一种二氧化碳捕集装置及捕集方法

技术领域

本申请涉及二氧化碳捕集领域，尤其是涉及一种二氧化碳捕集装置。

背景技术

随着工业化的发展，二氧化碳的排放量日益增加，对环境造成了严重的污染，同时造成全球气候变暖、温室效应加剧等问题。为了减少二氧化碳的排放，二氧化碳捕集技术得到了广泛的应用。

将富含二氧化碳的工业尾气通入吸收塔内，吸收塔内的二氧化碳吸收剂吸收工业尾气中的二氧化碳，反应完的二氧化碳吸收剂会沉入吸收塔底部，将反应完的二氧化碳吸收剂通入再生塔内，经过循环喷淋加热再生后，二氧化碳吸收剂内的二氧化碳析出，继续将二氧化碳吸收剂通入吸收塔内，循环使用。

针对上述中的相关技术，存在以下缺陷：在吸收塔内，由于反应效率的问题，部分二氧化碳吸收剂可能与二氧化碳完全反应，成为重相溶液，部分二氧化碳吸收剂可能不会与二氧化碳完全反应，成为轻相溶液，需要说明的是，轻相溶液仍然可以吸收二氧化碳。因此，将轻相溶液与重相溶液全部通入再生塔内进行再生，会额外耗费大量的电能与蒸汽，与可持续发展的理念相背离。

发明内容

为了改善重相溶液与轻相溶液混合在一起，均需通过再生处理的问题，本申请提供一种二氧化碳捕集装置及捕集方法。

第一方面，本申请提供的一种二氧化碳捕集装置采用如下的技术方案：

一种二氧化碳捕集装置，包括：吸收塔、分离装置以及再生塔，所述吸收塔、所述分离装置以及所述再生塔依次连通，所述吸收塔供吸收剂与工业废气反应，使吸收剂转化为轻相溶液与重相溶液，所述分离装置用于接收所述吸收塔内排出的轻相溶液与重相溶液并进行分离，使轻相溶液回流至所述吸收塔内，使重相溶液流至所述再生塔内，所述再生塔用于使重相溶液再生。

通过采用上述技术方案，分离装置使重相溶液与轻相溶液分离，轻相溶液直接循环使用，再生塔只对重相溶液进行再生，降低了电能与蒸汽的消耗，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

可选的：所述吸收塔包括塔体以及设于所述塔体内的用于喷淋吸收剂的喷淋器，所述塔体内位于所述喷淋器的上方设有用于回收吸收剂的捕捉器，所述塔体顶部设有用于排出净化后工业废气的排气孔，所述塔体内位于所述喷淋器的下方设有用于供吸收剂与工业废气反应的填料区，所述塔体一侧位于所述填料区的下方设有用于引入工业废气的进气管。

通过采用上述技术方案，喷淋器将吸收剂均匀的喷洒在塔体内，吸收剂在填料区内均匀扩散，工业废气穿过进气管进入塔体内，工业废气穿过填料区时，与吸收剂相遇，工业废气与吸收剂在填料区内反应，吸收剂转化成重相溶液与轻相溶液，重相溶液与轻相溶液流至塔体底部，重相溶液与轻相溶液在塔体底部初步分层，被净化后的工业废气穿过排气孔排出，工业废气中会携带部分吸收剂，捕捉器对吸收剂进行回收，处理高效、彻底。

可选的：所述分离装置包括依次相连通的降速池、折流池以及沉淀池，所述降速池、所述折流池以及所述沉淀池均用于加速轻相溶液与重相溶液的分离，所述降速池与所述吸收塔底部相连通，所述沉淀池底部通过外排管与所述再生塔相连通，所述沉淀池顶部通过回流管与所述喷淋器相连通，所述再生塔通过补充管与所述回流管相连通。

通过采用上述技术方案，重相溶液与轻相溶液在塔体底部初步分层，塔体底部的重相溶液依次流过降速池、折流池以及沉淀池，重相溶液与轻相溶液深度分离，沉淀池顶部的轻相溶液穿过回流管回流至喷淋器内，沉淀池底部的重相溶液穿过外排管进入再生塔内进行再生，再生后的吸收剂依次穿过补充管与回流管后进入喷淋器内，分离效果好，分离效率高。

