CN115228263A - 两级薄层床二氧化碳捕集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种两级薄层床二氧化碳捕集装置，吸附材料在薄层床内进行输送，外滤栅筒和薄层床外壳之间围成的送气腔体，被分隔的下气室通过进气口吸入气体，经排气缝隙向内流入内滤栅筒，气体向上流通，经排气缝隙向外流出至上气室，并经排气口流出，气体流通过程中，与输送的吸附材料通过逆流方式对气体两次接触，进行二氧化碳两次吸附，提高了吸附材料的二氧化碳吸附量。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，更具体地说，涉及一种两级薄层床二氧化碳捕集装置。
背景技术
二氧化碳是一种重要的工业气体，烟道气回收的二氧化碳可用于油田的强化驱油或者煤矿的驱替煤层气或制成甲醇等工业原料。
目前，利用有机胺捕集烟道气的二氧化碳是最为成熟的方案，但有机胺捕集二氧化碳工艺存在着解吸能耗过大，反应溶剂有毒，占地大，无法捕集低浓度二氧化碳等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种两级薄层床二氧化碳捕集装置，以提高二氧化碳的捕集效果。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种两级薄层床二氧化碳捕集装置，其具有薄层床外壳，布置于所述薄层床外壳内的外滤栅筒和内滤栅筒，所述外滤栅筒和所述薄层床外壳之间围成送气腔体，
所述外滤栅筒和所述内滤栅筒之间围成输送吸附材料的薄层床；
所述送气腔体包括上下分隔设置的上气室和下气室，所述薄层床外壳上设置连通所述下气室的进气口，和连通所述上气室的出气口。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述薄层床外壳为直筒型薄层床外壳，所述外滤栅筒和所述内滤栅筒同轴布置于所述薄层床外壳内。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述送气腔体为沿所述薄层床外壳的高度方向上整体式布置的送气腔体，所述送气腔体的中部布置架设于所述薄层床外壳和所述外滤栅筒之间的环形挡板，所述上气室和所述下气室由所述环形挡板分隔。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述环形挡板的内端，具有分别向上伸出的上挡边，和向下伸出的下挡边；
所述上挡边和所述下挡边与所述外滤栅筒贴紧布置。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，还包括设于所述薄层床外壳顶部的沉降器，所述沉降器具有连通所述薄层床，以容置所述吸附材料的送料室。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述内滤栅筒的顶部设置对其进行封堵的上锥体，所述内滤栅筒的底部设置对其进行封堵的下锥体。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述薄层床外壳和所述上锥体之间围成第一锥形通道，所述第一锥形通道连接所述薄层床和所述沉降器；
所述薄层床外壳底部设置第一吸附材料输出管，所述薄层床外壳和所述下锥体之间围成第二锥形通道，所述第二锥形通道连通所述薄层床和所述第一吸附材料输出管。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述薄层床的下方设置连接所述第一吸附材料输出管的解吸器，
和连通所述解吸器的冷却器，所述冷却器具有连通至所述沉降器的提升管。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述冷却器的底部设置流化提升气进口；
所述进气口包括环绕所述薄层床外壳周向的1～8个，所述出气口包括环绕所述薄层床外壳周向的1～8个。
