[實用新型]一種微波加熱輔助解吸過程的變溫吸附碳捕集系統

有效

• 申請號: 201821611440.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN209348357U
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 鄧帥;周楊洲;趙力;徐耀鋒;何俊南;連亞暉;李雙俊;劉博文
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本實用新型公開了一種微波加熱輔助解吸過程的變溫吸附碳捕集系統，包括變溫吸附碳捕集單元、微波解吸單元以及冷卻單元；所述碳捕集單元包括空壓機、兩個電控閥、兩個吸附塔和一個四通換向閥；所述微波解吸單元包括分別設置在兩個吸附塔上的微波加熱裝置；兩個吸附塔均包裹有保溫層；所述冷卻單元由冷卻塔、水泵、電控三通閥構成；微波解吸單元為變溫吸附碳捕集單元提供解吸過程所需的熱量，其具有加熱速度快、能源利用率高的優勢；本實用新型吸附溫度為20℃?35℃，脫附溫度為110℃?130℃，保證了沸石13X吸附能力的最大化；采用兩個或多個反應塔的循環模式能夠確保變溫吸附碳捕集過程的連續性，提高二氧化碳捕集速率，有利于工業生產。

技術領域

本實用新型涉及一種微波輔助脫附碳捕集技術領域，具體涉及到一種微波加熱輔助解吸過程的變溫吸附碳捕集系統。

背景技術

根據美國國家海洋和大氣管理局設在夏威夷的冒納羅亞火山溫室氣體監測站觀測，2017年9月大氣中二氧化碳平均濃度達到403.38ppm，比去年同期平均濃度增加2.35ppm。盡管與燃燒化石燃料有關的法規和指南越來越多，以及包括太陽能和風力發電在內的低碳技術的得到迅速發展，但是大氣中二氧化碳的濃度仍然以驚人的速度攀升。聯合國的一份新報告顯示，去年全球碳排放的量達到了近三百萬年的最高值。為了緩解溫室效應的影響，降低大氣中溫室氣體的含量迫在眉睫。由于空氣中二氧化碳濃度較低，直接從空氣中捕集二氧化碳非常低效，故控制大型二氧化碳排放源如電廠、水泥廠和冶煉廠等地的二氧化碳排放至關重要。目前，從燃煤電廠煙氣中捕集二氧化碳已經成為了一種緩解溫室效應的重要方式。

目前，主流的碳捕集方法有三種，包括吸收法碳捕集、吸附法碳捕集、膜分離法碳捕集。其中，吸附法具備工藝流程簡單、能耗低設備簡單、易實現自動化操作以及不用考慮腐蝕性問題等優勢，非常具有前景。吸附法碳捕集主要包括變溫吸附、變壓吸附和變電吸附三種方式，其中變溫吸附過程簡單，適合分布式碳捕集系統，但是其捕集二氧化碳的生產率較低，本實用新型通過微波裝置和冷卻裝置大大縮短了吸附循環的耗時，提高了生產率。

與常規的加熱再生方式相比，微波加熱技術具備很多優勢。微波加熱可對吸附材料里外一起加熱，加熱極快，瞬時達到高溫，熱損耗小、熱效率高，可大量節省能量；微波加熱加熱均勻，微波場中溫度梯度極小，故熱效率高；由于微波可以透射到吸附材料內部進行加熱，物料的溫升不依靠熱傳導，不再由物料表面向里層傳熱，所以，吸附材料的升溫速率很快，采用微波加熱法可以很快的達到解吸所需要的溫度；此外，相對于常規加熱，微波加熱法設備的占地面積更小，且更有利于實現高自動化的控制方式。

一方面，部分實用新型者主要以開發新型的吸附劑材料來進行創新。如公開號為CN105664850A的專利提供的一種高性能碳基二氧化碳吸附材料的制備方法，通過引入強金屬性金屬陽離子摻雜碳材料，從而獲得在低壓下對二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料，其制備方法簡便、易于放大，具有很好的普適性。還有如公開號為CN106378091A的專利提出了一種用氮摻雜的碳納米纖維吸附材料的二氧化碳吸附劑，所獲得的碳納米纖維吸附材料對二氧化碳具有較好的吸附容量、較高的選擇性及循環穩定性，所制備的碳納米纖維具有良好的柔性和機械強度，可操作性強，可滿足不同排放場所的二氧化碳捕集需要。以上的申請專利，只是針對碳捕集過程使用的吸附劑的品種進行開發，并沒有涉及到變溫吸附過程使用的對吸附劑的加熱方法，和系統層面上的描述創新，不存在工藝上的創新，且吸附過程的解吸的加熱時間過長的確定并沒有克服。