使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO2的工艺及装置

一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO

1.一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于包括如下步骤：   （1）吸附剂捕获CO₂脱硫脱硝的烟道气经烟气离心泵与吸附剂一起进入吸附循环流化移动床提升管，在提升管内进行吸附CO₂，吸附温度由提升管中间层管程里的冷却水流量控制，吸附CO₂后吸附剂和烟道气一同进入吸附循环流化移动床下降管，由于下降管扩大段原因，气体速度变小，大部分吸附剂沿下降管折流板移动；烟气和部分细小吸附剂进入吸附旋风分离器进行气固分离，分离出的吸附剂循环至流化移动床下降管内；同理吸附温度由吸附循环流化移动床下降管中间层冷却水流量控制，分离出的烟气经吸附布袋除尘器一部分进入烟气排空系统，另一部分循环至循环流化移动床下降管的底部，与吸附剂逆向接触，进一步提高吸附剂的利用率，其中循环烟气与进口烟气的循环比为0-1，吸附CO₂饱和的吸附剂进入吸附剂储罐； （2）吸附剂再生来自吸附剂储罐的吸附剂与来自载气换热器的高温CO₂和140-300 ^oC水蒸汽载气一起进入再生循环流化移动床提升管中，吸附剂被载气携带进入再生循环流化移动床下降管中，下降管中间层通入电厂热烟气作为再生热源对下降管内层的吸附剂加热至脱附温度进行CO₂脱附，大部分吸附剂沿下降管折流板移动，脱附的CO₂和小部分吸附剂进入再生旋风分离器进行气固分离，分离出的小部分吸附剂循环至再生流化移动床下降管内和大部分吸附剂一起与来自载气换热器的高温CO₂或水蒸汽载气逆向接触，提高吸附剂的再生效率，脱附CO₂后的吸附剂进入再生吸附剂储罐；再生旋风分离器分离出的烟气经再生布袋除尘器进入再生循环流化移动床提升管壳程内进而预热需要再生的吸附剂，提高再生热量利用率，从再生循环流化移动床提升管壳程内出来的烟气经与再生吸附剂储罐的吸附剂进行换热后，一部分进入载气换热器进行加热到100-400 ^oC后循环使用，另一部分经过冷却得到CO₂产品，其中进入载气换热器循环烟气与进再生循环流化移动床提升管流化介质的循环比为0-0.9，经过载气换热器加热的烟气一部分进入再生循环流化移动床提升管内循环，另一部分进入再生循环流化移动床下降管； （3）吸附剂冷却活化来自再生吸附剂储罐的吸附剂与冷却空气一起进入冷却循环流化移动床提升管中，吸附剂被冷却空气携带进入冷却移动床下降管中，大部分吸附剂沿下降管折流板移动，冷却空气和小部分吸附剂进入冷却旋风分离器进行气固分离，分离出的吸附剂循环至冷却循环流化移动床下降管内和大部分吸附剂一起与来自空气泵的湿空气逆向接触，将吸附剂冷却至60-90 ^oC，进一步提高吸附剂的冷却活化效率；冷却旋风分离器分离出的空气经冷却布袋除尘器直接排空。
2.如权利要求1所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的步骤（1）烟道气与吸附剂在循环流化移动床提升管进行吸附CO₂时的吸附温度为60-90 ^oC。
3.如权利要求1所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的步骤（2）中的脱附温度100-400 ^oC。
4.如权利要求1所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的吸附剂包括有机、有机-无机或无机类固体CO₂吸附剂。
5.如权利要求4所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的有机类吸附剂包括：四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺。
6.如权利要求4所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的有机-无机吸附剂包含：TEPA负载型、PEI负载型、PEHA负载型、载体为MCM-41、SBA15或介孔硅的六乙烯七胺负载型、TEPA嫁接型、PEI嫁接型、PEHA嫁接型、六乙烯七胺嫁接型或Mg-MOF-74、Ni-MOF-74、嫁接胺型金属有机骨架。
