本發(fā)明屬于氣體凈化分離，具體涉及一種耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳(co2)是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要溫室氣體，co2的捕集、利用及封存已成為國際社會關(guān)注的熱點課題之一。我國燃煤發(fā)電co2排放量約占工業(yè)總排放量的50％，燃煤電廠煙氣中co2的捕集分離是溫室氣體減排的重要領(lǐng)域。此外，煉鋼、水泥、化工(如合成氨、制氫、天然氣凈化)等工業(yè)領(lǐng)域也存在大量co2捕集或分離過程。捕集co2的方法主要有吸收法、吸附法、膜分離、低溫分離等，其中吸收法是目前最為成熟和有望實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的co2捕集分離技術(shù)。

2、現(xiàn)有的co2吸收法捕集分離方法，僅僅進行co2的捕集，在應(yīng)用過程中的能耗和運行成本較高，尤其是吸收劑再生所消耗的蒸汽熱能在整個系統(tǒng)能耗中占到了絕大比重，不符合綠色環(huán)保的理念。另外，在電解再生環(huán)節(jié)，所消耗電能僅用于吸收劑再生，能量利用效率較低。

3、針對上述問題，有必要提出一種設(shè)計合理且有效解決上述問題的耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明的一方面提供一種耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)，包括設(shè)置有吸收劑的吸收模塊、具有電解吸單元和氣液分離單元的再生模塊和純化模塊；

3、所述吸收模塊用于與含二氧化碳的煙氣相連通，以通過所述吸收劑吸收煙氣中的二氧化碳；

4、所述再生模塊和所述純化模塊選擇性地與所述吸收模塊相連通，以基于所述吸收模塊內(nèi)的所述吸收劑的有效濃度選擇性地對所述吸收劑進行再生和純化；其中，

5、所述電解吸單元包括分隔設(shè)置的第一陽極室和第一陰極室，其中，所述第一陽極室內(nèi)設(shè)置有粗銅陽極，所述第一陰極室內(nèi)設(shè)置有精煉銅陰極；

6、所述吸收模塊的第一出口通過第一吸收液管道與所述第一陽極室的入口相連通，所述吸收模塊的第二出口與凈化氣體管道相連通；所述氣液分離單元的入口與所述第一陽極室相連通，所述氣液分離單元的第一出口與所述第一陰極室相連通，所述氣液分離單元的第二出口與排氣管道相連通，以排出分離后的二氧化碳；

7、所述第一陰極室的出口通過第一吸收劑管道與所述吸收模塊的第二入口相連通，以向所述吸收模塊內(nèi)提供吸收劑。

8、可選的，所述第一吸收液管道上設(shè)置有第一控制閥，所述第一吸收劑管道上設(shè)置有第二控制閥。

9、可選的，所述純化模塊包括儲液罐和電解純化槽；

10、所述電解純化槽設(shè)置有間隔設(shè)置的第二陽極室和第二陰極室；

11、所述第二陰極室的入口通過第二吸收液管道與所述吸收模塊的第一出口相連通，以將待純化吸收劑輸送至所述第二陰極室，使所述待純化吸收劑發(fā)生電沉積作用，以析出所述待純化吸收劑內(nèi)的金屬離子，得到純化后的吸收劑；

12、所述第二陰極室的出口通過第二吸收劑管道與所述吸收模塊的第二入口相連通，以將純化后的吸收劑輸送至所述吸收模塊；

13、所述儲液罐的出口與所述第二陽極室的入口相連通，所述第二陽極室的出口與所述儲液罐的入口相連通，以向所述電解純化槽內(nèi)提供電解質(zhì)溶液。

14、可選的，所述第二吸收液管道上設(shè)置有第三控制閥，所述第二吸收劑管道上設(shè)置第四控制閥。

15、可選的，還包括淋洗模塊；

16、所述淋洗模塊的第一入口通過所述凈化氣體管道與所述吸收模塊的第二出口相連通；

17、所述淋洗模塊的第二入口用于與淋洗水源相連通；

18、所述淋洗模塊的第一出口與氣體排放管道相連通。

19、可選的，還包括脫硫模塊；

20、所述脫硫模塊的第一入口用于與含二氧化碳的煙氣相連通，所述脫硫模塊的第一出口與所述吸收模塊的第一入口相連通；

21、所述脫硫模塊的第二入口與所述淋洗模塊的第二出口相連通；

22、所述脫硫模塊的回流出口與所述淋洗模塊的回流入口相連通。

23、可選的，還包括回收模塊；

24、所述回收模塊的入口與所述脫硫模塊的回流出口相連通，以在所述脫硫模塊內(nèi)的脫硫液達到飽和時，將所述脫硫模塊內(nèi)的液態(tài)物質(zhì)輸送至所述回收模塊中進行處理。

