[發明專利]一種快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統及方法

在審

• 申請號: 202011032726.5
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112169537A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 吳俊曄;葛天舒;朱炫燦;楊凡
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01D53/06
• 分類號: B01D53/06;C01B32/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提公開了一種快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統，所述快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統包括：轉輪；吸附流路以及再生流路，再生氣體在再生流路內沿與第一方向相反的第二方向流動，其中，再生氣體為水蒸氣發生器加熱產生的水蒸氣，加熱后的再生氣體流經轉輪的再生區后進入冷凝器內被冷凝，冷凝得到液體為冷凝水，所述冷凝水經冷凝管路流入水蒸氣發生器內，冷凝分離得到的氣體為收集的二氧化碳氣體。此外，本發明還公開了快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集方法。本發明實現了空氣中二氧化碳的直接、快速捕集，且使用負壓蒸汽再生吸附劑，有效地降低了系統能耗。

技術領域

本發明涉及一種二氧化碳捕集系統及其運行方法，特別是一種變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統及其方法。

背景技術

近年來，化石燃料的大量燃燒使空氣中二氧化碳濃度不斷升高，導致全球變暖問題日益嚴重。全球人口數量的增加提高了人們對能源的需求，未來幾十年內化石燃料的仍將是社會發展的主要能量來源。傳統的碳捕集模式，例如從大型點源進行燃燒前捕集和燃燒后捕集可以減緩大氣二氧化碳濃度的升高，但是只有直接從空氣中捕集二氧化碳才是真正能降低空氣中二氧化碳濃度的“負碳技術”。

現有的二氧化碳捕集分離方法包括溶液吸收法、固體吸附法、膜分離法等，其中吸收法應用最廣，但吸收介質再生能耗較高。而吸附法由于其較好的環保性、經濟性受到人們的關注。傳統的二氧化碳吸附裝置多采用固定床、轉環或流化床形式，捕集對象多為二氧化碳濃度為10％-30％的化石燃料燃燒后氣體。捕集裝置的循環運行方法包括變壓吸附、變溫吸附、變濕吸附等。對于固定床形式的捕集裝置，由于吸附與再生需要獨立進行，其無法實現單個固定床的連續吸附-再生過程。

轉輪式的二氧化碳分離裝置可以通過轉輪的轉動使吸附區與再生區產生位移，從而在一套裝置上實現吸附與再生的連續處理。現有的轉輪式二氧化碳吸附裝置的處理氣多為電廠煙氣，目前尚缺乏對于空氣中二氧化碳進行直接快速捕集轉輪式系統的研究和報道。

發明內容

針對本領域中二氧化碳捕集技術的缺陷，本發明提供一種快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統及方法，以實現對空氣中二氧化碳的快速捕集。

為了實現上述目的，本發明提出一種快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統，所述快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統包括：

轉輪，根據流經氣體的不同，所述轉輪劃分為吸附區和再生區，其中，吸附氣體流經的區域為吸附區，再生氣體流經的區域為再生區，所述吸附區與再生區沿轉輪的中心軸對稱分布，所述吸附區與再生區均設有二氧化碳吸附劑；

吸附流路，吸附氣體在吸附流路內沿第一方向流動，其中，吸附流路的吸附氣體進口設于所述吸附區內，吸附流路的吸附氣體出口與環境連接；所述吸附氣體為空氣；

再生流路，再生氣體在再生流路內沿與第一方向相反的第二方向流動，其中，再生氣體為水蒸氣發生器加熱產生的水蒸氣，再生氣體從水蒸氣發生器流出，接著流經轉輪的再生區后進入冷凝器內被冷凝，冷凝得到液體為冷凝水，所述冷凝水經冷凝管路流入水蒸氣發生器內，冷凝分離得到的氣體為收集的二氧化碳氣體。

優選地，所述快速變溫吸附轉輪式直接空氣二氧化碳捕集系統還包括：電動機，所述電動機驅動轉輪轉動。

所述轉動可以為勻速轉動，也可以變速轉動。

優選地，所述吸附流路上設有吸附風機，所述吸附風機設于轉輪與吸附氣體出口之間。

優選地，所述再生流路上設有再生風機，所述再生風機設于所述冷凝器與轉輪之間。

優選地，當所述吸附流路上設有吸附風機，所述再生流路上設有再生風機時，所述吸附風機與再生風機分別位于所述轉輪的不同側。

優選地，所述再生流路上還有冷凝水泵，所述冷凝水泵控制冷凝水的流動路徑。