可选的：所述沉淀池包括池体以及设于所述池体内的折流耦合分离器。

通过采用上述技术方案，折流耦合分离器由多个折板叠合而成，在有限的空间内，增加了吸收剂的行程，一方面，提升了空间利用率；另一方面，提升了对重相溶液与轻相溶液的分离效果。

可选的：所述吸收塔通过引流管与所述沉淀池顶部相连通，所述引流管靠近所述吸收塔的一端位于所述填料区的下方。

通过采用上述技术方案，吸收塔内的轻相溶液穿过引流管快速流至沉淀池内顶部，再流回喷淋器内，缩短了轻相溶液的行程，提升了工业废气的处理效率。

可选的：所述塔体内设有引流板，所述引流板位于所述进气管与所述引流管之间，所述引流板由靠近所述引流管的一侧朝远离所述引流管的一侧逐渐向下倾斜，所述引流板抵接于所述塔体的内壁上，所述引流板远离所述引流管的一侧与所述塔体的内壁之间留有预定间隙。

通过采用上述技术方案，重相溶液与轻相溶液顺着引流板，从引流板远离引流管的一侧流至吸收塔底部，一方面，降低了重相溶液流经引流管时，直接顺着引流管流至沉淀池内，提升了重相溶液与轻相溶液的分离效果；另一方面，降低了重相溶液与轻相溶液下落时，对塔体内引流管附近液面的冲击，从而使重相溶液可以快速下沉，降低了重相溶液进入引流管内的可能性，进一步提升了重相溶液与轻相溶液的分离效果。

可选的：所述引流板上远离所述引流管的一侧设有引流杆，所述引流杆延伸至所述塔体底部。

通过采用上述技术方案，重相溶液与轻相溶液若顺着引流板流下，会对液面造成一定的冲击，影响重相溶液与轻相溶液的分层；重相溶液与轻相溶液顺着引流杆下落，引流杆会起到一定的缓冲作用，减缓了重相溶液与轻相溶液对于液面的冲击，进一步提升了重相溶液与轻相溶液的分离效果。

可选的：所述塔体底部设有与所述塔体相连通的排液管，所述排液管上远离所述塔体的一端设有与所述排液管相连通的上分液管与下分液管，所述上分液管与所述降速池顶部相连通，所述下分液管与所述降速池底部相连通。

通过采用上述技术方案，重相溶液与轻相溶液流经排液管时，重相溶液穿过下分液管直接进入折流池底部，轻相溶液穿过上分液管直接进入折流池顶部，在重相溶液与轻相溶液的流动过程中，实现了重相溶液与轻相溶液的再次分离，提升了重相溶液与轻相溶液的分离效果与分离效率。

可选的：所述排液管内位于所述上分液管与所述下分液管之间设有分液板，所述分液板靠近所述上分液管与所述下分液管的一端转动连接于所述上分液管与所述下分液管之间，所述排液管上设有电机，所述电机的输出轴连接于所述分液板一侧，所述塔体内预定高度处设有浓度感应器，所述塔体上设有控制器，所述控制器、所述浓度感应器以及所述电机电连接。

通过采用上述技术方案，浓度感应器安装在塔体内的预定高度处，通过对塔体内浓度的感应，从而判断出塔体底部重相溶液与轻相溶液的比重，根据重相溶液与轻相溶液的比重，在控制器的控制下，电机驱动分液板转动，从而控制上分液管与下分液管的入口大小，从而使重相溶液与轻相溶液分离的更加彻底，进一步提升了分离效果。

第二方面，本申请提供一种二氧化碳捕集方法，包括以下步骤：

通过所述吸收塔使吸收剂与工业废气反应，吸收剂转化为轻相溶液与重相溶液；

通过所述分离装置使重相溶液与轻相溶液分离；

通过所述分离装置使轻相溶液回流至所述吸收塔内；

通过所述分离装置使重相溶液流至所述再生塔内；

通过所述再生塔使重相溶液再生并回流至所述吸收塔内。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

分离装置使重相溶液与轻相溶液分离，轻相溶液直接循环使用，再生塔只对重相溶液进行再生，降低了电能与蒸汽的消耗，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的整体结构剖视图。