25、可選的，還包括第一熱交換模塊和第二熱交換模塊；

26、所述第一熱交換模塊分別與所述淋洗模塊和所述脫硫模塊相連通，用于所述淋洗模塊和所述脫硫模塊之間的熱交換；

27、所述第二熱交換模塊分別與所述吸收模塊和所述電解吸單元相連通，用于所述吸收模塊和所述電解吸單元之間的熱交換。

28、可選的，所述氣液分離單元包括閃蒸罐和冷凝器；

29、所述閃蒸罐的氣液混合物入口與所述第一陽極室的出口相連通，所述冷凝器的待冷凝氣體入口與所述閃蒸罐的待冷凝氣體出口連通，所述閃蒸罐的冷凝液入口與所述冷凝器的冷凝液出口連通，所述第一陰極室的入口和所述閃蒸罐的分離液出口連通；

30、所述冷凝器的頂部與所述排氣管道相連通，用于排出分離后的二氧化碳。

31、本發(fā)明的另一方面提供一種耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化方法，采用前文所述的耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)，所述方法包括：

32、步驟s1，將含二氧化碳的煙氣輸送至所述吸收模塊，通過所述吸收模塊中的吸收劑對煙氣中的二氧化碳進行吸收，得到吸收液和凈化氣體；

33、步驟s2，將所述吸收液輸送至所述電解吸單元的所述第一陽極室中，在所述粗銅陽極的作用下對所述吸收液進行解吸，其中，所述粗銅陽極中比金屬銅活潑的元素溶解到所述吸收液內(nèi)，得到含有銅/氨配位化合物和二氧化碳的氣液混合物；

34、步驟s3，通過所述氣液分離單元對所述氣液混合物進行氣液分離處理，得到二氧化碳氣體和分離液；

35、步驟s4，將所述分離液輸送至所述電解吸單元的所述第一陰極室中，使得所述分離液內(nèi)的銅離子在所述精煉銅陰極的作用下發(fā)生電沉積作用，得到精煉銅和吸收劑；

36、步驟s5，將所述第一陰極室的所述吸收劑輸送至所述吸收模塊中，以繼續(xù)進行煙氣中二氧化碳的吸收，實現(xiàn)吸收劑的再生；其中，在所述吸收劑的有效濃度低于預(yù)設(shè)濃度時，將所述再生模塊與所述吸收模塊斷開，并將所述純化模塊與所述吸收模塊相連通，以對吸收劑進行純化；在所述吸收劑的有效濃度達到預(yù)設(shè)濃度時，將所述純化模塊與所述吸收模塊斷開，并將所述再生模塊與所述吸收模塊相連通。

37、本發(fā)明的耦合金屬精煉的二氧化碳捕集及吸收劑純化系統(tǒng)及方法，本發(fā)明的系統(tǒng)采用電循環(huán)碳捕獲的方式，將二氧化碳的捕集、金屬銅精煉過程以及吸收劑的純化過程進行耦合，能源效率更高、能耗更低、運行成本更低；二氧化碳富液依次進入第一陽極室和第一陰極室，提高二氧化碳富液的再生效率；通第一陰極室的電沉積作用產(chǎn)生的吸收劑再次進入至吸收模塊進行二氧化碳的吸收，實現(xiàn)氨的循環(huán)使用和沉積金屬的回收，具有低的能耗需求與低的運營成本，提高整個體系的循環(huán)效率；二氧化碳捕集率/脫碳率較高，排出的二氧化碳產(chǎn)品的純度較高；在吸收二氧化碳的同時還可以實現(xiàn)金屬銅的精煉，得到純度較高的精煉銅，符合綠色環(huán)保的理念。另外，將純化模塊選擇性的與吸收模塊相連通，起到吸收劑純化的作用，使吸收劑濃度達到相應(yīng)的要求，提高二氧化碳捕集效率。