[发明专利]一种鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统

摘要

一种鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统，其属水合物应用技术领域。该捕集系统包括鼓泡塔、进气增压系统、双制冷系统、气体收集系统、分离液循环系统和计算机数据采集系统。混合气体经气体增压泵增压后输入鼓泡塔中，鼓泡塔内含分离液，分离液由双制冷系统降温至设定温度后通入到鼓泡塔中，CO₂水合物在低温下生成。鼓泡塔外部设有减压阀，通过降压法使CO₂分离，分离后气体量由流量计进行测量、气体组分由气相色谱仪分析，分离过程中的工作参数如温度、压力信号和流量信号均由计算机数据采集系统采集和实时分析。该装置造价低，对掌握水合物法气体分离技术具有基础意义，对于电厂CO₂的高效捕集和氢能的高纯利用具有重要价值。

主权项

一种鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统，其特征在于：该鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统包括鼓泡塔、双制冷系统、进气增压系统、气体收集系统、分离液循环系统和数据采集系统；所述鼓泡塔采用高压不锈钢结构，鼓泡塔包含鼓泡塔上法兰盘、鼓泡塔下法兰盘、热电偶、压力传感器、气体分布器、分离液分布器和制冷盘管；其中，鼓泡塔一侧设有3个等距的热电偶，鼓泡塔上法兰盘中心处设有分离液循环进口，鼓泡塔上法兰盘两侧设有残余气体出口和高纯度CO₂出口分别用于连接气体收集系统中残余气体收集管路的背压阀和高纯度CO₂收集管路的背压阀，鼓泡塔上法兰盘一侧设有压力传感器；鼓泡塔下法兰盘中心处设有分离液循环出口，鼓泡塔下法兰盘一侧设有混合气体进口用于连接进气增压系统的气体流量计，鼓泡塔内部设有等间距的四级气体分布器，气体分布器上设有供气体排出的孔，每两个气体分布器之间以及气体分布器与鼓泡塔的顶端之间安装有制冷盘管；分离液分布器位于鼓泡塔内的制冷盘管与鼓泡塔顶部之间，并与分离液循环进口相连，用于使分离液均匀进入鼓泡塔内；所述的双制冷系统包括鼓泡塔外的一级制冷系统和鼓泡塔内的二级制冷系统，一级制冷系统包含致冷器和与致冷器连接的热电偶，二级制冷系统包含压缩机和制冷盘管；其中，一级制冷系统中的致冷器与分离液循环系统的分离液储罐相连，致冷器可以在鼓泡塔外将分离液降温至设定温度，二级制冷系统的压缩机与鼓泡塔内的制冷盘管相连进行制冷，以保持鼓泡塔内恒定的低温；所述进气增压系统包含混合气体储罐、气体增压泵、气体流量计和真空泵；其中，混合气体从混合气体储罐输出后依次通过气体增压泵、气体流量计，最终从鼓泡塔的混合气体进口进入鼓泡塔，真空泵与安全阀并联同时连接在气体增压泵、气体流量计之间，用于向鼓泡塔通入混合气体之前对鼓泡塔进行抽真空；所述气体收集系统包含两条管路，一条是残余气体收集管路，另一条是高纯度CO₂收集管路；其中，在残余气体收集管路中，鼓泡塔内的残余气体从残余气体出口排出，依次经过与残余气体出口相连的背压阀、干燥器、气体增压泵，以及与残余气储罐相连的气体流量计，最终进入残余气储罐，在高纯度CO₂收集管路中，鼓泡塔内的高纯度CO₂从高纯度CO₂出口排出，依次经过与高纯度CO₂收集出口连接的减压阀、背压阀、干燥器和气体增压泵，以及与高纯度CO₂储罐相连的气体流量计，最终进入高纯度CO₂储罐，残余气体收集管路和高纯度CO₂收集管路的气体增压泵与气体流量计之间均与气象色谱仪连接，用气象色谱仪分析收集到的气体的组分；所述分离液循环系统包含两条管路，一条管路直接与鼓泡塔相连，其包含离心泵和分离液储罐，鼓泡塔底部的分离液从分离液循环出口排出，经过离心泵、分离液储罐和一级制冷系统的致冷器，分离液被降温后，再流经离心泵从鼓泡塔顶部的分离液循环进口进入鼓泡塔；另一条管路的起始端是气体收集系统中的与两个干燥器相连的并联管路，两条并联管路合并之后连接到分离液储罐，干燥器将残余气体和高纯度CO₂从鼓泡塔中携带的分离液收集后，回收到分离液储罐；所述数据采集系统包含工控机和数据采集模块，工控机和数据采集模块与系统中所有的热电偶、压力传感器和气体流量计连接，能够实时采集并处理温度、压力和流量的数据。