附图标记说明：

1、吸收塔；11、塔体；12、喷淋器；13、捕捉器；14、排气孔；15、填料区；16、进气管；17、引流管；18、引流板；19、引流杆；2、分离装置；21、降速池；22、折流池；23、沉淀池；24、外排管；25、回流管；26、补充管；27、池体；28、折流耦合分离器；3、再生塔；4、排液管；41、上分液管；42、下分液管；43、分液板；44、电机；45、浓度感应器；46、控制器；51、滤板；52、重相溶液区；53、轻相溶液区；54、循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本实施例：一种二氧化碳捕集装置，参照图1和图2，包括：吸收塔1、分离装置2以及再生塔3，其中，吸收塔1、分离装置2以及再生塔3依次连通。吸收塔1供吸收剂与工业废气反应，使吸收剂转化为轻相溶液与重相溶液，分离装置2用于接收分离轻相溶液与重相溶液，使轻相溶液回流至吸收塔1内，直接循环使用，使重相溶液流至再生塔3内，再生塔3只需要对重相溶液进行再生，降低了电能与蒸汽的消耗，节能环保，与可持续发展的理念相契合，重生后的重相溶液回流至吸收塔1内，循环使用。

其中，吸收塔1包括塔体11以及安装于塔体11内的靠近顶部处的用于喷淋吸收剂的喷淋器12。塔体11内位于喷淋器12的上方安装有用于回收吸收剂的捕捉器13。塔体11内位于捕捉器13的上方安装有用于过滤工业废气的滤板51。塔体11顶部开设有用于排出净化后工业废气的阵列排布的排气孔14。

塔体11内位于喷淋器12的下方安装有用于供吸收剂与工业废气反应的填料区15，填料区15一共分为三层，填料区15的层数可以根据实际情况进行调整。塔体11左侧位于填料区15的下方固定连接有用于引入工业废气的进气管16。

工业废气穿过进气管16进入塔体11内，工业废气沿着塔体11上升。喷淋器12将吸收剂喷至塔体11内，吸收剂下降并均匀的分散在填料区15内。当工业废气进入填料区15内时，吸收剂与工业废气反应，吸收剂转化成重相溶液与轻相溶液，重相溶液与轻相溶液沿着塔体11下降。被净化后的工业废气穿过填料区15继续上升，捕捉器13对工业废气中携带的吸收剂进行回收，滤板51对工业废气进行二次过滤，工业废气最后穿过排气孔14排出。

塔体11内固定连接有引流板18，引流板18位于进气管16的下方，引流板18由远离进气管16的一侧朝靠近进气管16的一侧逐渐向下倾斜，引流板18整体呈45°倾斜状态，引流板18的周侧抵接于塔体11的内壁上，引流板18靠近进气管16的一侧与塔体11的内壁之间留有预定间隙。此外，引流板18上靠近进气管16的一侧固定连接有引流杆19，引流杆19竖直向下，引流杆19一直延伸至塔体11底部。

沿着塔体11下降的重相溶液与轻相溶液落至引流板18上，顺着引流板18继续下降，最后顺着引流杆19流至塔体11底部。重相溶液与轻相溶液顺着引流板18与引流杆19缓慢下落，减缓了对塔体11底部的冲击，便于重相溶液与轻相溶液在塔体11底部的分层。重相溶液在塔体11底部形成重相溶液区52，轻相溶液在塔体11底部形成轻相溶液区53。

分离装置2包括位于吸收塔1右侧的依次相连通的降速池21、折流池22以及沉淀池23，降速池21、折流池22以及沉淀池23均用于加速轻相溶液与重相溶液的分离。塔体11底部固定连接有与塔体11相连通的排液管4，排液管4与重相溶液区52相连通，排液管4右端固定连接有与排液管4相连通的上分液管41与下分液管42，上分液管41与排液管4相平行，上分液管41与降速池21顶部相连通。下分液管42呈45°向下倾斜的状态，下分液管42与降速池21底部相连通。

在静压作用下，塔体11底部的重相溶液流入排液管4中，重相溶液中混合的轻相溶液与重相溶液分离，轻相溶液穿过上分液管41直接到达降速池21顶部，进入降速池21内的轻相溶液会顺着降速池21的内壁缓慢下淌。重相溶液穿过下分液管42直接到达降速池21底部，在重相溶液与轻相溶液的流动过程中，就实现了重相溶液与轻相溶液的初步分离，提升了分离效果与分离效率。降速池21减缓重相溶液与轻相溶液的流动，使重相溶液与轻相溶液进一步分离。

