一种从低CO2浓度混合气体中捕集CO2的方法和系统与流程

本公开涉及一种co2捕集技术，具体地，涉及一种从低co2浓度混合气体中捕集co2的方法和系统。

背景技术：

1、吸附法和膜分离法co2捕集技术能耗低、环境风险小，是一种良好的碳减排技术，利用吸附法和膜法分别在不同进料气co2浓度范围、不同温度范围下的性能差异，建立一种耦合吸附法和膜法的co2捕集系统，可以实现针对低二氧化碳浓度混合气体中二氧化碳的高效捕集。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种从低co2浓度混合气体中捕集co2的方法和系统，该方法有效耦合系统内部热量，避免冷却环节引入外部空气，降低了系统能耗。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种从低co2浓度混合气体中捕集co2的方法，该方法包括：

3、s1、使含有co2的中温混合气体进入第一吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；

4、s2、当第一吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第二吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使含有co2的低温混合气体进入第一吸附塔中进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

5、s3、当第二吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第三吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第二吸附塔中进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

6、s4、当第三吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第四吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行中温冷却，使所述第二吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第三吸附塔中进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

7、s5、当第四吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第五吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行低温冷却，使所述第二吸附塔进行中温冷却，使所述第三吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第四吸附塔进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

8、s6、当第五吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第一吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第二吸附塔进行低温冷却，使所述第三吸附塔进行中温冷却，使所述第四吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第五吸附塔进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

9、s7、当第一吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第二吸附塔进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述低温混合气体切换至第一吸附塔中进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；使所述第三吸附塔进行低温冷却，使所述第四吸附塔进行中温冷却，使所述第五吸附塔进行解吸过程；

10、s8、当第二吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第三吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第二吸附塔进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；使所述第四吸附塔进行低温冷却，使所述第五吸附塔进行中温冷却；

11、s9、当第三吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体进入第四吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行中温冷却，使所述第二吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第三吸附塔进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；使所述第五吸附塔进行低温冷却；

12、s10、当第四吸附塔的中温吸附完成后，使所述中温混合气体切换至第五吸附塔中进行中温吸附，得到一次中温吸附尾气；并使所述第一吸附塔进行低温冷却，使所述第二吸附塔进行中温冷却，使所述第三吸附塔进行解吸过程，使所述低温混合气体切换至第四吸附塔进行低温吸附，得到一次低温吸附尾气；

13、重复所述步骤s6～s10；

14、其中，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔中分别含有co2吸附剂；所述一次中温吸附尾气作为所述中温冷却的冷却气与co2吸附剂接触；所述一次低温吸附尾气作为所述低温冷却的冷却气与co2吸附剂接触。

15、可选地，所述中温吸附的条件包括：使所述中温混合气体从吸附塔底部的入口进入吸附塔中，从吸附塔顶部的出口得到脱除co2的所述一次中温吸附尾气；所述中温吸附进行的时间为5～120min；所述中温混合气体中co2的体积含量为15～25％，所述中温混合气体的入口温度为60～80℃，所述一次中温吸附尾气的出口温度为40～60℃；所述中温吸附进行前吸附塔中co2吸附剂的温度为20～40℃；所述中温吸附完成的判断条件为：一次中温吸附尾气中co2的体积含量为3～7％。

16、可选地，所述低温吸附的条件包括：使所述低温混合气体从吸附塔底部的入口进入吸附塔中，从吸附塔顶部的出口得到脱除co2的所述一次低温吸附尾气；所述低温吸附进行的时间为5～120min；所述低温混合气体中co2的体积含量为8～20％，所述低温混合气体的入口温度为20～40℃，所述一次低温吸附尾气的出口温度为25～45℃；所述低温吸附进行前吸附塔中co2吸附剂的温度为40～60℃；所述低温吸附完成的判断条件为：一次低温吸附尾气中co2的体积含量为1.5～5％。

17、可选地，所述解吸过程包括：使高温蒸汽从吸附塔底部的入口进入吸附塔中，从吸附塔顶部的出口得到富含co2的解吸气；所述解吸过程进行的时间为5～120min；所述高温蒸汽的入口温度为100～150℃，所述解吸气的出口温度为60～80℃，所述解吸过程进行前吸附塔中co2吸附剂的温度为20～40℃；所述解吸过程完成的判断条件为：解吸气中co2的体积含量为40～60％。

