一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统

摘要

本发明提供了一种烟气中二氧化碳的捕集方法，包括步骤：将含二氧化碳的烟气输送至吸收装置中进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体；将所述吸收液输送至电解吸装置的阳极室中进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；对所述气液混合物进行气液分离处理，得二氧化碳气体和分离液；将所述分离液输送至所述电解吸装置的阴极室中，使所述分离液在所述阴极室发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液；将含氨溶液输送至所述吸收装置中再次进行二氧化碳的吸收。本发明提出了一种新的捕集烟气中二氧化碳的体系，在高效净化分离烟气中二氧化碳的前提下，能够显著降低能耗与投入成本、减少氨挥发、并避免吸收剂的降解。

权利要求

1.一种烟气中二氧化碳的捕集方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将含二氧化碳的烟气输送至吸收装置中进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体，其中，所述吸收装置采用含氨溶液对二氧化碳进行吸收处理，所述吸收装置中的含氨溶液包括NH3；

S2，将所述吸收液输送至电解吸装置的阳极室中，所述阳极室的电极采用金属电极，所述金属电极含有与氨配位结合的过渡金属元素，以使所述吸收液在所述阳极室中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；

S3，对所述气液混合物进行气液分离处理，得二氧化碳气体和分离液；将所述分离液输送至所述电解吸装置的阴极室中，使所述分离液在所述阴极室发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液，其中，所述电解吸装置中的所述阴极室和所述阳极室分隔设置；

S4，将所述阴极室的含氨溶液输送至所述吸收装置中进行二氧化碳的吸收。

2.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述吸收搭中的含氨溶液中带有支持电解质。

3.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述吸收装置在所述吸收过程中的运行温度为10‑40℃。

4.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，

2

所述电解吸装置中的运行温度为40‑80℃；所述电解吸装置的电流密度为50‑500A/m。

5.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述过渡金属元素包括锌元素、铜元素、镍元素和银元素中的其中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述阳极室和所述阴极室通过阴离子交换膜相互分隔。

7.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述气液分离处理包括：对所述气液混合物依次进行闪蒸和冷凝；其中，所述闪蒸后得到初始分离液和待冷凝气体，所述冷凝后得到二氧化碳气体和冷凝液；

在所述冷凝后，将所述冷凝液和所述初始分离液混合，得所述分离液。

8.根据权利要求1所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述阴极室的电极与所述阳极室的电极具有相同的所述过渡金属元素；所述阴极室的电极与所述阳极室的电极或者电流方向按预设周期进行互换。

9.根据权利要求1‑8任意一项所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：对所述净化气体进行淋洗，得分离后的氨和所述待排放气体，其中，所述分离后的氨以含氨淋洗液的形式存在。

10.根据权利要求9所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，将经所述分离得到的含氨淋洗液输送至预处理装置中，从而对待输送至所述吸收装置中的所述烟气进行脱硫处理，得脱硫液。

11.根据权利要求10所述的从烟气中捕集二氧化碳的方法，其特征在于，将未达至饱和状态的脱硫液和待输送至所述预处理装置中的含氨淋洗液进行热交换，并在所述热交换后将所述未达至饱和状态的脱硫液输送至所述净化气体的淋洗处对所述净化气体进行淋洗，然后将带有脱硫液的含氨淋洗液输送至所述脱硫装置中。

12.一种获取烟气中二氧化碳的捕集系统，其特征在于，包括吸收装置、电解吸装置、以及气液分离装置；

所述吸收装置的内部具有含氨溶液，所述吸收装置中的含氨溶液包括NH3；所述电解吸装置包括相互分隔的阳极室和阴极室，所述阳极室的电极为金属电极，所述金属电极中含有与氨配位结合的过渡金属元素；

其中，所述吸收装置在接收含二氧化碳的烟气后进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体；

所述阳极室与所述吸收装置的吸收液出口连通设置，使所述吸收液自所述吸收塔的内部输送至所述阳极室中，所述吸收液在所述阳极室中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；

所述气液分离装置与所述阳极室的气液混合物出口连通设置，使所述气液混合物自所述阳极室输送至所述气液分离装置中，从而对所述气液混合物进行分离处理，得二氧化碳气体和分离液；

所述阴极室与所述气液分离装置的分离液出口连通设置，使所述分离液输送至所述阴极室中，所述分离液在所述阴极室中发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液；

所述吸收装置与所述阴极室的含氨溶液出口连通设置，使所述阴极室中的含氨溶液输送至所述吸收装置的内部，所述含氨溶液在所述吸收装置中进行二氧化碳的吸收。

13.根据权利要求12所述的获取烟气中二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述捕集系统还包括氨分离淋洗装置和用于烟气预处理的脱硫装置；

所述氨分离淋洗装置的净化气体入口与所述吸收装置的净化气体出口连通设置，使所述净化气体从所述吸收装置输送至所述氨分离淋洗装置中，并通过所述氨分离淋洗装置将所述净化气体中残存的氨气分离，得含氨淋洗液和待排放气体；