为了进一步提升分离效果，本实施例中，排液管4内位于上分液管41与下分液管42之间设有分液板43，分液板43将排液管4一分为二。分液板43靠近上分液管41与下分液管42的一端转动连接于上分液管41与下分液管42之间，排液管4的外部安装有电机44，电机44的输出轴穿入排液管4内，输出轴与排液管4之间采用的是动密封，输出轴端部固定连接于分液板43一侧，塔体11内预定高度处安装有浓度感应器45，塔体11外部安装有控制器46，其中，控制器46、浓度感应器45以及电机44电连接。

根据浓度感应器45的感应结果，确定塔体11底部重相溶液与轻相溶液的比重，浓度感应器45将信号传递至控制器46，在控制器46的控制下，电机44驱动分液板43转动，根据重相溶液与轻相溶液的占比，调节上分液管41与下分液管42的开口大小，使重相溶液与轻相溶液更加精准的流入上分液管41或下分液管42中，从而进一步提升了重相溶液与轻相溶液的分离效果。

降速池21底部与折流池22底部相连通，折流池22底部与沉淀池23底部相连通，沉淀池23包括池体27以及安装于池体27内的折流耦合分离器28。沉淀池23底部通过外排管24与再生塔3相连通，沉淀池23顶部通过引流管17与吸收塔1中部相连通，沉淀池23顶部右侧通过回流管25与喷淋器12相连通，再生塔3通过补充管26与回流管25相连通。外排管24与回流管25上均安装有循环泵54。

降速池21内的重相溶液与轻相溶液穿过折流池22进入沉淀池23内，折流池22的作用仍然是增加重相溶液与轻相溶液的停留时间，吸收塔1内的轻相溶液穿过引流管17直接进入沉淀池23顶部，在折流耦合分离器28的作用下，重相溶液位于沉淀池23底部，轻相溶液位于沉淀池23顶部。在循环泵54的作用下，沉淀池23底部的重相溶液穿过外排管24进入再生塔3内，沉淀池23顶部的轻相溶液穿过回流管25进入喷淋器12内，重相溶液在再生塔3内再生后依次穿过补充管26与回流管25后流入喷淋器12内。

本申请实施例还公开了一种二氧化碳捕集方法，包括以下步骤：

通过吸收塔1使吸收剂与工业废气反应，吸收剂转化为轻相溶液与重相溶液；

通过分离装置2使重相溶液与轻相溶液分离；

通过分离装置2使轻相溶液回流至吸收塔1内；

通过分离装置2使重相溶液流至再生塔3内；

通过再生塔3使重相溶液再生并回流至吸收塔1内。

本申请实施例一种二氧化碳捕集装置的实施原理为：工业废气穿过进气管16进入塔体11内，喷淋器12将吸收剂喷淋至塔体11内，吸收剂与工业废气在填料区15反应，滤板51对工业废气进行二次净化，净化后的工业废气穿过排气孔14后排出，捕捉器13对工业废气中携带的吸收剂进行回收，吸收剂与工业废气反应后转换成重相溶液与轻相溶液，重相溶液与轻相溶液流过引流板18与引流杆19后落至塔体11底部，重相溶液与轻相溶液在塔体11底部分层，重相溶液在塔体11底部形成重相溶液区52，轻相溶液在塔体11底部形成轻相溶液区。

浓度感应器45对塔体11底部的重相溶液进行浓度感应，确定重相溶液与轻相溶液的比重，浓度感应器45将信号传递至控制器46，在控制器46的控制下，电机44驱动分液板43转动，从而调节上分液管41与下分液管42的开口大小。在静压作用下，塔体11底部的重相溶液流至排液管4中，重相溶液中混合的轻相溶液穿过上分液管41流至降速池21顶部，重相溶液穿过下分液管42流至降速池21底部。

降速池21内的重相溶液与轻相溶液流过折流池22后进入沉淀池23内，吸收塔1中部的轻相溶液穿过引流管17直接流至降速池21内，在折流耦合分离器28的作用下，重相溶液流至沉淀池23底部，轻相溶液流至沉淀池23顶部。在循环泵54的作用下，重相溶液穿过外排管24流至再生塔3内。轻相溶液穿过回流管25流至喷淋器12内，重相溶液在再生塔3内再生后，依次穿过补充管26与回流管25后流至喷淋器12内，如此循环。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。