本發(fā)明屬于煙氣凈化，具體涉及一種強化二氧化碳捕集系統(tǒng)及其脫碳方法。

背景技術：

1、在碳捕集領域中，脫碳技術被廣泛的應用，現(xiàn)如今通過碳捕集技術從而實現(xiàn)捕捉和封存二氧化碳，從而有效的減少大氣中二氧化碳的含量，進而對抗氣候變化，直接捕集二氧化碳使得大氣中的二氧化碳含量能夠?qū)嵸|(zhì)性下降形成負排放，減少溫室氣體的排放，從而推動能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展，因此實現(xiàn)碳的負排放是一項非常關鍵的技術。

2、但如今的碳捕集技術大多存在著成本較高，包括建設和運營碳捕集設施的費用昂貴，且碳捕集的過程本身需要消耗大量的能量，尤其在使用化學吸收法時，需要大量的能源進而提供熱量和壓力，盡管如此，在消耗大量的能量從而達到二氧化碳的捕集時，其所能達到的捕集效率也是有限的，當前大多數(shù)碳捕集方法所能達到的捕集效率較低，因此如何實現(xiàn)二氧化碳高效捕集的同時降低脫碳過程所需要的能耗是碳捕集技術的關鍵。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種強化二氧化碳捕集系統(tǒng)，該強化二氧化碳捕集系統(tǒng)通過設置多級強化反應塔以及循環(huán)管道相結(jié)合的方式，能夠高效的捕集煙氣中所存在的co2的同時大幅度降低了再生能耗，并且能夠很好的提高co2吸收速率。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種脫碳方法，該脫碳方法通過應用本發(fā)明所提供的強化二氧化碳捕集系統(tǒng)，利用吸收劑對煙氣中的二氧化碳進行高效的捕集，大幅度提升二氧化碳的捕集效率。

3、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：

4、一種強化二氧化碳捕集系統(tǒng)，包括多級強化反應塔，所述多級強化反應塔上設置有煙氣管道、富液進料口和出料口；所述多級強化反應塔內(nèi)設置有強化機組，所述多級強化反應塔外側(cè)還設置有循環(huán)管道，所述循環(huán)管道上依次設置有循環(huán)泵和流量控制閥。

5、在本發(fā)明的系統(tǒng)中，其主要通過多級強化反應塔從而實現(xiàn)二氧化碳的強化捕集，其中在多級強化反應塔的塔內(nèi)設置強化機組，從而提升通入反應塔內(nèi)部的反應液的負載，能夠有效促進氣液相傳質(zhì)的過程，提高煙氣中co2的脫除率，并且通過外設的循環(huán)管道，實現(xiàn)反應液的折流，從而使得從強化反應塔頂部進入的反應液在到達塔底時通過循環(huán)管道的設置將反應液從塔底再次輸入至塔頂，能夠很好的增加反應液在強化反應塔中的反應時間，進一步提高煙氣中co2的脫除率，并且在循環(huán)管道上設置流量控制閥對流入強化反應塔中的富液的流量進行控制，使其處于2m3/h-8m3/h的流量時，使得反應液流入強化反應塔時對于煙氣中的二氧化碳的脫除能達到優(yōu)異的效果，這是因為為了實現(xiàn)二氧化碳的強化吸收，本發(fā)明需要將近乎飽和的富液和煙氣以一定的流速流入強化反應塔，經(jīng)由強化機組的處理后將煙氣破碎成微氣泡，使得被破碎成微氣泡的煙氣與富液形成穩(wěn)定的氣液混合物，通過這樣的方式大幅度提升反應液的負載，提高co2的脫除，其中若是流速過低，會使得強化反應塔中的反應體系過早飽和，影響對于煙氣中二氧化碳的捕集；而若是流速過快，則會導致反應液中的負載量過低，使得反應液無法吸收煙氣中的二氧化碳，進而影響二氧化碳的脫除效果。

6、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述多級強化反應塔為兩級強化反應塔，其中兩級強化反應塔包括第一級強化反應塔和第二級強化反應塔。

7、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述第一級強化反應塔內(nèi)頂部設置有第一強化機組，所述第一強化機組下方設置有盤形導管；所述富液進料口和所述煙氣管道依次設置在所述第一級強化反應塔塔頂，所述第一級強化反應塔兩側(cè)分別設置有出料口和循環(huán)進料口。

