CN221107634U - 一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，解决现有二氧化碳烟气捕集装置在遇到烟气含水量较高或烟气温度较高时，二氧化碳吸附效果不佳的技术问题。本实用新型在吸附罐前端依次设置了用于烟气降温的冷凝器和用于干燥烟气的干燥器，将烟气在进入吸附罐之前存在的温度和含水量问题一并解决，为吸附剂提供干燥冷却的烟气，可大幅提升吸附效率，应用场景广泛，延长吸附剂的使用寿命；在解吸附时，吸附剂紧密的排列在无烟气的吸附柱上，通过真空变压解吸附而产生高浓度CO2气体。
Description
技术领域
本实用新型属于二氧化碳气体捕集技术领域，具体涉及一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置。
背景技术
工业革命以来，大量化石燃料的燃烧造成CO2的排放量急剧增加，全球气候也因此变得更加恶劣。为了实现碳达峰，碳中和的目标，碳捕集、利用与封存技术不可或缺。目前CO2的捕集方式分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、燃烧后捕集等。其中，燃烧后捕集是未来发展潜力大且技术成熟度高的一种技术。常见的燃烧后碳捕集方式有吸收法、吸附法、深冷法以及膜分离法。在中国，CO2排放量占比最大的是火力发电，其发电产生的烟气是CO2的主要来源。
在吸附法中，变压式吸附是目前发展最为成熟的技术，此类物理吸附其解吸附能耗较小，流程较为简单；但是，现有的吸附式二氧化碳烟气捕集装置在遇到气源中水含量较高时，吸附剂会优先吸附水分子，从而造成CO2吸收能力下降，同时吸附剂的结构也会因此受到破坏；除此之外，温度较高的烟气也会造成吸附剂吸附效果不佳。
鉴于上述存在的问题，本实用新型提供了一种新型二氧化碳烟气捕集装置。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有二氧化碳烟气捕集装置在遇到烟气含水量较高或烟气温度较高时，二氧化碳吸附效果不佳的技术问题，而提供了一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术解决方案是：
一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，其特殊之处在于：
包括冷凝器、干燥器、吸附罐、储气罐、第一气泵、第二气泵、第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门以及第五开关阀门；
所述冷凝器、干燥器和吸附罐沿二氧化碳烟气流动方向依次设置；冷凝器用于对二氧化碳烟气进行降温，干燥器用于去除二氧化碳烟气中的水分；
所述吸附罐内设置有常压下吸附CO2、真空下解吸CO2的吸附剂，其罐体上还连通有第一管道、第二管道和第三管道；
所述第一气泵设置在第一管道上，用于对吸附罐进行抽真空，促使CO2解吸；
所述第一开关阀门设置在第二管道上，作为控制吸附罐出气口的开关；
所述第二开关阀门、第二气泵、以及第五开关阀门自吸附罐一侧向外界空气一侧依次设置在第三管道上；
所述储气罐的进气口通过第四管道连通在第二气泵和第五开关阀门之间，出气口通过第五管道连通在第二开关阀门与第二气泵之间；
所述第三开关阀门设置在第四管道上；
所述第四开关阀门设置在第五管道上。
进一步地，所述吸附罐为圆柱形，其腔体内设置有吸附柱，吸附柱上填装有吸附剂。
进一步地，所述干燥器采用硅胶作为干燥剂，硅胶是一种高活性吸附材料，不仅可以吸附烟气中的水分从而干燥烟气，还可以通过再生处理循环利用，节省捕集成本；当然也可选用其他干燥剂。
进一步地，所述吸附剂采用沸石分子筛，沸石分子筛就属于常压下吸附CO2，抽真空下解吸释放CO2的一类吸附剂。
本实用新型的优点：
1.本实用新型在吸附罐前端依次设置了用于烟气降温的冷凝器和用于干燥烟气的干燥器，将烟气在进入吸附罐之前存在的温度和含水量问题一并解决，为吸附剂提供干燥冷却的烟气，可大幅提升吸附效率，应用场景广泛，延长吸附剂的使用寿命；在解吸附时，吸附剂紧密的排列在无烟气的吸附柱上，通过真空变压解吸附而产生高浓度CO2气体。
2.本实用新型结构简单、易于制造、便于推广，采用真空变压式吸附原理，其吸附压力低于常规的变压式吸附，利用沸石分子筛在常压下选择性吸附烟气中的二氧化碳，在抽真空下对二氧化碳进行解吸，从而制得纯度较高的二氧化碳。与常规的变压式吸附相比，其在常压下就可吸附，抽真空就能解压，极大地减少了能耗，其能够有效减少火力发电产生的CO2，是实现碳减排的有效手段。