7.如权利要求4所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的无机类吸附剂包括：改性活性炭、分子筛、类水滑石、碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、载体为Al₂O₃或介孔硅的钾/镁基负载型吸附剂。
8.如权利要求1所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺，其特征在于所述的吸附循环流化移动床，再生循环流化移动床和冷却循环流化移动床是同一种循环流化移动床装置。
9.如权利要求1－8任一项所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺使用的外循环流化移动床装置，其特征在于包括循提升管（2）、下降管（3）、吸附剂出口（26）、吸附剂进料口（9）、烟道气进口（6）和气体出口（15），提升管（2）由外层的提升管保温层（10）、中间层的提升管管程（11）、内层的提升管壳程（12）和底部进料装置组成，底部进料装置的壳体中部内有气体分布板，在气体分布板下面有烟道气进口（6），气体分布板中心位置通过中心管连接吸附剂卸料口（4），壳体上部有吸附剂进料口（9），壳体顶端的开口与提升管壳程（12）下端口连通，提升管保温层（10）与壳体相连，在提升管保温层（10）上部有换热介质进口（13），在提升管保温层（10）下部有换热介质出口（8）；下降管（3）由外层的下降管保温层（22）、中间层的下降管管程（21）、内层的下降管壳程的三段渐缩管组成，三段渐缩管是由上到下渐缩，渐缩管上部的下降管壳程顶端有气体出口（15）和颗粒喇叭出口（16）、渐缩管上部的下降管保温层（22）有换热介质进口（17），在渐缩管中部的下降管壳程内壁有向下倾斜折流板（20），折流板（20）之上有经旋风分离器分离吸附剂进口（19），在渐缩管下部的下降管壳程内有气体分布板，在气体分布板下面有载气进口（25），气体分布板中心位置通过中心管连接吸附剂出口（26），在渐缩管下部的下降管保温层（22）有换热介质出口（24），颗粒喇叭出口（16）经过连接管（14）与提升管壳程（12）顶端连通。
10.如权利要求1－8任一项所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺使用的内循环流化移动床装置，其特征在于包括提升管（2）、下降管（3）、吸附剂出口（26）、吸附剂进料口（9）、烟道气进口（6）和气体出口（15），下降管（3）由外层的下降管保温层（22）、中间层的下降管管程（21）、内层的下降管壳程的三段渐缩管组成，三段渐缩管是由上到下渐缩，渐缩管上部的下降管壳程顶端有气体出口（15），在下降管壳程上部内有颗粒喇叭出口（16）、渐缩管上部的下降管保温层（22）有换热介质进口（17），在渐缩管中部的下降管壳程内壁上有向下倾斜折流板（20），折流板（20）之上有经旋风分离器分离吸附剂进口（19），在渐缩管中部的下降管壳程内中央有提升管（2），提升管（2）由外层的提升管保温层（10）、中间的提升管管程（11）、内层的提升管壳程（12）和底部进料装置组成，底部进料装置的壳体中部内有气体分布板，在气体分布板下面有烟道气进口（6），气体分布板中心位置通过中心管连接吸附剂卸料口（4），壳体上部有吸附剂进料口（9），壳体顶端的开口与提升管壳程（12）下端口连通，提升管保温层（10）与壳体相连，在提升管保温层（10）上部有换热介质进口（13），在提升管保温层（10）下部有换热介质出口（8），颗粒喇叭出口（16）经过连接管（14）与提升管壳程（12）顶端连通，在渐缩管下部的下降管壳程内有气体分布板，在气体分布板下面安装载气进口（25），气体分布板中心位置通过中心管连接吸附剂出口（26），在渐缩管下部的下降管保温层（22）有换热介质出口（24）。
11.如权利要求9或10所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺使用的装置，其特征在于所述的气体分布板的开孔率为0.5-2%，孔径为Ф0.5-2 mm，气体分布板锥角α为90^o
-180^o，所述的折流板向下倾斜角度β为30^o
-80^o。
12.如权利要求9或10所述的一种使用循环流化移动床捕获电厂烟气中CO₂的工艺使用的装置，其特征在于所述在提升管（2）中气体分布板与吸附剂卸料口（4）连接的中心管上还有烟道气进口（5）。