优选地，在上述两级薄层床二氧化碳捕集装置中，所述薄层床厚度50～300mm；所述外滤栅筒和所述内滤栅筒均为采用三角形或楔形截面的不锈钢丝制作，所述不锈钢丝的面宽1～3mm，所述排气缝隙为30-250μm，所述不锈钢丝的光滑面朝向所述薄层床一侧布置。
本发明提供的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其具有薄层床外壳，布置于薄层床外壳内的外滤栅筒和内滤栅筒，外滤栅筒和薄层床外壳之间围成送气腔体，外滤栅筒和内滤栅筒之间围成输送吸附材料的薄层床；送气腔体包括上下分隔设置的上气室和下气室，薄层床外壳上设置连通下气室的进气口，和连通上气室的出气口。吸附材料在薄层床内进行输送，外滤栅筒和薄层床外壳之间围成的送气腔体，被分隔的下气室通过进气口吸入气体，经排气缝隙向内流入内滤栅筒，气体向上流通，经排气缝隙向外流出至上气室，并经排气口流出，气体流通过程中，与输送的吸附材料通过逆流方式对气体两次接触，进行二氧化碳两次吸附，提高了吸附材料的二氧化碳吸附量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的两级薄层床二氧化碳捕集装置的结构示意图。
其中，1-沉降器出口，2-第一锥形通道，3-上锥体，4-薄层床外壳，5-出气口，6-外滤栅筒，7-内滤栅筒，8-T型环形隔板，9-进气口，10-下锥体，11-第二锥形通道，12-第一吸附材料输出管，13-第一螺旋输送机，14-加热盘管，15-流化气分布管，16-蛇形翅片管，17-第二吸附材料输出管，18-第二螺旋输送机，19-沉降器，20-提升管，21-解吸气出口，22-解吸器，23-冷却器，24-蛇形冷却管，25-分布器，26-流化提升气进口；A-二级薄层床，B-一级薄层床，C-上气室，D-下气室，E-内腔。
具体实施方式
本发明公开了一种两级薄层床二氧化碳捕集装置，提高了二氧化碳的捕集效果。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为本发明提供的两级薄层床二氧化碳捕集装置的结构示意图。
本实施例提供的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其具有薄层床外壳4，布置于薄层床外壳4内的外滤栅筒6和内滤栅筒7，外滤栅筒6和薄层床外壳4之间围成送气腔体，外滤栅筒6和内滤栅筒7之间围成输送吸附材料的薄层床；送气腔体包括上下分隔设置的上气室C和下气室D，薄层床外壳4上设置连通下气室D的进气口9，和连通上气室C的出气口5。吸附材料在薄层床内进行输送，外滤栅筒6和薄层床外壳4之间围成的送气腔体，被分隔的下气室D通过进气口9进入气体，气体经过外滤栅筒6、一级薄层床B和内滤栅筒7进入内腔E；气体向上流通，并将内滤栅筒7向外流出至二级薄层床A、上气室C，后经排气口5流出，由二级薄层床A排出的气体通入新鲜吸附剂进行接触，由进气口9进入的气体流通过程中，经薄层床内输送的含碳吸附材料通过逆流方式对气体两次接触，提高了吸附材料的二氧化碳吸附量。
本实施例中所称的薄层床，指外滤栅筒6和内滤栅筒7之间围成的吸附材料输送通道，在输送通道内填充二氧化碳吸附材料形成薄层床，在输送过程中，含碳吸附材料向下移动输送，气体沿水平方向通过该薄层床。本实施例中优选吸附材料为球形固态胺颗粒，其与气体接触，并对其中二氧化碳进行吸附。
在本案一具体实施例中，薄层床外壳4为直筒型薄层床外壳，外滤栅筒6和内滤栅筒7同轴布置于薄层床外壳4内。薄层床外壳4优选采用直筒型结构，对应外滤栅筒6和内滤栅筒7均采用直筒型结构，二者同轴布置在薄层床外壳4内。上气室C和下气室D分别连通出气口5和进气口9，二者对流入的气体形成缓冲腔，通过降低流速的方式，使得气体呈平流的方式进出内滤栅筒7，在内滤栅筒7内，气体从下至上汇流至内滤栅筒7顶部，并平流流出。气体通过上气室C、下气室D和内滤栅筒7及薄层床的阻力较小，可降低对风机功耗要求，由其对于空气或低浓度气体的二氧化碳捕集，可大幅度降低装置能耗。气体流通过程中，吸附材料同时向下输送，该过程中，气体的主要流向与吸附材料流向逆向流通，仍沿进气口9至出气口5的方向流出，气体可充分与吸附材料接触，提高吸附效果。