18、可选地，所述中温冷却的条件包括：使所述一次中温吸附尾气从吸附塔底部的入口进入吸附塔中，从吸附塔顶部的出口得到中温吸附尾气；所述中温冷却进行的时间为5～120min；所述一次中温吸附尾气的入口温度为40～60℃，所述一次中温吸附尾气中co2的体积含量为4～7％；所述中温吸附尾气的出口温度为45～65℃，所述中温吸附尾气中co2的体积含量为1.5～4％；所述中温冷却进行前co2吸附剂的温度为60～80℃；所述中温冷却完成的判断条件为：吸附塔中co2吸附剂的温度为40～60℃。

19、可选地，所述低温冷却的条件包括：使所述一次低温吸附尾气从吸附塔底部的入口进入吸附塔中，从吸附塔顶部的出口得到低温吸附尾气；所述低温冷却进行的时间为5～120min；所述一次低温吸附尾气的入口温度为20～40℃，所述一次低温吸附尾气中co2的体积含量为3～5％；所述低温吸附尾气的出口温度为25～45℃，所述低温吸附尾气中co2的体积含量为0.5～3％；所述低温冷却进行前co2吸附剂的温度为40～60℃；所述低温冷却完成的判断条件为：吸附塔中co2吸附剂的温度为20～40℃。

20、可选地，所述方法还包括：将所述解吸气通入膜分离单元中进行co2分离，得到co2产品气和膜分离尾气，使所述co2产品气进入纯化单元进行精制纯化，得到液体co2产品；使所述膜分离尾气作为所述中温混合气体进入吸附塔中进行中温吸附；所述co2产品气中co2的体积含量为95％以上，所述液体co2产品中co2的纯度为99％以上；所述膜分离尾气的出口温度为60～80℃，所述膜分离尾气中co2的体积含量为8～30％。

21、本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的方法从低co2浓度混合气体中捕集co2的系统，所述系统包含至少5个并联的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔，每个吸附塔的塔底入口处分别设置5个并联的入口程控阀门，每个吸附塔的塔顶出口处分别设置5个并联的出口程控阀门，同一时刻5个塔分别处于中温吸附、低温吸附、解吸过程、中温冷却和低温冷却的工作状态，且每个吸附塔在中温吸附、低温吸附、解吸过程、中温冷却、低温冷却的五个工作状态中依次循环切换。

22、可选地，每个入口程控阀门分别包括第一入口程控阀门、第二入口程控阀门、第三入口程控阀门、第四入口程控阀门和第五入口程控阀门；每个出口程控阀门分别包括第一出口程控阀门、第二出口程控阀门、第三出口程控阀门、第四出口程控阀门和第五出口程控阀门；每个吸附塔的所述第一入口程控阀门联通，且与膜分离尾气出气主管路联通；每个吸附塔的所述第二入口程控阀门联通，且与低温混合气体进气主管路联通；每个吸附塔的所述第三入口程控阀门联通，且与高温蒸汽进气主管路联通；每个吸附塔的所述第四入口程控阀门联通，且与吸附塔的第一出口程控阀门联通；每个吸附塔的所述第五入口程控阀门联通，且与吸附塔的第二出口程控阀门联通。

23、可选地，所述系统还包括膜分离单元和纯化单元，所述膜分离单元包括气体入口、膜分离尾气出口和co2产品气出口，所述纯化单元包括气体入口和液体出口；每个吸附塔的所述第三出口程控阀门联通，且与膜分离单元的气体入口联通；每个吸附塔的所述第四出口程控阀门联通，且与外界大气联通；每个吸附塔的所述第五出口程控阀门联通，且与外界大气联通。

24、通过上述技术方案，本公开提供一种从低co2浓度混合气体中捕集co2的方法和系统，该方法采用5个并联的吸附塔，分别实现co2的中温吸附、低温吸附、解吸、中温冷却和低温冷却，并利用中温吸附后的一次中温吸附尾气对解吸后的吸附剂进行中温冷却，利用低温吸附后的一次低温吸附尾气对中温冷却后的吸附剂进行低温冷却，有效耦合系统内部热量，避免冷却环节引入外部空气，提高了系统的热量利用效率，实现系统内部能量回收，降低系统能耗。本公开的系统在同一时刻至少有一个吸附塔处于中温吸附、低温吸附、解吸、中温冷却、低温冷却环节，有效脱除混合气体中的二氧化碳，并实现吸附单元的自动连续操作。

25、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。