所述脱硫装置的含氨淋洗液入口与所述氨分离淋洗装置的含氨淋洗液出口连通，并且所述氨分离淋洗装置的回流入口与所述脱硫装置的回流出口连通，以使所述分离得到的含氨淋洗液从所述氨分离淋洗装置输送至所述脱硫装置，所述分离得到的含氨淋洗液在与所述烟气中的二氧化硫结合后以脱硫液的形式存在，未达至饱和状态的所述脱硫液从所述脱硫装置回流至所述氨分离淋洗装置中对净化气体进行淋洗，并随所述分离得到的含氨淋洗液从所述氨分离淋洗装置输送至所述脱硫装置中；

所述脱硫装置的排气口与所述吸收装置连通设置，以将脱硫处理后的含二氧化碳的烟气输送至所述吸收装置中。

14.根据权利要求12所述的获取烟气中二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述吸收装置设有吸收区和冷凝区，所述冷凝区和所述吸收区上下设置，且通过隔板相互隔绝，所述隔板允许气体穿过而阻隔液态物质；

其中，所述吸收区开设有供所述烟气进入的烟气入口、以及供所述含氨溶液进入的含氨溶液入口；所述冷凝区开设有排出所述净化气体的净化气体出口、以及排出所述吸收液的吸收液出口；

所述吸收区与所述冷凝区通过输送管路连通，所述输送管路的一端与所述吸收区的底部连通，所述输送管路的另一端与所述冷凝区的上部连通，所述输送管路上安装有降温组件。

15.根据权利要求12所述的获取烟气中二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述气液分离装置包括闪蒸罐和冷凝器；

所述闪蒸罐的气液混合物入口与所述阳极室的气液混合物出口连通设置，所述冷凝器的待冷凝气体入口与所述闪蒸罐的待冷凝气体出口连通，所述闪蒸罐的冷凝液入口与所述冷凝器的冷凝液出口连通，所述阴极室的分离液入口和所述闪蒸罐的分离液出口连通。

16.根据权利要求12‑15任意一项所述的获取烟气中二氧化碳的捕集系统，其特征在于，所述捕集系统还包括第一热交换装置，所述第一热交换装置的冷端入口与所述吸收装置的吸收液出口连通设置，所述第一热交换装置的热端出口与所述阳极室的吸收液入口连通设置，所述第一热交换装置的热端入口与所述阴极室的含氨溶液出口连通设置，所述第一热交换装置的冷端出口与所述吸收装置的含氨溶液入口连通设置；待输送至所述吸收装置中的含氨溶液与待输送至所述阳极室中的吸收液在所述第一热交换装置中进行热交换；

所述吸收装置中排出的吸收液从所述冷端入口进入所述第一热交换装置，从所述热端出口排出所述第一热交换装置；

所述阴极室中排出的含氨溶液从所述热端入口进入所述第一热交换装置，从所述冷端出口排出所述第一热交换装置。

说明书

一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统

技术领域

[0001] 本发明涉及气体净化分离领域，尤其涉及一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统。

背景技术

[0002] 近年来，由温室气体，特别是二氧化碳，而导致的全球变暖，已成为全世界密切关注的问题。但是，截止到目前，二氧化碳所造成的环境问题仍然非常突出，因此，如何对烟气中的二氧化碳进行有效地捕集是目前急需解决的问题。

[0003] 现今，世界上唯一达到商业化运行的燃烧后二氧化碳捕集工艺为热再生胺法捕集工艺，其采用热法碳捕集技术，并采用有机胺为吸收剂。虽然其能对二氧化碳进行有效捕集，但由于其存在能耗高、改建费高的经济制约、以及吸收剂降解的技术制约，此工艺大规模商业化应用在短时间内仍然无法实现，具体解释如下：

[0004] 能耗高：采用热再生胺法捕集工艺，热能消耗使发电厂的发电效率降低18‑30％，热法胺捕集技术的能量消耗主要归因于胺溶剂再生所需的高温热能消耗(120‑150℃)，占总能耗的60％以上；改建费高：为了提供碳捕集工艺所需的蒸汽热能，需对热电厂的蒸汽循环系统进行改造，例如，“边界大坝”胺捕项目花费14亿加元来处理160MW发电站的烟气，其中对电站汽轮机和蒸汽循环系统进行改造，以提取适用于胺再生的蒸汽，就花费5亿加元；吸收剂降解：几乎所有有机胺，包括单乙醇胺、二异丙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺等，几乎都发生了胺的降解(热降解和氧化降解)，并产生各种降解产物，导致吸收剂损失与吸收容量降低，从而极大地提高运维成本。

[0005] 为了解决热再生胺法捕集工艺中存在的问题，目前在相应的示范工程和公开的专利文献中已经出现了基于无机氨的碳捕集技术。例如，授权公告号为CN104107629B的中国发明专利公开了一种烟气二氧化碳捕集系统及捕集方法，其捕集方法基于热法碳捕集，包括：1、二氧化碳捕集阶段；2、氨气检测及回收阶段；3、二氧化碳再生阶段；4、再生二氧化碳浓缩取热阶段；其中，步骤3中的二氧化碳再生阶段包括：将捕集二氧化碳后的富液加热后引入再生塔，在再生塔内发生热解反应，释放出二氧化碳，同时用于捕集二氧化碳的氨水吸收剂得以再生。

