本发明涉及一种二氧化碳的捕集装置及方法，具体涉及一种加压氧化钙捕集二氧化碳的装置及方法，属于钙回路捕集二氧化碳技术领域。
背景技术：
二氧化碳捕集在环保领域一直得到重视，二氧化碳的捕集技术也日益提升和精进。
传统的二氧化碳捕集是在燃烧后捕集，存在能耗高、成本高、效率低、操作复杂的问题。加压氧化钙捕集二氧化碳技术是一种新的捕集二氧化碳的技术，它是属于燃烧前捕集二氧化碳技术，相对于传统的燃烧后捕捉技术具有能耗低、成本低、效率高、操作简捷等优点。加压氧化钙捕集二氧化碳技术的原理是利用氧化钙作为吸收剂捕集二氧化碳，使其在较高温度的情况下，通过提高压力使氧化钙吸收二氧化碳。
技术实现要素：
本发明针对现有捕集二氧化碳技术能耗高、成本高等不足，提出了一种加压氧化钙捕集二氧化碳装置及方法，采用该方法可以显著降低捕集二氧化碳所需的成本和进行分解反应时所需的外部热能。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，包括空分机、空压机、气化炉、第一捕集反应器、第二捕集反应器、第一外部加热装置、第二外部加热装置、减压阀、冷凝器、气液分离器，空分机、空压机、气化炉顺序相连，气化炉通过第一高压流量控制阀、第二高压流量控制阀分别与第一捕集反应器和第二捕集反应器相连；在第一捕集反应器上，还分别连接有第一常压流量控制阀，第一高压水蒸气流量控制阀，第一合成气流量控制阀，第一富二氧化碳流量控制阀；在第二捕集反应器上，还分别连接有第二常压流量控制阀，第二高压水蒸气流量控制阀，第二合成气流量控制阀，第二富二氧化碳流量控制阀；第一富二氧化碳流量控制阀和第二富二氧化碳流量控制阀均通过减压阀与冷凝器相连，冷凝器与气液分离器相连。
本发明的加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，在实际工作时，具体的工作原理如下：
新鲜空气通过空分机分离出氧气，然后将氧气经空压机压缩后进入气化炉，氧气与水煤浆反应生成高压合成气(主要成分为co，h2)，高压合成气通过第一高压流量控制阀、第二高压流量控制阀进入二氧化碳捕集反应器，反应后合成气经第一合成气流量控制阀、第二合成气流量控制阀排出。高压水蒸气通过第一高压水蒸气流量控制阀、第二高压水蒸气流量控制阀进入反应器内，常压水蒸气可分别通过第一常压流量控制阀和第二常压流量控制阀进入反应器，反应得到的富二氧化碳气体通过第一富二氧化碳流量控制阀和第二富二氧化碳流量控制阀以及减压阀减压，经冷凝器冷凝后通过气液分离器将二氧化碳和水进行分离，所述第一外部加热装置和第二外部加热装置分别设置在第一捕集反应器和第二捕集反应器上。上述方案中，所述加压氧化钙捕集二氧化碳装置还包括与减压阀相连的冷凝器以及气液分离器。
本发明的另一个目的在于提供一种加压氧化钙捕集二氧化碳的方法，该方法利用了本发明公开的加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，具体包括以下步骤：
步骤一：新鲜空气经空分机分离出的氧气再经过空压机加压后，与水煤浆在气化炉反应生成高压合成气，然后通过第一高压流量控制阀进入第一捕集反应器内与氧化钙、高压水蒸气反应（高压水蒸气经第一高压水蒸气流量控制阀通入第一捕集反应器），反应器内合成气co与h2o反应生成h2、co2，co2被氧化钙（cao）吸收，反应后的合成气经第一合成气流量控制阀排出，待氧化钙完全反应后停止向反应器内通入高压合成气；
步骤二：继续将高压水蒸气经由第一高压水蒸气流量控制阀通入到第一捕集反应器中，待残余的合成气被完全赶走后停止通入高压水蒸气；
步骤三：打开第一富二氧化碳流量控制阀、减压阀对第一捕集反应器进行降压，待第一捕集反应器内压力降至大气压时，通过第一常压流量控制阀向第一捕集反应器中通入常压水蒸气进行分解反应，释放出的二氧化碳被水蒸气经由第一富二氧化碳流量控制阀和减压阀带出，然后经冷凝器冷凝后通过气液分离器分离出来；
步骤四：待第一捕集反应器降至设定温度时启动第一外部加热装置使碳酸钙在设定温度下继续释放二氧化碳，待碳酸钙完全反应后停止通入常压水蒸气；
步骤五：第二捕集反应器及相关第二装置按照步骤一至四进行捕集二氧化碳；
