一种水合物法回收和储存烟气中CO2的系统

摘要

本发明公开了一种水合物法回收和储存烟气中CO2的系统，包括烟气预处理系统、水合反应系统和烟气后处理系统；烟气经烟气预处理系统处理，再进入到水合反应系统，水合剂经混合溶液储箱进入到水合反应器后与CO2气体生成水合物，实现烟气中CO2的初步分离；生成的CO2水合物再经高压泵进入到高压储罐中，实现烟气中二氧化碳气体的分离和存储。当烟气通过此系统预处理部分时，将烟气中固体杂质和酸性气体除去，再在水合反应器中生成CO2水合物，储存于高压储罐中。生成的CO2水合物经减压分解后获得高纯CO2气体，进而实现烟气中CO2气体的高效利用；水合剂可进行循环利用，进一步提高了烟气中CO2的分离和处理的经济性，该方法实现烟气中CO2的安全高效分离和处理。

说明书

技术领域

本发明涉及温室气体减排及高效利用技术领域，尤其涉及一种水合物法回收和储存烟气中CO

背景技术

随着化石能源的大量消耗，环境问题越加严重，化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳。CO

然而，传统的CO

近年来，中国专利CN201911214630.8公开了一种适用于相变吸收剂吸收烟气中CO

如何实现烟气中CO

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种水合物法回收和储存烟气中CO

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括烟气预处理系统、水合反应系统和烟气后处理系统，烟气进入所述烟气预处理系统，所述烟气预处理系统的输出端与所述水合反应系统的输入端通过管路和阀门连接，所述水合反应系统的输出端与所述烟气后处理系统的输入端通过管路和阀门连接，所述烟气后处理系统的输出端为净气排放端。

进一步，所述烟气预处理系统由气固分离器、循环泵、换热器、冷却塔和洗涤塔组成，所述气固分离器的入口为烟气进口，所述气固分离器的出口与所述换热器的烟气入口连接，所述换热器的烟气出口与所述洗涤塔的烟气入口连接，所述洗涤塔的出口连接所述水合反应系统，所述换热器的冷却出水口与所述冷却塔的冷却水入口连接，所述冷却塔的冷却水出口通过所述循环泵与所述换热器的冷却水进口连接。当烟气温度过高时启动循环泵进行循环换热，控制温度不至于过高而使洗涤设备不受控制。

进一步，所述水合反应系统由预冷器、水合剂储罐、增压器和水合反应器组成，所述预冷器的入口与所述烟气预处理系统的出口连接，所述预冷器的出口与所述增压器的入口连接，所述增压器的出口与所述水合反应器的入口连接，所述水合剂储罐的出口与所述水合反应器的水合剂入口连接。烟气在预冷器中进行冷却降温后进入水合反应器中，以提供水合反应所需的低温环境。

进一步，所述水合反应器为两组，两组所述水合反应器分别由第一喷雾装置、第一水合反应器和第二喷雾装置、第二水合反应器组成，所述增压器的出口通过第一三通阀分别与所述第一水合反应器和所述第二水合反应器的烟气入口连接，所述第一喷雾装置设置于所述第一水合反应器内的上方，所述第二喷雾装置设置于所述第二水合反应器内的上方，所述水合剂储罐通过第一高压泵和第二三通阀分别与所述第一喷雾装置和所述第二喷雾装置连接。增压器对烟气进行升压，使其达到水合反应所需压力条件；第一水合反应器和第二水合反应器内设置第二水合反应器、第二喷雾装置，以使水合剂溶液雾化，增大气液接触面积，促进气体水合反应过程。喷雾装置在水合反应器中采用盘管式布置方式，整体平面垂直悬挂于反应器顶部，外接高压泵并与水合剂溶液储罐连通，形成整个喷雾系统。

水合反应器采用两套并联式，通过三向切换的三通阀连接，构成两回路水合反应系统；三通阀用于控制反应回路，实现一回路反应的同时，另一回路进行产物导出和烟气排放，从而保证烟气处理过程的连续性和高效性。

进一步，所述烟气后处理系统由第二高压泵、高压储罐和缓冲罐组成，所述水合反应系统的水合剂出口通过所述第二高压泵与所述高压储罐的入口连接，所述水合反应系统的排气口与所述缓冲罐的气体入口连接，所述缓冲罐的出口为净气出口。