[0006] 相对于热再生胺法捕集工艺，虽然该专利能够一定程度上降低能耗和成本，并且，其将无机氨替换为有机氨的方法能够尽量避免产生吸收剂降解的问题。但是，该专利仍然属于一种典型的热法碳捕集方法，其主要包括捕集烟气二氧化碳的吸收塔和利用热能释放二氧化碳的解吸塔，热能供应通常来自工厂或发电站蒸汽。该专利的整体工艺性质决定了其依然会具有高能耗、高投入的特性，另外，由于其采用热法对吸收剂进行再生，还会造成氨的大量挥发，增加了后期对氨回收利用的成本。

[0007] 鉴于此，亟需一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统，以解决或至少缓解上述能耗高、改建费高、氨挥发大、吸收剂降解等的技术缺陷。

发明内容

[0008] 本发明的主要目的是提供一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统，旨在解决现有技术中能耗高、改建费高、氨挥发大、吸收剂降解的问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种烟气中二氧化碳的捕集方法，包括步骤：

[0010] S1，将含二氧化碳的烟气输送至吸收装置中进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体，其中，所述吸收装置采用含氨溶液对二氧化碳进行吸收处理；

[0011] S2，将所述吸收液输送至电解吸装置的阳极室中，所述阳极室的电极采用金属电极，所述金属电极含有与氨配位结合的过渡金属元素，以使所述吸收液在所述阳极室中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；

[0012] S3，对所述气液混合物进行气液分离处理，得二氧化碳气体和分离液；将所述分离液输送至所述电解吸装置的阴极室中，使所述分离液在所述阴极室发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液，其中，所述电解吸装置中的所述阴极室和所述阳极室分隔设置；

[0013] S4，将所述阴极室的含氨溶液输送至所述吸收装置中进行二氧化碳的吸收。

[0014] 进一步，所述吸收搭中的含氨溶液中带有支持电解质。

[0015] 进一步地，所述吸收装置在所述吸收过程中的运行温度为10‑40℃。

[0016] 进一步地，所述电解吸装置中的运行温度为40‑80℃；；所述电解吸装置的电流密2
度为50‑500A/m。

[0017] 进一步地，所述过渡金属元素包括锌元素、铜元素、镍元素和银元素中的其中一种或多种。

[0018] 进一步地，所述阳极室和所述阴极室通过阴离子交换膜相互分隔。

[0019] 进一步地，所述气液分离处理包括：对所述气液混合物依次进行闪蒸和冷凝；其中，所述闪蒸后得到初始分离液和待冷凝气体，所述冷凝后得到二氧化碳气体和冷凝液；

[0020] 在所述冷凝后，将所述冷凝液和所述初始分离液混合，得所述分离液。

[0021] 进一步地，所述阴极室的电极与所述阳极室的电极具有相同的所述过渡金属元素；所述阴极室的电极与所述阳极室的电极或者电流方向按预设周期进行互换。

[0022] 进一步地，所述步骤S1还包括：对所述净化气体进行淋洗，得分离后的氨和所述待排放气体，其中，所述分离后的氨以含氨淋洗液的形式存在。

[0023] 进一步地，将经所述分离得到的含氨淋洗液输送至预处理装置中，从而对待输送至所述吸收装置中的所述烟气进行脱硫处理，得脱硫液。

[0024] 进一步地，将未达至饱和状态的脱硫液和待输送至所述预处理装置中的含氨淋洗液进行热交换，并在所述热交换后将所述未达至饱和状态的脱硫液输送至所述净化气体的淋洗处对所述净化气体进行淋洗，然后将带有脱硫液的含氨淋洗液输送至所述脱硫装置中。

[0025] 本发明还提出了一种获取烟气中二氧化碳的捕集系统，包括吸收装置、电解吸装置、以及气液分离装置；

[0026] 所述吸收装置的内部具有含氨溶液；所述电解吸装置包括相互分隔的阳极室和阴极室，所述阳极室的电极为金属电极，所述金属电极中含有与氨配位结合的过渡金属元素；

[0027] 其中，所述吸收装置在接收含二氧化碳的烟气后进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体；

[0028] 所述阳极室与所述吸收装置的吸收液出口连通设置，使所述吸收液自所述吸收塔的内部输送至所述阳极室中，所述吸收液在所述阳极室中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；

[0029] 所述气液分离装置与所述阳极室的气液混合物出口连通设置，使所述气液混合物自所述阳极室输送至所述气液分离装置中，从而对所述气液混合物进行分离处理，得二氧化碳气体和分离液；

[0030] 所述阴极室与所述气液分离装置的分离液出口连通设置，使所述分离液输送至所述阴极室中，所述分离液在所述阴极室中发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液；

[0031] 所述吸收装置与所述阴极室的含氨溶液出口连通设置，使所述阴极室中的含氨溶液输送至所述吸收装置的内部，所述含氨溶液在所述吸收装置中进行二氧化碳的吸收。

[0032] 进一步地，所述捕集系统还包括氨分离淋洗装置和用于烟气预处理的脱硫装置；

[0033] 所述氨分离淋洗装置的净化气体入口与所述吸收装置的净化气体出口连通设置，使所述净化气体从所述吸收装置输送至所述氨分离淋洗装置中，并通过所述氨分离淋洗装置将所述净化气体中残存的氨气分离，得含氨淋洗液和待排放气体；

