[发明专利]一种烟道气中二氧化碳的吸收反应器及其应用的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离领域，更具体地涉及应用氨水吸收法对烟道气中的二氧化碳进行脱除。

背景技术

全球变暖越来越受到国际社会的重视，二氧化碳作为最主要的温室气体，其减排和利用已经成为迫切需要解决的问题。

化石燃料燃烧时会产生大量烟道气，对环境造成污染。烟道气的主要组成按体积百分比大小为：氮气、水蒸气、二氧化碳、氧气和和少量硫化物，其中二氧化碳的体积百分比一般在10％-15％范围内。针对燃烧后排放的二氧化碳的分离技术主要有化学吸收法、吸附法、膜吸收法和生物固碳和水合物法，其中化学吸收法被认为是目前最有效的方法。吸收二氧化碳主要的化学试剂有醇胺溶液，氢氧化钠溶液和氨水等。

用氨水吸收烟道气中的二氧化碳，反应生成碳酸盐，既能实现二氧化碳的脱除，减少温室气体排放，又能获得可作为化肥的铵盐，使二氧化碳变废为宝，实现回收利用，同时产生经济效益和环境效益。

现有技术中，氨水吸收脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，主要有氨水鼓泡吸收、填料塔吸收、多层筛板塔吸收等。氨水鼓泡吸收法限于二氧化碳浓度低、常压下不易溶解等原因，导致反应时间长、吸收效率低。填料塔吸收法由于二氧化碳的溶解度较低，存在溶解传质控制以及填料层堵塞等问题。筛板塔吸收法同样存在气-液相接触不完全、反应不充分等问题。

中国专利CN1833756A提出一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法。该工艺方法中采用氨水与烟道气错流接触，在一定程度上提高了二氧化碳的脱除效率，并实现了氨水的循环利用。但是，该工艺方法没有对吸收反应物的反应温度进行控制，反应转化率低，氨水对烟道气中二氧化碳的吸收效率受到一定影响。

另外上述专利中采用的吸收反应器，其中心转轴上设置碟片，碟片与碟片之间仅通过碟片上一些孔道连接，在调速电机的带动下进入吸收反应器内的氨水与烟道气错流接触，在一定程度上提高了二氧化碳的脱除效率，但是碟片上的孔道在旋转过程中通液能力低，且易堵塞，另外碟片之间靠近中心转轴的离心力一般较低，这样会造成中心转轴上氨水的喷液孔堵塞，碟片与喷液孔的结构设置使得烟道气与氨水只在两个碟片间接触，造成气-液接触不充分，氨水用量大，烟道气中二氧化碳的吸收效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，该工艺方法能够控制循环氨水与烟道气在吸收反应器中的反应温度，提高吸收效率，另外该工艺方法能够解决现有技术中烟道气与循环氨水接触不充分，氨水用量大，烟道气中二氧化碳吸收效率低的问题。

本发明中所采取的技术方案为：一种用于脱除烟道气中二氧化碳的吸收反应器，包括吸收反应器壳体，壳体上部的两端分别为进烟端和出气端，进烟端侧壁设有切向进烟口，出气端侧壁设有排气口，反应器壳体下端中部设有排液口，吸收反应器中部轴向设有中心轴，中心轴与吸收反应器壳体相连接并以此作为支撑，中心轴在反应器壳体外与电动机连接；反应器高度为200-240mm，反应器长度为2000mm-3000mm；反应器进烟口与排气口两端装有丝网除沫器固定于中心轴上；中心轴上均匀分布着20～25圈螺旋碟片，碟片边缘距中心轴的高度为80-100mm，碟片间距为100-120mm，所述螺旋碟片将反应器内划分出螺旋通道，所述螺旋碟片下端距反应器筒壁下端10-20mm；反应器顶部装有20-25个压力式喷头，间距与碟片间距相同，所述压力式喷头将氨水液滴雾化成平均直径为30-40μm的液滴。

下面结合附图1对用于脱除烟道气中二氧化碳的吸收反应器作进一步说明。