附图说明
图1为本实用新型真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置的结构示意图。
附图标号如下：
1-冷凝器，2-干燥器，3-吸附组件，4-储气罐，5-第一气泵，6-第二气泵，7-第一开关阀门，8-第二开关阀门，9-第三开关阀门，10-第四开关阀门，11-第五开关阀门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步的详细描述：
如图1所示，一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，包括冷凝器、干燥器、吸附罐、储气罐、第一气泵、第二气泵、第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门以及第五开关阀门。
其中，冷凝器、干燥器和吸附罐沿二氧化碳烟气流动方向依次设置。冷凝器用于降低烟气的温度；干燥器内使用硅胶作为干燥剂，用于去除烟气中的水分；吸附罐为CO2提供解吸附空间，为圆柱形，其腔内固定有填装了沸石分子筛(常压下吸附CO2、真空下解吸CO2)的吸附柱，其罐体上还连通有第一管道、第二管道和第三管道；第一气泵设置在第一管道上，用于对吸附罐进行抽真空，促使CO2解吸；第一开关阀门设置在第二管道上，作为控制吸附罐出气口的开关；第二开关阀门、第二气泵、以及第五开关阀门自吸附罐一侧向外界空气一侧依次设置在第三管道上；储气罐用于存储CO2，其进气口通过第四管道连通在第二气泵和第五开关阀门之间，且第四管道上设有第三开关阀门，其出气口通过第五管道连通在第二开关阀门与第二气泵之间，且第五管道上设置有第四开关阀门。第二气泵与各个阀门配合，用于对储气罐进行抽真空，去除空气，以及将CO2存储在储气罐中；具体地，第二气泵同时通过第四开关阀门和第五开关阀门对储气罐进行抽真空；第二气泵同时通过第二开关阀门和第三开关阀门在储气罐对CO2进行存储。
上述装置的工作原理如下：
打开第一开关阀门7、关闭第二开关阀门8，烟气依次通过冷凝器1和干燥器2而后进入圆柱形的吸附罐3，并通过其中的吸附柱进行吸附。与此同时，可打开第四开关阀门10和第五开关阀门11，关闭第三开关阀门9，通过第二气泵6将储气罐4的空气抽出。
吸附规定时间后，关闭第一开关阀门7，第四开关阀门10和第五开关阀门11，打开第二开关阀门8、第三开关阀门9，打开第一气泵5对吸附罐3进行抽真空解吸CO2，随后打开第二气泵6将解吸出的CO2输送并存储于储气罐4中。
本装置中冷凝器和干燥器的结合使得吸附剂可以更好地在常压下吸附CO2，在抽真空的条件下对CO2进行解吸。同时，干燥剂也可以经过再生处理循环使用。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，其特征在于：
包括冷凝器、干燥器、吸附罐、储气罐、第一气泵、第二气泵、第一开关阀门、第二开关阀门、第三开关阀门、第四开关阀门以及第五开关阀门；
所述冷凝器、干燥器和吸附罐沿二氧化碳烟气流动方向依次设置；冷凝器用于对二氧化碳烟气进行降温，干燥器用于去除二氧化碳烟气中的水分；
所述吸附罐内设置有常压下吸附CO2、真空下解吸CO2的吸附剂，其罐体上还连通有第一管道、第二管道和第三管道；
所述第一气泵设置在第一管道上，用于对吸附罐进行抽真空，促使CO2解吸；
所述第一开关阀门设置在第二管道上；
所述第二开关阀门、第二气泵、以及第五开关阀门自吸附罐一侧向外界空气一侧依次设置在第三管道上；
所述储气罐的进气口通过第四管道连通在第二气泵和第五开关阀门之间，出气口通过第五管道连通在第二开关阀门与第二气泵之间；
所述第三开关阀门设置在第四管道上；
所述第四开关阀门设置在第五管道上。
2.根据权利要求1所述真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，其特征在于：
所述吸附罐为圆柱形，其腔体内设置有吸附柱，吸附柱上填装有吸附剂。
3.根据权利要求1或2所述真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，其特征在于：
所述干燥器采用硅胶作为干燥剂。
4.根据权利要求3所述真空变压吸附式二氧化碳烟气捕集装置，其特征在于：
所述吸附剂采用沸石分子筛。
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