[0034] 所述脱硫装置的含氨淋洗液入口与所述氨分离淋洗装置的含氨淋洗液出口连通，并且所述氨分离淋洗装置的回流入口与所述脱硫装置的回流出口连通，以使所述分离得到的含氨淋洗液从所述氨分离淋洗装置输送至所述脱硫装置，所述分离得到的含氨淋洗液在与所述烟气中的二氧化硫结合后以脱硫液的形式存在，未达至饱和状态的所述脱硫液从所述脱硫装置回流至所述氨分离淋洗装置中对净化气体进行淋洗，并随所述分离得到的含氨淋洗液从所述氨分离淋洗装置输送至所述脱硫装置中；

[0035] 所述脱硫装置的排气口与所述吸收装置连通设置，以将脱硫处理后的含二氧化碳的烟气输送至所述吸收装置中。

[0036] 进一步地，所述吸收装置设有吸收区和冷凝区，所述冷凝区和所述吸收区上下设置，且通过隔板相互隔绝，所述隔板允许气体穿过而阻隔液态物质；

[0037] 其中，所述吸收区开设有供所述烟气进入的烟气入口、以及供所述含氨溶液进入的含氨溶液入口；所述冷凝区开设有排出所述净化气体的净化气体出口、以及排出所述吸收液的吸收液出口；

[0038] 所述吸收区与所述冷凝区通过输送管路连通，所述输送管路的一端与所述吸收区的底部连通，所述输送管路的另一端与所述冷凝区的上部连通，所述输送管路上安装有降温组件。

[0039] 进一步地，所述气液分离装置包括闪蒸罐和冷凝器；

[0040] 所述闪蒸罐的气液混合物入口与所述阳极室的气液混合物出口连通设置，所述冷凝器的待冷凝气体入口与所述闪蒸罐的待冷凝气体出口连通，所述闪蒸罐的冷凝液入口与所述冷凝器的冷凝液出口连通，所述阴极室的分离液入口和所述闪蒸罐的分离液出口连通。

[0041] 进一步地，所述捕集系统还包括第一热交换装置，所述第一热交换装置的冷端入口与所述吸收装置的吸收液出口连通设置，所述第一热交换装置的热端出口与所述阳极室的吸收液入口连通设置，所述第一热交换装置的热端入口与所述阴极室的含氨溶液出口连通设置，所述第一热交换装置的冷端出口与所述吸收装置的含氨溶液入口连通设置；待输送至所述吸收装置中的含氨溶液与待输送至所述阳极室中的吸收液在所述第一热交换装置中进行热交换；

[0042] 所述吸收装置中排出的吸收液从所述冷端入口进入所述第一热交换装置，从所述热端出口排出所述第一热交换装置；

[0043] 所述阴极室中排出的含氨溶液从所述热端入口进入所述第一热交换装置，从所述冷端出口排出所述第一热交换装置。

[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0045] 本发明提供了一种新的捕集烟气中二氧化碳的体系，创新传统的热循环碳捕集为能源利用率更高的电循环碳捕集，因此能源效率更高、能耗更低；本发明中的电化学体系能避免使用低压蒸汽，并且，其“即插即用”的灵活性使得该体系最大限度地降低电厂和工厂的改建费，从而降低投资成本；无机氨具有良好的化学稳定性，结合电化学体系较低温运行的特性，极难降解，而且，在氨再生的过程中，其较低温运行的特性与金属配位化学特性相互配合显著减少了氨的挥发，降低了对氨回收使用的难度和成本；在本发明的整个体系中，通过采用含氨溶液在吸收装置中吸收二氧化碳；通过采用与氨配位结合的过渡金属元素作为所述阳极室的电极，可以在所述阳极室中通过电化学溶解的方式将相应的金属离子释放至二氧化碳负载的吸收液中，并通过与氨配位结合的方式解吸二氧化碳，然后通过阴极室电沉积金属离子实现氨再生，确保后续吸收装置中连续二氧化碳捕集过程中的吸收剂供应。除了上述优点，本发明还有助于提高整个体系的循环效率，另外，本发明中的二氧化碳捕集率/脱碳率可达到85％及以上，最终排出的二氧化碳产品的纯度可达到99％及以上。

附图说明

[0046] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

[0047] 图1为本发明一实施例中捕集系统的结构示意图；

[0048] 图2为本发明一实施例中吸收装置的结构示意图；

[0049] 附图标号说明：吸收装置110、吸收区111、冷凝区112、第一热交换装置120、第一热交换装置冷端121、第一热交换装置热端122、阳极室131、阴极室132、阴离子交换膜133、闪蒸罐141、冷凝器142、脱硫装置210、第二热交换装置220、氨分离淋洗装置230、二氧化硫回收装置240。

[0050] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0051] 下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

[0052] 需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0053] 另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

