将所述泡沫通入所述主壳体内，以使所述泡沫与荷电后的所述胺气溶胶接触混合，形成泡沫混合物；其中，所述泡沫为表面带电的离子型泡沫，且所述泡沫与荷电后的所述胺气溶胶的极性相反；

7、填料层，所述填料层设置于所述主壳体内，所述泡沫混合物中的所述胺气溶胶能够在所述填料层内与所述泡沫发生聚并脱除。

8、优选的，所述胺气溶胶脱除装置还包括除雾部件，所述除雾部件设置于所述主壳体内，能够去除穿过所述填料层的所述泡沫。

9、优选的，所述烟气入口设置于所述主壳体的侧壁底部，所述排气口设置于所述主壳体的顶部，所述荷电装置、所述填料层以及所述除雾部件由下至上依次设置于所述主壳体内，所述泡沫发生装置能够将所述泡沫通入所述荷电装置处。

10、优选的，所述胺气溶胶脱除装置还包括清洗装置，所述清洗装置设置于所述填料层的上方，能够喷淋清洗水，以对所述填料层进行清洗；

11、所述主壳体的底部还设置有清洗水收集腔，所述清洗水收集腔能够对清洗水进行收集，且所述清洗水收集腔还能够与所述泡沫发生装置连接，以将所述清洗水收集腔内的清洗水通入所述泡沫发生装置。

12、优选的，所述荷电装置包括高压电极，所述高压电极与高压电源电连接。

13、优选的，所述泡沫发生装置包括泡沫发生器，所述泡沫发生器连接有泡沫输送管路，所述泡沫输送管路远离所述泡沫发生器的一端伸入所述主壳体内，并连接有泡沫均布器，所述泡沫均布器靠近所述高压电极设置。

14、优选的，所述高压电极设置有多圈，全部圈的所述高压电极平行设置；所述泡沫均布器包括泡沫分布管，所述泡沫分布管设置有多圈，全部圈的所述泡沫分布管与全部圈的所述高压电极由内向外依次交替设置；其中，所述泡沫分布管与所述高压电极平行设置，且所述泡沫分布管的出口靠近所述高压电极；

15、所述高压电极与所述泡沫分布管之间通过升气持液部件隔开，所述升气持液部件的侧壁上设置有多个通孔。

16、优选的，所述填料层为聚丙烯填料层，其中，所述聚丙烯填料层中的填料为马来酸酐接枝聚丙烯改性形成的聚丙烯填料。

17、本发明还提供一种胺气溶胶脱除方法，采用上述的胺气溶胶脱除装置，包括以下步骤：

18、s1、通过所述荷电装置使所述烟气中的胺气溶胶荷电，然后使荷电后的所述胺气溶胶与泡沫接触混合，形成泡沫混合物，其中，所述泡沫为表面带电的离子型泡沫，且与荷电后的所述胺气溶胶的极性相反；

19、s2、使所述泡沫混合物中的所述胺气溶胶在所述填料层内与所述泡沫发生聚并脱除。

20、本发明还提供一种碳捕集系统，包括胺法碳捕集吸收塔以及上述的胺气溶胶脱除装置，所述胺气溶胶脱除装置的所述烟气入口与所述胺法碳捕集吸收塔的烟气出口连通。

21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

22、本发明中通过荷电装置使烟气中的胺气溶胶荷电，通过泡沫产生装置产生带电的泡沫，且泡沫和胺气溶胶的极性相反；本发明从胺气溶胶和泡沫两方面同时入手，使胺气溶胶荷电后与异极性带电的泡沫进行碰撞聚并，由于引入了静电吸引的作用，强化了胺气溶胶和泡沫的聚并过程，可显著提高聚并分离效率，从而提高胺气溶胶的脱除效果。

技术特征：

1.一种胺气溶胶脱除装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述胺气溶胶脱除装置还包括除雾部件，所述除雾部件设置于所述主壳体内，能够去除穿过所述填料层的所述泡沫。

3.根据权利要求2所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述烟气入口设置于所述主壳体的侧壁底部，所述排气口设置于所述主壳体的顶部，所述荷电装置、所述填料层以及所述除雾部件由下至上依次设置于所述主壳体内，所述泡沫发生装置能够将所述泡沫通入所述荷电装置处。

4.根据权利要求3所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述胺气溶胶脱除装置还包括清洗装置，所述清洗装置设置于所述填料层的上方，能够喷淋清洗水，以对所述填料层进行清洗；

5.根据权利要求1所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述荷电装置包括高压电极，所述高压电极与高压电源电连接。

6.根据权利要求5所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述泡沫发生装置包括泡沫发生器，所述泡沫发生器连接有泡沫输送管路，所述泡沫输送管路远离所述泡沫发生器的一端伸入所述主壳体内，并连接有泡沫均布器，所述泡沫均布器靠近所述高压电极设置。

7.根据权利要求6所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述高压电极设置有多圈，全部圈的所述高压电极平行设置；所述泡沫均布器包括泡沫分布管，所述泡沫分布管设置有多圈，全部圈的所述泡沫分布管与全部圈的所述高压电极由内向外依次交替设置；其中，所述泡沫分布管与所述高压电极平行设置，且所述泡沫分布管的出口靠近所述高压电极；

8.根据权利要求1所述的胺气溶胶脱除装置，其特征在于：所述填料层为聚丙烯填料层，其中，所述聚丙烯填料层中的填料为马来酸酐接枝聚丙烯改性形成的聚丙烯填料。

9.一种胺气溶胶脱除方法，其特征在于：采用如权利要求1-8任意一项所述的胺气溶胶脱除装置，包括以下步骤：

10.一种碳捕集系统，其特征在于：包括胺法碳捕集吸收塔以及如权利要求1-8任意一项所述的胺气溶胶脱除装置，所述胺气溶胶脱除装置的所述烟气入口与所述胺法碳捕集吸收塔的烟气出口连通。

技术总结
本发明公开一种胺气溶胶脱除装置，涉及碳捕集技术领域，包括主壳体、荷电装置、泡沫发生装置和填料层，主壳体上设置有烟气入口和排气口，烟气入口能够供烟气进入主壳体，排气口能够供处理后的烟气排出；荷电装置设置于主壳体内，能够使烟气中的胺气溶胶荷电；泡沫发生装置能够产生泡沫，并将泡沫通入主壳体内，以使泡沫与荷电后的胺气溶胶接触混合，形成泡沫混合物；其中，泡沫为表面带电的离子型泡沫，且与荷电后的胺气溶胶的极性相反；填料层设置于主壳体内，泡沫混合物中的胺气溶胶能够在填料层内与泡沫发生聚并脱除。本发明还公开了胺气溶胶脱除方法，以及碳捕集系统。本发明能够强化胺气溶胶和泡沫的聚并过程，从而提高胺气溶胶的脱除效果。

技术研发人员：杨正大,郑成航,高翔,张涌新,杨洋,周灿,林日亿,姜烨,王新伟,孙德山,杨凤岭,仇洪波
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11