步骤六：第一捕集反应器和第二捕集反应器按照上述步骤交替操作捕集二氧化碳。
按照上述方案，向反应器内通入高压合成气进行合成反应时，压力控制在65-95个标准大气压，温度在850-950℃。
按照上述方案，向反应器内通入常压惰性气体进行分解反应时，分解反应温度比合成反应温度低30-50℃，步骤四所述设定温度为850-900℃。
上述方案中，所述惰性气体为水蒸气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）采用加压，可以使氧化钙在高于其分解温度的状态下吸收二氧化碳，氧化钙吸收二氧化碳放出的热量被生成的产物碳酸钙蓄积起来，在碳酸钙分解时由于碳酸钙自身的温度已高于其分解温度，分解反应自动发生，氧化钙蓄积的热量可用于自身分解使用，通过上述过程可以显著降低碳酸钙分解时所需的外部热能供应。（2）两个反应器交替循环进行反应，可连续产生富二氧化碳气体，极大地提高了捕集二氧化碳效率。
附图说明
图1是加压氧化钙捕集二氧化碳的结构和原理示意图。
图中，1-空分机，2-压缩机，3-气化炉，4-第一捕集反应器，5-第二捕集反应器，6-第一外部加热装置，7-第二外部加热装置，8-第一常压流量控制阀，9-第二常压流量控制阀，10-第一高压流量控制阀，11-第二高压流量控制阀，12-第一高压水蒸气流量控制阀，13-第二高水蒸气压流量控制阀，14-第一合成气流量控制阀，15-第二合成气流量控制阀，16-第一富二氧化碳流量控制阀，17-第二富二氧化碳流量控制阀，18-减压阀，19-冷凝器，20-气液分离器。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步充分说明。
如附图1所示，一种加压氧化钙捕集二氧化碳的装置，包括空分机1、空压机2、气化炉3、第一捕集反应器4、第二捕集反应器5、第一外部加热装置6、第二外部加热装置7、减压阀18、冷凝器19、气液分离器20，空分机、空压机、气化炉顺序相连，气化炉通过第一高压流量控制阀10、第二高压流量控制阀11分别与第一捕集反应器和第二捕集反应器相连；在第一捕集反应器上，还分别连接有第一常压流量控制阀8，第一高压水蒸气流量控制阀12，第一合成气流量控制阀14，第一富二氧化碳流量控制阀16；在第二捕集反应器上，还分别连接有第二常压流量控制阀9，第二高压水蒸气流量控制阀13，第二合成气流量控制阀15，第二富二氧化碳流量控制阀17；第一富二氧化碳流量控制阀16和第二富二氧化碳流量控制阀17均通过减压阀18与冷凝器19相连，冷凝器与气液分离器20相连。
仍然如附图1所示，一种加压氧化钙捕集二氧化碳的方法，包括以下步骤：
步骤一：新鲜空气经空分机1分离出氧气，再经过空压机2加压后进入气化炉3与水煤浆反应生成高压合成气，然后通过第一高压流量控制阀10进入第一捕集反应器4中，与氧化钙，高压水蒸气反应(高压水蒸气经第一高压水蒸气流量控制阀12进入第一捕集反应器)。反应后的合成气经第一合成气流量控制阀14排出，待反应完全后停止向第一捕集反应器4通入高压合成气。
步骤二：继续通入高压水蒸气，待反应器内残余的欠二氧化碳空气被赶出后停止通入高压水蒸气。
步骤三：打开第一富二氧化碳流量控制阀16、减压阀18，对第一捕集反应器4进行降压。待第一捕集反应器4降至大气压时通入常压水蒸气（1atm）充当惰性气体，此时第一捕集反应器4内进行分解反应，分解反应的温度为850℃。碳酸钙分解为氧化钙，释放出的二氧化碳被水蒸气经第一富二氧化碳流量控制阀16和减压阀18带出，然后通过冷凝器19冷凝和气液分离器20分离出来，这样就得到了高纯度的二氧化碳。
步骤四：待第一捕集反应器4降至设定温度时，启动第一外部加热装置6在设定温度下继续释放二氧化碳，待二氧化碳完全释放后停止通入常压水蒸气。
步骤五：第二捕集反应器5、第二合成气流量控制阀15、第二高压流量控制阀13、第二富二氧化碳流量控制阀17以及第二外部加热装置7按照上述步骤一至四进行操作捕集二氧化碳。
步骤六：第一捕集反应器与第二捕集反应器按照上述方法交替进行反应，连续得到高纯度二氧化碳。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。