在本案一具体实施例中，送气腔体为沿薄层床外壳4的高度方向上整体式布置的送气腔体，送气腔体的中部布置架设于薄层床外壳4和外滤栅筒6之间的环形挡板8，上气室C和下气室D由环形挡板分隔。
进一步地，环形挡板8的内端，具有分别向上伸出的上挡边，和向下伸出的下挡边；上挡边和下挡边与外滤栅筒贴紧布置。
薄层床为采用在薄层床外壳4内壁围成环形腔的形式，制备一体式送气腔体，送气腔体的中部设置环形挡板8进行上气室C和下气室D的分隔。优选环形挡板8的内端伸出上挡边和下挡边，呈T型断面结构，使得上气室C和下气室D之间形成由上挡边和下挡边围成的进气间隔，下气室D的气体平流过程中，在下气室D的顶部可减少气体流出后直接流入上气室C的气体，最大化的提高吸附量。上挡边的作用同样为增加上气室C和下气室D的气体间隔，使得即使有下气室D的气体直接由薄层床的竖向向上流动时，增大与吸附材料的接触时间，尽量提高吸附程度。
本实施例中，还包括设于薄层床外壳4顶部的沉降器19，沉降器19具有连通薄层床，以容置吸附材料的送料室。
内滤栅筒7的顶部设置对其进行封堵的上锥体3，内滤栅筒7的底部设置对其进行封堵的下锥体10。
薄层床外壳4和上锥体3之间围成第一锥形通道2，第一锥形通道2连接薄层床和沉降器19；薄层床外壳4底部设置第一吸附材料输出管12，薄层床外壳4和下锥体10之间围成第二锥形通道11，第二锥形通道11连通薄层床和第一吸附材料输出管12。
内滤栅筒7的顶部和底部分别通过锥形盖结构的上锥体3和下锥体11进行封堵，并利用薄层床外壳4的内壁与上锥体3和下锥体11之间形成第一锥形通道2和第二锥形通道11，提高吸附材料在薄层床内分布均匀性。薄层床顶部为沉降器19，用于与前端的冷却器23连通，将吸附二氧化碳的吸附材料提升后进行沉积存放，提高整个***中的吸附材料流通量。
在本案一具体实施例中，在薄层床下方设置连接第一吸附材料输出管12的解吸器22；
薄层床下方设置连通解吸器22的冷却器23，冷却器23具有连通至沉降器19的提升管20。
进气口9包括环绕薄层床外壳4周向的1～8个，出气口5包括环绕薄层床外壳周向的1～8个。
进气口9和出气口5均环绕薄层床外壳连通至送气腔体，从而使得气体从周向通入薄层床内。
沉降器19、薄层床、解吸器22呈竖向布置，冷却器23布置在薄层床下方，并连接解吸器22的出料口。薄层床上部与沉降器19连接，下部经第一吸附材料输出管12、第一加料阀或第一螺旋输送机13与解吸器22连接，冷却器23上部经提升管20与沉降器19连接，下部经第二加料阀或第二螺旋输送机18、第二吸附材料输出管17与解吸器22连接。
解吸器22是圆筒容器，中部设有蒸汽加热盘管14和流化气分布管15，下部设有蛇形翅片管16，经薄层床进入的吸附二氧化碳的吸附剂在解吸器22内进行高温解吸，吸附剂内高浓度的二氧化碳析出，经其顶部的解吸气出口21排出，解吸后新鲜的吸附剂继续送入冷却器23。冷却器23采用圆筒壳体，内部设置蛇形冷却管24，下部设有流化提升气分布器25，冷却器的底部设置硫化提升气进口26，其接收出气口5流出的气体，气体经过冷却器23内部解吸后新鲜的吸附剂，进行二氧化碳吸附。
本实施例中，薄层床厚度50～300mm；外滤栅筒和内滤栅筒均为采用三角形或楔形截面的不锈钢丝制作，不锈钢丝的面宽1～3mm，排气缝隙为30～250μm，不锈钢丝的光滑面朝向所述薄层床一侧布置。
在薄层床外壳4内侧环形空间中部设置T型环形隔板8将其分割成上下两个气室，并巧妙的将薄层床分割成上下两段，将下气室D设计为进气室、上气室C设计为出气室，形成二氧化碳(CO2)气体与自上向下移动的球形固态胺颗粒的吸附材料两次逆流接触环境。在二氧化碳吸附过程中，球形固态胺颗粒在薄层床内自上向下移动，气体进入下气室D，穿过一级薄层床，吸附气体中部分CO2，气体进入内滤栅网7的内腔E后向上流动，再由内向外穿过二级薄层床，吸附气体中剩余CO2，气体进入上气室C排出。
