[发明专利]一种多级捕集烟道气中二氧化碳的系统和方法

权利要求书

1.一种多级捕集烟道气中二氧化碳的方法，其特征在于：将烟道气通过至少两组变压吸附装置；每一组吸附装置含有至少一个吸附床；第一级变压吸附装置的吸附床的吸附材料为疏水性吸附材料；第一级以后的各级变压吸附装置的吸附床的吸附材料为二氧化碳吸附材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在每一组变压吸附装置中进行气体吸附步骤和气体解吸步骤；所述气体吸附步骤为将烟道气通过变压吸附装置，将二氧化碳吸附在所述变压吸附装置的吸附床的吸附材料上，而未被吸附的废气流出所述吸附床；所述气体解吸步骤为减小所述吸附床中的压力使二氧化碳从吸附材料上解吸出来。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：通过减压装置实现减小所述吸附床中的压力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：烟道气首先通过含有疏水吸附剂材料的第一级装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含高湿水蒸气的烟道气经疏水材料吸附床后，大部分水蒸气穿过吸附床被废气带走，小部分水蒸气被吸附在吸附剂表面，这部分水蒸气在解析过程中同产品气一起被解析下来；含有二氧化碳吸附剂的吸附床中吸附的少量水蒸气也可以随产品气一起被解析下来。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：从每级吸附装置解吸下来的饱和水蒸气因为解析后的温度低于吸附床内时的温度，经冷凝后排除。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：不回收第一级变压吸附装置中产生的尾气，将第一级以后的变压吸附装置产生的尾气送回进气口，与烟道气混合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将各级变压吸附装置产生的尾气送回进气口，与烟道气混合。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述变压吸附装置的进气方向为从下往上，烟道气由吸附床下方流进，而未被吸附的废气由吸附床上方流出；解吸的方向为从上至下，被解吸出来的气体由吸附床下方流出。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述疏水性吸附材料选自活性炭、活性炭分子筛、活性炭纤维及其组合；所述二氧化碳吸附材料选自13X沸石分子筛、LiX沸石分子筛、CaX沸石分子筛、活性炭、硅胶、活性氧化铝、金属有机框架类材料、水滑石类材料及其组合。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第一级变压吸附装置的吸附床的吸附材料为活性炭，吸附时间为10-20s，解吸时间为10-20s；第一级以后的变压吸附装置的吸附床的吸附材料为13X沸石分子筛，吸附时间为10-20s，解吸时间为10-20s；吸附压力最高为150kPa，最低真空解析压力为2kPa。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将烟道气通过两组变压吸附装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：当中烟道气进入含有疏水吸附材料第一组吸附装置的量有两种选择，一种是要保证控制体积浓度小于3%以内的二氧化碳穿过吸附床；另一种情况使穿过吸附床的二氧化碳最高含量与进气中二氧化碳含量相当，这中情况下使大于3%以后的那部分排出废气重新送到进气口与进气混合。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：从第一组变压吸附装置中解吸下来的部分水蒸气和二氧化碳经过真空解析泵后，95%以上水蒸气会在减压装置内发生冷凝被除去，通过减压装置的全部二氧化碳和小于5%以下的水蒸气又作为进气通过第二组吸附装置。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：穿过第二组吸附装置吸附床的进气有三种选择，一种为控制小于3%以内的二氧化碳穿过吸附床；另一种情况使穿过吸附床的二氧化碳最高含量与烟道中二氧化碳含量相当，这种情况下使大于3%以后的那部分排出废气重新送到第一组装置的进气口与烟道气混合；第三种情况是使穿过吸附床的二氧化碳最高含量与第第二组进气中二氧化碳含量相当，这中情况下使二氧化碳浓度大于预定值后的那部分排出废气重新送到第二组装置的进气口与进气混合。

16.根据权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于：所述烟道气含有占总体积5-30%的二氧化碳和5-20%的水蒸气；所述烟道气的温度为20-150°C，流量为50-500L/min。