[發明專利]一種快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統及方法

在審

• 申請號: 202011033932.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112169538A
• 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

1.一種快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于：所述快速變溫吸附轉輪式煙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、再生區以及冷卻區，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，冷卻氣體流經的區域為冷卻區，所述吸附區、再生區以及冷卻區沿轉輪的中心軸均勻分布，所述吸附區、再生區均以及冷卻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；所述吸附氣體為煙氣；

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；

冷卻流路，冷卻氣體在冷卻流路內沿第二方向流動，其中，冷卻氣體進口設于冷卻區內，冷卻流路的冷卻氣體出口與環境連接；所述冷卻氣體為空氣。

2.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統統，其特征在于，所述快速變溫吸附轉輪式煙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。

3.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，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流路出口之間。

4.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，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；

所述冷卻流路上設有冷卻風機，所述冷卻風機設于轉輪與冷卻流路出口之間。

5.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，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，所述冷卻流路上設有冷卻風機時，所述吸附風機與再生風機、冷卻風機位于所述轉輪的不同側，所述再生風機與冷卻風機位于所述轉輪的同側。

6.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，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。

7.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，所選二氧化碳吸附劑包括以下：胺功能化的介孔硅、胺功能化的樹脂、金屬有機框架材料或胺功能化的金屬有機框架材料中的一種或多種。

8.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，當所述轉輪每轉1周，所述吸附區上的二氧化碳吸附劑的吸附量達到自身飽和吸附量的二分之一以上，且再生區域內的二氧化碳吸附劑內解吸活化，所述轉輪轉速設置為r/min。

9.根據權利要求1所述的快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統，其特征在于，所述吸附區、再生區以及冷卻區呈扇形；其中，所述吸附區的圓心角為180°；所述再生區的圓心角為90°；所述冷卻區的圓心角為90。

10.一種快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集方法采用如權利要求1-9中任意一項所述快速變溫吸附轉輪式煙氣二氧化碳捕集系統進行二氧化碳采集，其包括以下步驟：

吸附過程：所述轉輪的吸附區對流過其區域內的吸附氣體中的二氧化碳氣體進行吸附，吸附后的吸附氣體送至外界環境；

再生過程：再生區內的二氧化碳吸附劑通過與再生氣體的熱交換，使得其所吸附的二氧化碳氣體釋放，以達到再生區內的二氧化碳吸附劑再生；

冷卻過程：冷卻區內的二氧化碳吸附劑通過與冷卻氣體的熱交換，使其溫度降低，吸附劑在進入吸附區之前達到對煙氣吸附量較大的狀態；

上述吸附、再生以及冷卻過程中，轉輪持續轉動，以此使得轉輪上的二氧化碳吸附劑在吸附區、再生區以及冷卻區之間交替使用，從而實現連續的吸附-解吸-冷卻循環過程。