8、其中在本發(fā)明的強化二氧化碳捕集系統(tǒng)中，主要是采用兩級強化反應塔，其中兩級強化反應塔包括第一級強化反應塔和第二級強化反應塔，在本發(fā)明的第一級強化反應塔中，原料主要是通過第一級強化反應塔頂部設置的富液進料口和煙氣管道進入，而后經(jīng)由位于第一級強化反應塔內(nèi)頂部設置的第一強化機組從而將煙氣破碎成微氣泡后與富液進行混合形成穩(wěn)定的氣液混合物，經(jīng)過處理后的氣液混合物即反應液擁有較高的負載量，能夠提升反應液對于煙氣中二氧化碳的捕集能力，進一步脫除煙氣中的二氧化碳，并且本發(fā)明還通過在第一強化機組下方設置盤形導管的方式，進一步增加反應液在第一級強化反應塔中的反應時間。在反應液由上而下運行的過程中，運行到反應器底部后反應液的下降速度會逐步減小直至停止，而反應液中的氣相則會受浮力的影響逐步在液相中上升，而通過設置盤形導管可以使得反應液中的氣相在液相中的停留時間更長，從而能夠進一步提高煙氣中的二氧化碳的脫除。

9、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述循環(huán)管道設置在第一級強化反應塔外側(cè)，所述循環(huán)泵和所述循環(huán)進料口相連。

10、在本發(fā)明中還通過將第一級強化反應塔和循環(huán)管道相結(jié)合的方式，使得反應液能夠從強化反應塔的頂部流入，通過盤形導管使得反應液在強化反應塔的反應時間增加的同時也能使得反應液自上而下到達強化反應塔的塔底，隨后經(jīng)由循環(huán)管道的處理再次將到達底部的反應液從反應塔的頂部引入，進一步增加反應液的反應時間，使得脫碳反應更加充分徹底，進一步提升煙氣中二氧化碳的脫除。本發(fā)明通過將反應液從強化反應塔頂部引入的方式，可以使得反應液在反應塔中自上而下進行運動，隨著反應液的下降至反應塔底部時其速度也會相應減小直至停止，而由于反應液是自上而下運動的，反應液中的氣相則會收到浮力的影響在液相中逐步上升，上升的過程中氣相的速率是逐漸減小的，通過這樣的設置也可以使得氣相在液相中的停留時間增加，提高二氧化碳的脫除效果，因此本發(fā)明通過盤形導管和循環(huán)管道相結(jié)合的方式，極大程度地增加氣相在液相中的停留時間，使得脫碳反應更加充分完全，進一步提升二氧化碳的脫除效果。

11、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述第二級強化反應塔頂和塔底均設置有煙氣管道，所述第二級強化反應塔兩側(cè)分別設置有超飽和富液進料口和超飽和富液出料口，所述超飽和富液進料口和所述出料口相連；所述第二級強化反應塔內(nèi)底部設置有第二強化機組，所述第二強化機組和所述超飽和富液進料口相連。

12、在本發(fā)明中通過設置第二級強化反應塔從而實現(xiàn)初步的氣液分離，并且在第二級強化反應塔底部設置第二強化機組的方式使得被引入的飽和富液能夠進一步吸收煙氣中的二氧化碳，這是因為通過第二強化機組的設置能夠很好的提高飽和富液中的負載量，并且伴隨著二氧化碳濃度較高的煙氣，使得飽和富液能夠突破瓶頸進而再次吸收煙氣中的二氧化碳，提升其對于二氧化碳的吸收效果，并且在第二級強化反應塔中，本發(fā)明通過從第二級強化反應塔的塔底引入飽和富液和高濃度煙氣，經(jīng)由第二強化機組的處理后形成穩(wěn)定的氣液混合物，此時該氣液混合物在第二級強化反應塔中是自下而上進行運動的，隨著氣液混合物的上升，經(jīng)由脫碳后的煙氣能夠通過第二級強化反應塔頂部的煙氣管道排出，達到初步的氣液分離效果。

13、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，還包括吸收塔，所述吸收塔通過所述富液進料口與所述第一級強化反應塔相連，其中所述吸收塔和富液進料口之間設置有流量控制閥，用于控制富液流入所述強化反應塔中時的流速。

