[發明專利]基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統和方法

在審

• 申請號: 202310040321.3
• 申請日: 2023-01-12
• 公開（公告）號: CN115999308A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 方朝君;孔凡海;姚嘯林;鮑強;王樂樂;姚燕;楊曉寧;馬云龍;王凱;羅彥佩
• 申請（專利權）人: 蘇州西熱節能環保技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 王會

1.基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，包括：

吸附反應器系統，所述吸附反應器系統用于吸附空氣中的CO₂或進行解吸附；

蒸汽發生器及疏水回收系統，所述蒸汽發生器及疏水回收系統與吸附反應器系統相連，用于為吸附反應器系統提供熱源；

再生冷卻除水系統，所述再生冷卻除水系統與吸附反應器系統和蒸汽發生器及疏水回收系統相連；

當需要吸附空氣中的CO₂時，空氣進入吸附反應器系統進行碳吸附后排入大氣；

當需要解吸附時，通過蒸汽發生器及疏水回收系統為吸附反應器系統提供熱源，升高吸附反應器系統內的吸附劑模塊所在區域的溫度，啟動再生冷卻除水系統，產生微負壓環境，進而將吸附的CO₂解吸出來。

2.根據權利要求1所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，還包括太陽能發電與儲能系統，所述太陽能發電與儲能系統與蒸汽發生器及疏水回收系統相連，用于為蒸汽發生器及疏水回收系統提供電能。

3.根據權利要求2所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述太陽能發電與儲能系統包括光伏組件方陣、控制器和儲能電池，所述光伏組件方陣與儲能電池相連，所述儲能電池與控制器相連并受其控制，所述儲能電池與蒸汽發生器及疏水回收系統的電蒸汽發生器相連并為其供電。

4.根據權利要求1所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述吸附反應器系統包括直接空氣碳捕集塔，所述直接空氣碳捕集塔下部設置有空氣進氣風道，所述直接空氣碳捕集塔內部下方設置有若干個進氣導流板，所述直接空氣碳捕集塔內部且位于進氣導流板上方設置有進氣局部網，所述直接空氣碳捕集塔內部且位于進氣局部網上方設置有若干個散熱翅片和若干個吸附劑模塊，所述直接空氣碳捕集塔與蒸汽發生器及疏水回收系統的電蒸汽發生器相連，所述直接空氣碳捕集塔上部外側設置有脫碳出氣風道擋板門與CO₂出氣風道擋板門，所述脫碳出氣風道擋板門與脫碳出氣風道相連通，所述CO₂出氣風道擋板門與CO₂出氣風道相連通再連通再生冷卻除水系統，所述脫碳出氣風道擋板門與CO₂出氣風道擋板門不同時打開，所述即脫碳出氣風道上設置有CO₂非分散紅外分析儀，根據CO₂非分散紅外分析儀檢測的CO₂濃度數值決定進行碳吸附或解吸附，當需要進行碳吸附時，脫碳出氣風道擋板門打開，CO₂出氣風道擋板門關閉，當需要解吸附時，脫碳出氣風道擋板門關閉，CO₂出氣風道擋板門打開。

5.根據權利要求4所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述吸附劑模塊與散熱翅片相間布置，為間接換熱方式。

6.根據權利要求4所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述吸附劑模塊呈矩陣式布置，所述吸附劑模塊的層數設置為2～5層，每個吸附劑模塊含有50～200片MOFs吸附劑薄板，MOFs吸附劑薄板之間的間隙為空氣流通通道，空氣在流通MOFs吸附劑薄板表面時其中的CO₂被吸附下來。

7.根據權利要求1所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述蒸汽發生器及疏水回收系統包括電蒸汽發生器、散熱翅片、疏水箱和疏水回流泵，所述電蒸汽發生器下部設置有事故排水管，所述電蒸汽發生器通過事故排水管與疏水箱入口相連通，所述疏水箱出口通過回流管及其上設置的疏水回流泵與電蒸汽發生器相連通，所述電蒸汽發生器上部設置有補充水進水管，所述散熱翅片設置有若干個并設置于吸附反應器系統的直接空氣碳捕集塔內部。

8.根據權利要求7所述的基于MOFs吸附劑的直接空氣碳捕集及利用系統，其特征在于，所述電蒸汽發生器的額定出汽壓力為0.3MPa～0.6MPa，額定出氣溫度為120℃～145℃。