[0054] 并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0055] 本领域技术人员应当知道的是，在本发明的所述输送、运输或运动过程中，可以选用泵送的方式或高低差的方式进行，所述泵送的方式具体可以为通过设置含泵的管路进行物质的输送。

[0056] 为了能够在捕集烟气中二氧化碳的同时，降低能耗、改建费和吸收剂降解，参照图1‑2，本发明提供了一种烟气中二氧化碳的捕集方法，包括步骤：

[0057] S1，将含二氧化碳的烟气输送至吸收装置110中进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体，其中，所述吸收装置110采用含氨溶液对二氧化碳进行吸收处理。所述吸收装置110中的含氨溶液中可以含有支持电解质，所述支持电解质可以为氯化钾、氯化钠、硫酸钠等物质；另外，所述吸收装置110中的含氨溶液中还可加入一些添加剂，所述添加剂可以为四乙基氯化铵、四丙基氯化铵等季氨盐，聚乙二醇、聚丙烯酰胺等合成聚合物，以及十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵等表面活性剂。并且，作为本领域的一种优选，所述吸收装置110在所述吸收过程中的运行温度可以为10‑40℃。

[0058] 需要知道的是，所述烟气的含碳量为5％及以上；所述吸收液是指所述吸收装置110中的含氨溶液吸收了二氧化碳后所得到的高二氧化碳载荷的液体，所述净化气体是指被所述烟气在被脱除二氧化碳后所得到的气体。另外，所述吸收装置110通常可以为二氧化碳吸收塔，作为本领域的常规技术手段，所述吸收装置110一般采用含氨溶液对二氧化碳进行吸收。

[0059] 氨与二氧化碳的结合过程如下所示：

[0060]

[0061]

[0062] 其中，(R1)和(R2)中的CO2(l)代表二氧化碳在被输送至所述吸收装置中后，会进入含氨溶液中进行反应。

[0063] S2，将所述吸收液输送至电解吸装置的阳极室131中，所述阳极室131的电极采用金属电极，所述金属电极含有与氨配位结合的过渡金属元素，以使所述吸收液在所述阳极室131中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；其中，所述气液混合物中的液体成分为低二氧化碳载荷、高金属载荷，主要是因为二氧化碳大部分以气态的形式呈现。还需知道的是，所述电解吸装置中的运行温度为40‑2
80℃，所述电解吸装置的电流密度可以为50‑500A/m。

[0064] 需注意的是，作为对所述与氨配位结合的过渡金属元素的示例，所述与氨配位结合的过渡金属元素包括锌元素、铜元素、镍元素和银元素中的其中一种或多种；进一步地，在具体应用过程中，可以仅以锌元素作为本发明中的所述与氨配位结合的过渡金属元素。

[0065] 所述电解吸装置利用了电化学原理，采用能量利用率高的电化学循环，通过将向所述电解吸装置供电，即可实现对二氧化碳的解吸和氨的再生。所述二氧化碳的解吸具体为：由于所述阳极室131的电极中含有能与氨配位结合的过渡金属元素(Me)，因此，所述阳2+
极室131的电极可产生相应的金属离子(Me )，通过所述金属离子与氨的配位结合，便可使所述吸收液中的二氧化碳解吸出来，从而在确保二氧化碳解吸的前提下，降低了能耗。

[0066] 二氧化碳的解吸过程如下所示：

[0067]

[0068] 其中，(R3)中的Me(s)代表固态的、并且能与氨配位结合的过渡金属元素。

[0069] 需要注意的是，虽然金属离子与氨产生了配位结合，生成了金属/氨配位化合物，但是在后续的步骤S3中，还可以通过电沉积作用，使所述金属/氨配位化合物在阴极室132转换为沉积金属和氨，并且，所述沉积金属会附着在所述阴极室132的电极上，所述氨会分散在阴极室132内的溶液中，并以含氨溶液的形式存在。

[0070] S3，对所述气液混合物进行气液分离处理，得二氧化碳气体和分离液；将所述分离液输送至所述电解吸装置的阴极室132中，使所述分离液在所述阴极室132发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液，另外，需注意的是，所述阴极室132和所述阳极室131分隔设置，以防所述阴极室132和所述阳极室131互相影响。进一步地，所述阳极室131和所述阴极室132可以通过阴离子交换膜133相互分隔，以避免阳离子在所述阴极室132和所述阳极室131之间运动。

[0071] 应当知道的是，所述含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物需要及时进行所述气液分离处理，以将二氧化碳从溶液再分离出来，而将二氧化碳从溶液中分离出2+
来的过程中，由于氨已经与相应的金属离子(Me )配位结合，因此，气态的所述二氧化碳能够较为容易地从溶液中被分离出来。

[0072] 作为一种可选的方式，所述气液分离处理包括：对所述气液混合物依次进行闪蒸和冷凝；其中，所述闪蒸后得到初始分离液和待冷凝气体，所述冷凝后得到二氧化碳气体和冷凝液。需注意的是，所述闪蒸可以在常规的密封容器中进行，所述闪蒸的过程中，仅需将所述气液混合物输送至所述密封容器中，然后将所述气液混合物中的气态物质(待冷凝气体)从所述密封容器的上部开口排出，并输送至冷凝器中进行冷凝；而且，在所述闪蒸的过程中，并不需要升温，仅需将二氧化碳分离排出即可；在所述冷凝的过程中，由于所述待冷凝气体中存在部分挥发氨与水汽，因此，可以通过所述冷凝将所述含挥发氨与水汽从所述待冷凝气体中协同分离处理。