第二高压泵和高压储罐用于及时收集生成的水合物并进行储存；缓冲罐用于平衡反应器排气压力，以避免因排气降压导致生成的气体水合物分解。

优选的，所述水合反应系统包含第一水合反应器和第二水合反应器，所述第一水合反应器和所述第二水合反应器的水合剂出口通过第三三通阀与所述第二高压泵的入口连接，所述第一水合反应器和所述第二水合反应器的气体出口通过第四三通阀与所述缓冲罐的入口连接。

优选的，所述气固分离器的入口设置有第一截止阀，所述气固分离器与所述换热器之间的管道上设置有第二截止阀，所述换热器与所述洗涤塔之间的管道上设置有第三截止阀。

优选的，所述预冷器的入口管道上设置有第四截止阀，所述预冷器的入口通过所述第四截止阀与所述烟气预处理系统的出口连接。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种水合物法回收和储存烟气中CO

①设置水合剂溶液喷雾装置及其回路，通过高压泵将其打入喷雾装置，雾化后喷入水合反应器；通过水合促进剂和机械雾化的方式，进一步提高了水合反应速率和效率。

②水合反应器前设置有预冷器和增压器，用于提供气体水合物生成所需的温度、压力条件，进而实现气体水合物的快速生成，进一步提高了水合反应效率。

③两套水合反应器采用并联连接方式，增强了系统的稳定性、安全性和可靠性，进一步实现了烟气中CO

④设置两套水合反应器并通过三通阀并联连接，利用两回路及时切换的方式来实现水合反应过程的有效控制和精准调节；同时，反应器后设置有缓冲罐和高压储罐，实现水合反应系统的稳压排气和CO

⑤烟气经过除尘器、洗涤塔除去固体颗粒物和酸性气体(SO

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：第一截止阀1、气固分离器2、第二截止阀3、循环泵4、换热器5、冷却塔6、第三截止阀7、洗涤塔8、第四截止阀9、预冷器10、水合剂储罐11、增压器12、第一高压泵13、第一三通阀14、第二三通阀15、第一喷雾装置16、第一水合反应器17、第二喷雾装置18、第二水合反应器19、第三三通阀20、第二高压泵21、第四三通阀22、高压储罐23、缓冲罐24、第五截止阀25。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明包括烟气预处理系统、水合反应系统和烟气后处理系统，烟气进入所述烟气预处理系统，所述烟气预处理系统的输出端与所述水合反应系统的输入端通过管路和阀门连接，所述水合反应系统的输出端与所述烟气后处理系统的输入端通过管路和阀门连接，所述烟气后处理系统的输出端为净气排放端。

进一步，所述烟气预处理系统由气固分离器2、循环泵4、换热器5、冷却塔6和洗涤塔8组成，所述气固分离器2的入口为烟气进口，所述气固分离器2的出口与所述换热器5的烟气入口连接，所述换热器5的烟气出口与所述洗涤塔8的烟气入口连接，所述洗涤塔8的出口连接所述水合反应系统，所述换热器5的冷却出水口与所述冷却塔6的冷却水入口连接，所述冷却塔6的冷却水出口通过所述循环泵4与所述换热器5的冷却水进口连接。当烟气温度过高时启动循环泵4进行循环换热，控制温度不至于过高而使洗涤设备不受控制。

进一步，所述水合反应系统由预冷器10、水合剂储罐11、增压器12和水合反应器组成，所述预冷器10的入口与所述烟气预处理系统的出口连接，所述预冷器10的出口与所述增压器12的入口连接，所述增压器12的出口与所述水合反应器的入口连接，所述水合剂储罐11的出口与所述水合反应器的水合剂入口连接。烟气在预冷器10中进行冷却降温后进入水合反应器中，以提供水合反应所需的低温环境。

