[发明专利]一种高效CO2吸收分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油气/煤气/烟气中二氧化碳的捕集分离领域，尤其涉及一种高效CO₂捕集分离装置及方法。

背景技术

油气田、煤气田从地下提采出来的天然气/煤气，及燃料燃烧产生的烟气中含有二氧化碳，现世界范围内都在采取办法把CO₂捕集分离出来或利用或液化注入地层深处掩埋，以减少排放大气，降低温室效应。目前，多采用传统捕集分离CO₂技术为：利用碱性乙醇胺溶液与酸性二氧化碳发生可逆反应，即碱性胺溶液在40～55℃左右吸收CO₂，生成水溶性盐；吸收CO₂后的富胺液升温至90～110℃左右发生逆向反应，解析出CO₂，解析后的贫胺液降温后再次进入吸收CO₂程序，如此循环捕集分离CO₂。实施该技术设备内置多段填料，形成多段吸收CO₂结构的吸收塔，待分离净化烟气由吸收塔底部进入吸收塔上行，碱性乙醇吸收液自吸收塔顶喷淋而下。气液两相逆向而行，通过填料层表面形成的液膜与气体在填料层空隙中曲折上行时两相接触发生化学反应，把CO₂吸收到胺液中去。填料层形成的液膜面积越大，则气液两相的接触反应吸收CO₂量越快，为确保煤气中CO₂气相杂质得到足够量的去除效果，通常所要填料层高度较高。辽河油田和克拉玛依煤气田，对＜48％CO₂浓度的原煤气进行CO₂捕集分离所用吸收塔高度在120米以上，可见其建设投资居高不下，建设难度也较高的。在国际上对CO₂捕集分离吸收塔高，吸收容量低的情况有所技术上的突破，据《天然气化工》杂志2011年4月第55页钱佰章报道称，美国westec环境解决方案有限公司于2010年10月研制出一种新的气液吸收技术，并与澳大利亚加工集团合作联合开发生产一种叫“多相接触器”的CO₂吸收装备——WES吸收器，它在吸收器内每0.5米高的单级段层就有10个理论传质段，从而大大地提高吸收效果，在同等条件下可降低吸收塔高度50％，提高了溶剂吸收CO₂负荷量，但是其技术十分复杂。综上所述，国内外普遍存在着CO₂捕集分离装置或设备——吸收塔高，吸收负荷量低并由此带来建设投资较大，建设难度也较大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高效CO₂吸收分离装置，包括：

筒体，所述筒体顶部设有出气口，所述筒体的侧上部设有开口；

同流腔管，所述同流腔管穿过所述开口伸入所述筒体内部，所述同流腔管的垂直段端口设置在所述筒体底部中央的上方；

气液混合室，为一筒形结构，位于所述筒体的底部；

涡轮旋转锥，设置在所述垂直段端口正下方，所述涡轮旋转锥位于所述气液混合室的中央；

文丘里集群孔板，水平布置在所述同流腔管的垂直段端口的上方，其内缘与所述同流腔管的下部外壁无缝连接，其外缘与所述气液混合室的内壁无缝连接；

气液分离导流板，位于所述筒体的上部，其内缘与所述同流腔管的外壁无缝连接，其外缘与所述筒体的内壁无缝连接。

优选地，所述文丘里集群孔板为布设有通孔的中厚板，所述通孔直径小于0.5mm。

优选地，所述文丘里集群孔板上的通孔均匀布设，所述文丘里集群孔板的通透率为20～50％。

优选地，所述气液分离导流板，由多层底边折边带钩形的薄片排列而成的组件形成。

优选地，所述筒体直径为3.5～4.5m，高度为18～22m。

优选地，所述同流腔管由水平段、拐弯段和垂直段依次连接组成。

本发明提供了一种CO₂吸收分离方法，包括如下步骤：

步骤S10：将以气雾和液流形态混合的乙醇胺溶剂与含有CO₂的化工煤气一同输入所述同流腔管，形成气溶胶气液同向流，对CO₂进行第一次流捕集分离；

步骤S20：气溶胶气液同向流从所述同流腔管的垂直段端口冲出，进入所述气液混合室并带动所述涡轮旋转锥旋转，加强混合乙醇胺溶剂对CO₂的捕集分离，对CO₂进行第二次流捕集分离；