[0073] 另外，在所述冷凝后，需将所述冷凝液和所述初始分离液混合，从而得所述分离液，所述分离液具体可以通过将所述冷凝液输送至所述初始分离液的存放处的方式得到。

[0074] 当所述二氧化碳被分离后会产生所述分离液，当所述分离液被输送至所述阴极室132后，需要借助所述电解吸装置的所述阴极室132对氨进行再生、以及对金属离子进行回收。

[0075] 所述电沉积作用的过程可以参照下式理解：

[0076]

[0077] 其中，(R4)中的Me(s)代表固态的、分离出来的、且能与氨配位结合的过渡金属元素。

[0078] S4，将所述阴极室132中的含氨溶液输送至所述吸收装置110中进行二氧化碳的吸收，以实现完整的循序。

[0079] 为了能够对氨进行循环使用，需将所述阴极室132中产生的氨随溶液一起输送至所述吸收装置110中进行二氧化碳的吸收，从而使整个体系构成一个完整的循环。而且，由于所述沉积金属会附着在所述阴极室132的电极上，因此，所述阴极室132中的含氨溶液为低二氧化碳载荷和低金属载荷。

[0080] 上述实施方式中的二氧化碳捕集率/脱碳率可达到85％及以上，最终排出的二氧化碳产品的纯度可达到99％及以上。

[0081] 上述实施方式的核心思路为：以氨为二氧化碳吸收剂、然后采用能够与氨配位结合的过渡金属元素作为二氧化碳解吸的电化学介质、并通过电化学实现氨再生和金属沉积。具体地，在整个体系中，氨在吸收装置110中吸收二氧化碳；与氨配位结合的过渡金属元素在阳极室131通过电化学溶解至二氧化碳负载的吸收液中，并通过与氨配位结合的方式解吸二氧化碳，然后通过阴极室132电沉积金属离子实现氨再生，确保后续吸收装置110中连续二氧化碳捕集过程中的吸收剂供应。由于上述实施方式采用能量利用率高的电化学循环，并通过恰到好处的配位作用，既能保证对于二氧化碳的解吸效果，又能保证金属/氨配位化合物的配位键断裂，实现氨的循环使用和沉积金属的回收，使本方法具有低的能耗需求与低的运营成本。

[0082] 作为本发明的一个优选方案，为了提高实际应用过程中的可操作性，在上述各实施方式的基础上，所述阴极室132的电极与所述阳极室131的电极可以具有相同的所述过渡金属元素，例如，所述阴极室132的电极与所述阳极室131的电极均含有锌元素。并且，所述阴极室132的电极与所述阳极室131的电极或者电流方向按预设周期进行互换，从而保证所述电解吸装置的持续使用。

[0083] 作为上述各实施方式的补充，为了能够将所述净化气体中携带的氨进行回收，所述步骤S1还包括：对所述净化气体进行淋洗，得分离后的氨和所述待排放气体，其中，所述分离后的氨以含氨淋洗液的形式存在。进一步地，在对所述净化气体进行淋洗后，可以将经所述分离得到的含氨淋洗液输送至预处理装置中，从而对待输送至吸收装置110中的所述烟气进行脱硫处理，得脱硫液；其中，所述预处理装置可以为脱硫装置210。

[0084] 另外，还可以将未达至饱和状态的脱硫液和待输送至所述预处理装置中的含氨淋洗液进行热交换，并在所述热交换后将所述未达至饱和状态的脱硫液输送至所述净化气体的淋洗处对所述净化气体进行淋洗，然后将带有脱硫液的含氨淋洗液输送至所述脱硫装置210中。需知道的是，所述净化气体可以采用循环流动的脱硫液进行淋洗，也可以采用外部补充的水进行淋洗，当然，也可以采用脱硫也和外部补充的水共同对所述净化气体进行淋洗。

[0085] 参照图1‑2，为了便于上述各实施方式中捕集方法的开展，本发明还提供了一种获取烟气中二氧化碳的捕集系统，包括吸收装置110、电解吸装置、以及气液分离装置；需知道的是，所述吸收装置110用于对烟气中的二氧化碳进行吸收；所述电解吸装置用于对二氧化碳进行解吸、以及实现相应金属的回收和氨的再生；所述气液分离装置用于将二氧化碳从液体中分离。

[0086] 所述吸收装置110的内部含有可以吸收二氧化碳的含氨溶液；所述电解吸装置包括相互分隔的阳极室131和阴极室132，所述电解吸装置通常带有供电机构，所述阳极室131和所述阴极室132可以通过阴离子交换膜133分隔设置，所述阳极室131的电极为金属电极，所述金属电极中含有与氨配位结合的过渡金属元素，进一步地，所述与氨配位结合的过渡金属元素包括锌元素、铜元素、镍元素和银元素中的其中一种或多种；在具体应用过程中，可以仅以锌元素作为本发明中的所述与氨配位结合的过渡金属元素。