含CO2气体自下而上两次穿过薄层床，与从上向下移动的球形固态胺颗粒逆流接触，可使单位固态胺颗粒CO2吸附量可提高30％～40％；气体压降低、风机功耗低，尤其适用于空气或低浓度气体的CO2捕集。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，其具有薄层床壳体，布置于所述薄层床外壳内的外滤栅筒和内滤栅筒，所述外滤栅筒和所述薄层床外壳之间围成送气腔体，
所述外滤栅筒和所述内滤栅筒之间围成输送吸附材料的薄层床；
所述送气腔体包括上下分隔设置的上气室和下气室，所述薄层床外壳上设置连通所述下气室的进气口，和连通所述上气室的出气口。
2.根据权利要求1所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述薄层床外壳为直筒型薄层床外壳，所述外滤栅筒和所述内滤栅筒同轴布置于所述薄层床外壳内。
3.根据权利要求2所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述送气腔体为沿所述薄层床外壳的高度方向上整体式布置的送气腔体，所述送气腔体的中部布置架设于所述薄层床外壳和所述外滤栅筒之间的环形挡板，所述上气室和所述下气室由所述环形挡板分隔。
4.根据权利要求3所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述环形挡板的内端，具有分别向上伸出的上挡边，和向下伸出的下挡边；
所述上挡边和所述下挡边与所述外滤栅筒贴紧布置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，还包括设于所述薄层床外壳顶部的沉降器，所述沉降器具有连通所述薄层床，以容置所述吸附材料的送料室。
6.根据权利要求5所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述内滤栅筒的顶部设置对其进行封堵的上锥体，所述内滤栅筒的底部设置对其进行封堵的下锥体。
7.根据权利要求6所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述薄层床外壳和所述上锥体之间围成第一锥形通道，所述第一锥形通道连接所述薄层床和所述沉降器；
所述薄层床外壳底部设置第一吸附材料输出管，所述薄层床外壳和所述下锥体之间围成第二锥形通道，所述第二锥形通道连通所述薄层床和所述第一吸附材料输出管。
8.根据权利要求7所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述薄层床的下方设置连接所述第一吸附材料输出管的解吸器，
和连通所述解吸器的冷却器，所述冷却器具有连通至所述沉降器的提升管。
9.根据权利要求7所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述冷却器的底部设置流化提升气进口；
所述进气口包括环绕所述薄层床外壳周向的1～8个，所述出气口包括环绕所述薄层床外壳周向的1～8个。
10.根据权利要求5所述的两级薄层床二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述薄层床厚度50～300mm；所述外滤栅筒和所述内滤栅筒均为采用三角形或楔形截面的不锈钢丝制作，所述不锈钢丝的面宽1～3mm，所述排气缝隙为30-250μm，所述不锈钢丝的光滑面朝向所述薄层床一侧布置。
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2022
- 2022-08-05 CN CN202210937004.7A patent/CN115228263A/zh active Pending
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