14、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述吸收塔塔頂設置有煙氣出口和吸收劑進料口，所述吸收塔塔底還設置有煙氣進料管道，用于引入脫碳煙氣。

15、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，所述吸收劑進料口和吸收劑儲液罐相連，所述吸收劑儲液罐通過所述吸收劑進料口和所述吸收塔相連；所述吸收劑儲罐和所述吸收劑進料口之間還設置有流量控制閥，用于控制吸收劑流入吸收塔時的流速。

16、在本發(fā)明中主要是通過吸收塔對煙氣中的二氧化碳進行初步的脫除，其中吸收劑儲存在與其相連的吸收劑儲液罐中，在對煙氣進行脫除時，吸收劑從吸收劑儲液罐中流出，隨后從吸收塔頂部的吸收劑進料口經(jīng)由流量控制閥控制其流量從而保證反應的充分進行，在進入吸收塔后吸收劑會與煙氣管道進入的需要脫碳的煙氣進行混合反應，從而得到富液，而初步脫碳后的煙氣則會從吸收塔頂部的煙氣出口排出，而富液則會通過第一級強化反應塔塔頂設置的富液經(jīng)由流量控制閥控制其流入第一級強化反應塔時的流量從而使得富液能夠更好的脫除煙氣中的二氧化碳，通過進料口進入第一級強化反應塔后，與第一級強化反應塔頂部設置的煙氣管道進入的煙氣進行混合，隨后經(jīng)由第一強化機組的處理后形成穩(wěn)定的氣液混合物進一步進行脫碳反應，反應完全后得飽和富液，隨后飽和富液會通過第一級強化反應塔側(cè)面設置的出料口流入第二級強化反應塔中，與第二級強化反應塔底部設置的煙氣管道進入的煙氣進行混合，經(jīng)由第二級強化機組的處理后得到穩(wěn)定的氣液混合物，進一步提高煙氣中二氧化碳的脫除從而得到超飽和富液。

17、優(yōu)選地，作為進一步可實施的方案，還包括依次相連的換熱器、氣液分離罐和再生塔，所述氣液分離罐和所述第二級強化反應塔相連；所述再生塔兩側(cè)分別設置有級間加熱單元和換熱器，所述再生塔塔頂還設置有依次相連的再生氣冷卻器和氣液分離罐，所述再生塔塔底連接有再沸器。

18、在脫碳完成后最終所得到的氣液乳化物會通過第二級強化反應塔側(cè)面所設置的超飽和富液出料口流出，流入與其相連的氣液分離罐中進行氣液分離，隨后氣體會經(jīng)由氣液分離罐頂部排出，而分離后的液體則會流入換熱器中進行貧富液換熱，其中貧液經(jīng)由換熱器換熱至40℃時會經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)將貧液輸送至吸收劑儲液罐進行循環(huán)，而富液則會通入再生塔中進行再生，再生塔通過外側(cè)設置的再生塔加熱單元和再沸器對通入的富液進行加熱從而使得反應富液中的co2大量的釋放后通過再生塔塔頂輸送至再生氣冷卻器進行冷卻，隨后經(jīng)由氣液分離罐實現(xiàn)氣液分離，從而得到高純度的co2。

19、本發(fā)明還提供了一種所述的強化二氧化碳捕集系統(tǒng)所進行的脫碳方法，包括以下步驟：

20、將煙氣和吸收劑進行混合，破碎成微氣泡后進行脫碳反應，進行氣液分離后即得高純度co2氣體。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

22、（1）本發(fā)明所提供一種強化二氧化碳捕集系統(tǒng)，該強化二氧化碳捕集系統(tǒng)通過設置多級強化反應塔以及循環(huán)管道相結(jié)合的方式，能夠高效的捕集煙氣中所存在的co2的同時大幅度降低了再生能耗，并且能夠很好的提高co2吸收速率。

23、（2）本發(fā)明所提供的一種脫碳方法，該脫碳方法通過應用本發(fā)明所提供的強化二氧化碳捕集系統(tǒng)，利用吸收劑對煙氣中的二氧化碳進行高效的捕集，大幅度提升二氧化碳的捕集效率。