[0087] 其中，所述吸收装置110在接收含二氧化碳的烟气后进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体；含二氧化碳的烟气通过所述吸收装置110上的烟气入口进入，并在所述吸收装置110进行所述二氧化碳的吸收后，所述吸收液从所述吸收装置110的吸收液出口排出，所述净化气体从所述吸收装置110的净化气体出口排出，通常情况下，所述净化气体出口可以开设于所述吸收装置110的顶部。

[0088] 所述阳极室131与所述吸收装置110吸收液出口连通设置，使所述吸收液自所述吸收塔的内部输送至所述阳极室131中，所述吸收液在所述阳极室131中的所述金属电极的作用下进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；具体地，所述阳极室131开设有吸收液进口，所述阳极室131的吸收液进口和所述吸收装置110的出口连通设置，以完成所述吸收液的输送。

[0089] 所述气液分离装置与所述阳极室131的气液混合物出口连通设置，使所述气液混合物自所述阳极室131输送至所述气液分离装置中，从而对所述气液混合物进行分离处理，得纯净的二氧化碳气体和分离液；具体的，所述气液分离装置开设有气液混合物入口和二氧化碳出口，所述气液分离装置的所述气液混合物入口和所述阳极室131的气液混合物出口连通设置，以完成所述气液混合物的输送，所述二氧化碳从所述气液分离装置的所述二氧化碳出口排出。

[0090] 所述阴极室132与所述气液分离装置的分离液出口连通设置，使所述分离液输送至所述阴极室132中，所述分离液在所述阴极室132中发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液；具体地，所述阴极室132开设有分离液入口，所述阴极室132的所述分离液入口和所述气液分离装置的分离液出口连通，以完成所述分离液的输送。

[0091] 所述吸收装置110与所述阴极室132的含氨溶液出口连通设置，使所述阴极室132中的含氨溶液输送至所述吸收装置110的内部，所述含氨溶液在所述吸收装置110中进行二氧化碳的吸收。具体地，所述吸收装置110还开设有含氨溶液入口，所述吸收装置110的含氨溶液入口与所述阴极室132的含氨溶液出口连通，以完成所述含氨溶液的输送；另外，需知道的是，所述吸收装置110上还可以开设补液口，以实现定期对所述吸收装置110的补液操作。

[0092] 作为上述各实施方式的一个优选方案，所述捕集系统还包括氨分离淋洗装置230和用于烟气预处理的脱硫装置210，所述脱硫装置210中通常带有含氨溶液；并且，经实际运行，所述脱硫装置210的氨回收率可达到99％以上，SO2回收率可达到95％以上。

[0093] 所述氨分离淋洗装置230与所述吸收装置110的净化气体出口连通设置，使所述净化气体从所述吸收装置110输送至所述氨分离淋洗装置230中，并通过所述氨分离淋洗装置230将所述净化气体中残存的氨气分离，得含氨淋洗液和待排放气体；具体地，所述氨分离淋洗装置230的顶部开设有待排放气体出口，所述氨分离淋洗装置230的上部开设有入水口，所述氨分离淋洗装置230的下部开设有净化气体入口，通过水淋洗的方式，实现对残存的氨气分离回收。

[0094] 所述氨分离淋洗装置230在底部还开设有含氨溶液出口，所述氨分离淋洗装置230在上部还开设有回流入口，所述回流入口的高度低于所述入水口的高度，所述脱硫装置210上开设有含氨溶液入口和回流出口。所述脱硫装置210的含氨淋洗液入口与所述氨分离淋洗装置230的含氨淋洗液出口连通，并且所述氨分离淋洗装置230的回流入口与所述脱硫装置210的回流出口连通，以使所述分离后的氨以含氨淋洗液的形式从所述氨分离淋洗装置230输送至所述脱硫装置210，所述分离得到的氨在与所述烟气中的二氧化硫结合后以脱硫液的形式存在，未达至饱和状态的脱硫液从所述脱硫装置210回流至所述氨分离淋洗装置
230中对净化气体进行淋洗，并随所述分离得到的含氨淋洗液从所述氨分离淋洗装置230输送至所述脱硫装置210中，构成循环回路。

[0095] 需注意的是，当脱硫液达到饱和时，可以将所述除硫装置中的液态物质输送至二氧化硫回收装置240中进行处理，得二氧化硫的利用物，如：所述二氧化硫的利用物可以为硫酸氨化肥产品。

[0096] 另外，所述脱硫装置210的排气口与所述吸收装置110连通设置，具体地，所述脱硫装置210的所述排气口可以与所述吸收装置110的所述烟气入口连通，以将脱硫处理后的含二氧化碳的烟气输送至所述吸收装置110中，需知道的是，所述脱硫装置210可以对含二氧化碳的烟气进行预处理，并在所述预处理脱硫后，由所述脱硫装置210输送至所述吸收装置110中进行二氧化碳的吸收。

