[发明专利]一种基于水合物法捕集CO2的循环流化床炉系统

说明书

技术领域

本发明属于水合物应用技术领域，涉及到一种基于水合物法捕集CO₂的循环流化床炉系统。

背景技术

随着环境问题的日益严重，温室效应和节能减排已经引起世界的广泛关注。化石燃料的燃烧所排放的二氧化碳被认为是引起温室效应和气候变化的首要原因。为了应对这些环境问题带来的挑战和有效地发展低碳经济，减少二氧化碳的排放和二氧化碳的封存势在必行。二氧化碳(CO₂)高效捕集是实现CO₂封存的关键环节。水合物法CO₂捕集技术适用于化石燃料电站烟气(CO₂/N₂)和可燃气(CO₂/H₂)中CO₂的捕集，它被美国能源部(DOE)认为是最具潜力的长期CO₂捕集技术。

目前科研人员在基于水合物法捕集CO₂技术领域取得了一定的成果，但是现有的基于水合物法捕集CO₂的装置都存在以下问题：难以实现工业化，不能对原料循环使用，水合物生成慢，周期长，不能从大量废气中对二氧化碳进行回收等。将流化床装置与水合物法捕集CO₂结合会成为解决上述问题的一种可能。

流化理论用于燃烧始于20世纪20年代，40年代以后主要用于石油化工和冶金工业，流化床燃烧是在20世纪60年代开始发展起来的新型燃烧技术。由于能源急缺和环境保护要求日益提高，流化床不仅因燃烧效率高、传热效果好以及结构简单，而且它的燃料适应性广等优点，受到世界各国的普遍重视和得到迅速的发展。

发明内容

本发明提供了一种基于水合物法捕集CO₂的循环流化床炉系统，为基于水合物法捕集CO₂的技术提供了一种可实现工业化的装置，并且可以对原料进行循环使用。

本发明的技术方案如下：

一种基于水合物法捕集CO₂的循环流化床炉系统，该循环流化床炉系统包括一级反应器、二级反应器、废料收集室、计算机采集系统、进气系统、排气系统和回料系统；

一级反应器和二级反应器由耐高压不锈钢制成，均设置在压力壳内，压力壳与一级反应器和二级反应器之间填有制冷液。一级反应器与二级反应器的连接处有两个可控阀门。二级反应器上部有进料口和回料口，在二级反应器与进料口、二级反应器与回料口的之间分别有一个可控阀门。二级反应器的进料口处设置一台液压柱塞泵，通过液压柱塞泵提供动力将物料推进二级反应器和一级反应器中。二级反应器的进料口中加入四氢呋喃(THF)混合十二烷基硫酸钠(SDS)溶液和干燥硅胶颗粒。一级反应器下部设有进气口，在进气口处设有一个可控阀门。在一级反应器的下端连接废料收集室，在一级反应器和废料收集室的连接处设有一个可控阀门。废料收集室内设有电磁加热管，用于加热废料分解CO₂。

排气系统包括排CO₂系统和排N₂系统，排CO₂系统包括过滤器、排CO₂口、和气相色谱仪；排CO₂系统与废料收集室连接，在连接处设有一个可控阀门；CO₂首先通过过滤器进行滤渣除湿，再经排CO₂口排出，气相色谱仪与过滤器并联设置；排N₂系统包括过滤器和排N₂口，N₂首先通过过滤器进行滤渣除湿，再经排N₂口排出，排N₂系统与二级反应器连接，在连接处设有一个可控阀门。

回料系统包括排渣口、回料管、液压柱塞泵和回料口。回料系统与废料收集室连接，其中，排渣口与废料收集室连接，在连接处设有一个可控阀门；回料口与二级反应器连接，在连接处设有一个可控阀门。排渣口与回料口之间通过回料管连接，并在回料管内设置一台液压柱塞泵。废料通过排渣口进入回料管内，由液压柱塞泵提供动力使废料到回料口处，开启二级反应器与回料口之间的可控阀门使废料进入二级反应器进行二次利用。

一级反应器与压力变送器连接，压力变送器所得到的数据由计算机采集系统进行数据采集。

进气口处一个气体增压泵，气体增压泵与一级反应器连接，连接处设有一个可控阀门。气体增压泵可以将气体压力控制在所需范围内。气体经气体增压泵加压后，进入反应器。