进一步，所述水合反应器为两组，两组所述水合反应器分别由第一喷雾装置16、第一水合反应器17和第二喷雾装置18、第二水合反应器19组成，所述增压器12的出口通过第一三通阀14分别与所述第一水合反应器17和所述第二水合反应器19的烟气入口连接，所述第一喷雾装置16设置于所述第一水合反应器17内的上方，所述第二喷雾装置18设置于所述第二水合反应器19内的上方，所述水合剂储罐11通过第一高压泵13和第二三通阀15分别与所述第一喷雾装置16和所述第二喷雾装置18连接。增压器12对烟气进行升压，使其达到水合反应所需压力条件；第一水合反应器17和第二水合反应器19内设置第二水合反应器19、第二喷雾装置18，以使水合剂溶液雾化，增大气液接触面积，促进气体水合反应过程。喷雾装置在水合反应器中采用盘管式布置方式，整体平面垂直悬挂于反应器顶部，外接高压泵并与水合剂溶液储罐连通，形成整个喷雾系统。

水合反应器采用两套并联式，通过三向切换的三通阀连接，构成两回路水合反应系统；三通阀用于控制反应回路，实现一回路反应的同时，另一回路进行产物导出和烟气排放，从而保证烟气处理过程的连续性和高效性。

进一步，所述烟气后处理系统由第二高压泵21、高压储罐23和缓冲罐24组成，所述水合反应系统的水合剂出口通过所述第二高压泵21与所述高压储罐23的入口连接，所述水合反应系统的排气口与所述缓冲罐24的气体入口连接，所述缓冲罐24的出口为净气出口。

第二高压泵21和高压储罐23用于及时收集生成的水合物并进行储存；缓冲罐24用于平衡反应器排气压力，以避免因排气降压导致生成的气体水合物分解。

优选的，所述水合反应系统包含第一水合反应器17和第二水合反应器19，所述第一水合反应器17和所述第二水合反应器19的水合剂出口通过第三三通阀20与所述第二高压泵21的入口连接，所述第一水合反应器17和所述第二水合反应器19的气体出口通过第四三通阀22与所述缓冲罐24的入口连接。

优选的，所述气固分离器2的入口设置有第一截止阀1，所述气固分离器2与所述换热器5之间的管道上设置有第二截止阀3，所述换热器5与所述洗涤塔8之间的管道上设置有第三截止阀7。

优选的，所述预冷器10的入口管道上设置有第四截止阀9，所述预冷器10的入口通过所述第四截止阀9与所述烟气预处理系统的出口连接。

本发明工作过程如下：

①如图1所示，打开第一截止阀1，烟气经过气固分离器2除去固体颗粒物及杂质后，打开第二截止阀3使烟气经过换热器5，让循环冷却水回收烟气余热，进一步降低烟气温度，为洗涤塔提供合适的温度条件，同时又为水合反应过程提供了所需的低温环境。

②打开第三截止阀7使除去固体杂质的烟气进入洗涤塔8，在洗涤塔内将烟气中的酸性气体SO

③将经过预冷处理后的水合剂加入到水合反应器，通过第一高压泵13将水合剂储罐11中的水合剂溶液通过第一水合反应器17内的第一喷雾装置16喷淋在反应器空间，使其与烟气中CO

④水合反应部分设置两套水合反应器分别为第一水合反应器17和第二水合反应器19，通过第一三通阀14并联连接，形成两回路反应系统；通过第一三通阀14和第二三通阀15切换至一回路，使降温升压后的烟气进入第一水合反应器17进行反应。

⑤待反应一段时间后，通过第一三通阀14和第二三通阀15切换至二回路，使其在第二水合反应器19进行反应；同时，开启第三三通阀20接入一回路，启动第二高压泵21将一回路第一水合反应器17中的水合物浆液抽出存于高压储罐23中。

⑥当水合反应完成之后，开启第四三通阀22接入一回路，将处理完的烟气排入缓冲罐24中，然后经缓冲罐24排出；启动第二高压泵21将二回路第二水合反应器19中的水合物浆液抽出至高压储罐23中并进行水合物法储存。

⑦经过一定时间之后，再通过第一三通阀14和第二三通阀15切入二回路进行反应，同时将第三三通阀20和第四三通阀22切换至二回路，将一回路第一水合反应器17中的水合物浆液抽出至高高压储罐23中进行储存，气体经缓冲罐24排出。

通过上述步骤，选择合适的水合物生成条件进行处理，实现烟气中CO

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。