[0097] 作为上述各实施方式的另一个优选方案，参照图2所示，所述吸收装置110设有吸收区111和冷凝区112，所述冷凝区112和所述吸收区111上下设置，且通过隔板相互隔绝，所述隔板允许气体穿过而阻隔液态物质，所述隔板可以是一种薄膜隔板，所述薄膜隔板的材质可以为PTFE薄膜，优选地，所述薄膜隔板的材质可以是Teflon的PTFE薄膜。

[0098] 其中，所述吸收区111开设有供所述烟气进入的烟气入口、供所述含氨溶液进入的含氨溶液入口；所述冷凝区112开设有排出所述净化气体的净化气体出口、以及排出所述吸收液的吸收液出口。具体地，在所述吸收装置110中，烟气入口可以开设于所述吸收区111的下部，含氨溶液入口可以开设于所述吸收区111的上部，所述净化气体出口可以开设于所述冷凝区112的顶部，所述吸收液出口可以开设于所述冷凝区112的下部。

[0099] 所述吸收区111与所述冷凝区112通过输送管路连通设置，所述输送管路的一端与所述吸收区111的底部连通，所述输送管路的另一端与所述冷凝区112的上部连通，所述输送管路上安装有降温组件，具体地，所述吸收区111与所述管路的连通处可以位于所述吸收区111的底部，所述冷凝区112与所述管路的连通处可以位于所述冷凝区112的上部，且低于所述净化气体的高度位置。

[0100] 具体地，含二氧化碳的烟气通过所述烟气入口进入所述吸收区111，所述含氨溶液通过所述含氨溶液入口进入所述吸收区111，并在所述吸收区111内对二氧化碳进行吸收。当所述含氨溶液对二氧化碳进行吸收后，随所述管路输送至所述冷凝区112，并且，吸收后得到的净化气体从所述净化气体出口排出，吸收二氧化碳后得到的吸收液从所述吸收液出口排出。需注意的是，由于所述管路上安装有降温组件，因此，能够使氨存在于溶液当中，从而避免氨的挥发，保证了氨的循环使用。

[0101] 为了能够对所述气液混合物进行分离，并降低氨的损耗，所述气液分离装置包括闪蒸罐141和冷凝器142，所述闪蒸罐141的气液混合物入口与所述阳极室131的气液混合物出口连通设置，所述冷凝器142的待冷凝气体入口与所述闪蒸罐141的待冷凝气体出口连通，所述闪蒸罐141的冷凝液入口与所述冷凝器142的冷凝液出口连通，所述阴极室132的分离液入口和所述闪蒸罐141的分离液出口连通，所述分离液为初始分离液和所述冷凝液的混合物，所述初始分离液位为所述闪蒸罐141中闪蒸得到的液体物质，所述冷凝液为所述冷凝器142中冷凝得到的液态物质；另外，所述冷凝器142上还开设有二氧化碳出口，所述二氧化碳出口可以位于所述冷凝器142的顶部。

[0102] 为了提高热利用率，所述捕集系统还包括第一热交换装置120，所述第一热交换装置120具有冷端和热端，在图1中可分别称之为第一热交换装置热端122和第一热交换装置冷端121，所述第一热交换装置120的冷端入口与所述吸收装置110的吸收液出口连通设置，所述第一热交换装置120的热端出口与所述阳极室131的吸收液入口连通设置，所述第一热交换装置120的热端入口与所述阴极室132的含氨溶液出口连通设置，所述第一热交换装置120的冷端出口与所述吸收装置110的含氨溶液入口连通设置；待输送至所述吸收装置110中的含氨溶液与待输送至所述阳极室131中的所述吸收液在所述第一热交换装置120中进行热交换。

[0103] 所述吸收装置110中排出的吸收液从所述冷端入口进入所述第一热交换装置120，从所述热端出口排出所述第一热交换装置120；所述阴极室132中排出的含氨溶液从所述热端入口进入所述第一热交换装置120，从所述冷端出口排出所述第一热交换装置120。

[0104] 本领域技术人员应当知道的是，所述含氨溶液与所述吸收液仅进行热交换，将所述含氨溶液的热量传递给所述吸收液，所述含氨溶液和所述吸收液在所述第一热交换装置120中相互隔绝。所述第一热交换装置120的冷端出口与所述吸收装置110的含氨溶液入口之间的输送通道用于向所述吸收装置110输送所述含氨溶液，且该输送通道上可以安装降温组件；所述第一交换装置的热端出口与所述阳极室131的吸收液入口之间的输送通道用于向所述阳极室131输送所述吸收液，且该输送通道上可以安装升温组件。

[0105] 本领域技术人员需知道的是，当所述捕集系统包括氨分离淋洗装置230和脱硫装置210时，所述含氨淋洗液和所述脱硫液也可以进行热交换，所述含氨淋洗液和所述脱硫液的热交换通过第二热交换装置220进行，用于将所述脱硫液的热量传递给所述含氨淋洗液。另外，所述含氨淋洗液在进行热交换后，在被输送至所述脱硫装置210的过程中，还可通过升温组件进行继续加热，以促进所述脱硫装置210中的脱硫处理；所述脱离液在进行热交换后，在被输送至所述氨分离淋洗装置230的过程中，可以用降温组件进行继续降温。

[0106] 本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。