[发明专利]一种强化CO2

说明书

本发明提供了一种强化CO₂吸收的集分布、混合通道于单板单面上的多通道并行微反应器系统及方法。本方法采用一种多通道并行微反应器系统，并且分布通道与混合通道同在一块板的一侧，使含CO₂气体物料和吸收液分别均匀的分布在微通道内，在微通道内于0.1~5.0MPa、10~200℃、0.001~50秒下,快速混合、吸收。每个单元由一个混合吸收单元和一个换热单元板组成。所述系统由上盖板、下底板以及无数个单元层层叠加组成；本发明实现了在单块板上毫秒至微秒内进行原位换热和吸收，是一种可实现快速放大的微反应技术，为煤化工、天然气、石油化工等领域CO₂的吸收提供了一种高效吸收方法。

技术领域

本发明涉及一种可实现CO₂高效吸收的单板多通道并行微反应器系统，具体说是一种可强化CO₂吸收的微通道反应器技术。本发明为烟道气、合成胺、油田伴生气、天然气、石油化工、天然气化工、煤化工等领域的脱碳和碳捕获提供了一种高效吸收的微通道反应器技术。

背景技术

目前，CO₂对地球温升的总体作用在所有温室气体中最大，约占全球变暖因素的55%。因此，解决全球变暖和温室效应最关键的因素就是减少CO₂的排放量。但是，工业中的CO₂排放主要是来自大部分化石燃料的燃烧，比如说煤、石油、天然气等化石燃料，而目前还未找到可完全替代化石燃料的清洁能源。所以，想要尽快的实现减少CO₂的排放，需要尽快开展温室气体的捕集、储存及资源化利用技术，减少温室气体的排放。

CO₂的捕集技术主要是由：化学吸收、物理吸收、变压吸附、低温分离、膜分离、富氧燃烧技术等。目前工业上CO₂的分离与捕集回收主要以化学吸收法为主，溶剂主要为有机胺或者有机胺的混合溶液，其中吸收剂以N-甲基二乙醇胺为主，所用设备为吸收塔。但普遍存在吸收效率低下、吸收剂循环量大、停留时间长、发泡以及夹带严重、体积大、损失大、成本高、能耗高、安全性差等诸多缺点。

微通道反应器是指微反应器的内部通道、特征尺寸在亚毫米或者亚微米之间的微型反应器。微反应器的比表面积更大，传热过程与传质过程得到强化，反应更加安全，与传统反应器相比，微反应器的优点更加明显。而随着微加工技术的发展以及其在化学化工领域方面的广泛应用，微通道反应器作为一个新的研究课题被各国研究者们重视。专利CN20110126769公开了一种吸收CO₂的多通道微反应器系统及方法，在一定程度上增加了微通道的数量，提高了设备处理能力。US 20060073080 论述了微通道混合器中多相混合，通过微通道上的孔使两相在微通道中分散，以获得较高的气液相接触面积。美国专利US20100024645 涉及采用离子液体作为吸收剂在微通道中分离气体的方法，以及提高热效率方式——将吸收反应热用于解吸过程，减少附加能量。

上述专利所涉及的微通道反应器中，规整微通道吸收器采用喷淋分散方式实现气液两相流体的混合，虽较常规塔式反应器效率高，但并不能保证各通道中的气液两相配比均匀一致，导致吸收效率降低，且从所公开的内容看，这种规整微通道无论从选材上还是制备上都将成为其大规模应用的主要制约因素，即难以满足大规模生产的要求。且不能实现微换热器与微吸收器的层层叠加高度集成，难以实现吸收或解吸过程的原位高效换热。专利CN201110126769无法实现在单板单侧上实现物料的分布与混合吸收。专利US20100024645 强调微通道分离系统的能量利用，US 20060073080 则单一从孔大小或孔延伸的长度上强化混合，并且也涉及到与微通道热沉的热量交换，但对这种孔分布与微通道结构协同强化传质的研究并未涉及，或至少没有公开协同强化传质的微反应器几何结构特征。对于一个混合单元，专利CN 101116798A 公开的这种分形通道混合器的混合效果较好，但对于多片叠加并行放大过程，则会存在流体分布不均、换热器无法叠加集成等缺点，可能会使多片叠加并行放大难以实现。

发明内容