[发明专利]用于捕获CO2的吸附衬底及形成该衬底的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求2011年9月15日提交的美国申请系列第13/233,438号的优先权权益，且基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。

背景技术

领域

本说明书总体涉及从工艺气体流捕获CO₂的衬底，更具体地涉及用于从工艺气体流捕获CO₂的通过共挤塑吸附细丝制成的吸附衬底及其制造方法，该共挤塑吸附细丝包括多个穿通通道。

技术背景

CO₂是已经与全球变暖关联的温室气体。CO₂是各种工业过程的副产品，如燃煤发电厂、天然气净化、油回收系统等。从环保的角度看，碳交易和将来的从烟道气体和其他CO₂点源的碳排放的法规是提高CO₂捕获技术的效率的经济驱动。

目前正使用和/或开发各种技术来提高从工艺气体流捕获CO₂。这些技术例如包括，液态胺（MEA或KS-1）工艺、冷冻氨工艺和气体膜。虽然对于从工艺气体流移除CO₂来说，这些技术中每种都是有效的，但每种技术还具有缺点。例如，胺工艺具有相关的反应器腐蚀问题、高资金成本并被认为是非常能量密集型操作。冷冻氨工艺仍处于早期发展阶段，且该工艺的商业可行性尚不清楚。冷冻氨工艺的一些可能挑战包括氨的挥发性和氨的来自如SO_x和NO_x的气态污染物的潜在污染。目前采用各种气体膜技术来从工艺气体流中除去CO₂。然而，利用气体膜技术的工艺需要多个阶段和/或再循环，以达到CO₂分离所需的量。这些多个阶段和/或再循环显著增加了CO₂回收过程的复杂性，以及增加了与该工艺有关的能量消耗和成本。气体膜技术也通常需要高压力和相关的空间约束，这使得这项技术很难在有限空间内安装，如海上平台。

因此，存在着可用于从工艺气体流回收CO₂的替代方法和设备的需求。

发明内容

根据各实施例，形成用于捕获CO₂的吸附衬底的方法可包括由用于从气体流吸附CO₂的吸附材料形成多个基质杆和由支撑材料形成多个通道杆。然后可以共挤出所述多个基质杆和所述多个通道杆，以形成多根吸附细丝，所述多根吸附细丝包含吸附材料基质，支撑材料通道定位在该吸附材料基质中，从而各支撑材料通道沿所述多根吸附细丝中每根的轴向延伸。然后可堆叠所述多根吸附细丝以形成细丝组件，其中所述多根吸附细丝轴向对齐。接下来，所述细丝组件的所述多根吸附细丝可以彼此粘合以形成吸附衬底。

根据其它实施例，形成用于捕获CO₂的吸附衬底的方法可包括形成塑化基质材料配料和形成塑化临时材料配料，所述塑化基质材料配料包括用于从气体流吸附CO₂的吸附材料。然后可共挤出所述塑化基质材料配料和所述塑化临时材料配料以形成多根吸附细丝，所述多根吸附细丝包含吸附材料基质，所述吸附材料基质具有沿所述多根吸附细丝中每根的轴向延伸的临时材料通道。然后可堆叠所述多根吸附细丝以形成细丝组件，使得所述多根吸附细丝在细丝组件中轴向对齐。该细丝组件可以被径向压缩。接下来，可从该细丝组件移除该临时材料，以在所述多根吸附细丝每根中形成多个穿通通道。该细丝组件可被加热以将所述多根吸附细丝彼此粘合以形成吸附衬底。

根据其它实施例，用于捕获CO₂的吸附衬底可包括多根吸附细丝。所述多根吸附细丝每根吸附细丝可包括吸附材料基质，多个穿通通道形成在所述吸附材料基质中，使得各穿通通道沿每根吸附细丝的轴向从每根吸附细丝的第一端延伸穿过吸附材料基质到每根吸附细丝的第二端。吸附材料可以是能够从气体流吸附CO₂。所述多根吸附细丝可以彼此轴向对齐，从而所述多根吸附细丝的所述多个穿通通道大致彼此对齐。所述多根吸附细丝的每根吸附细丝可以粘合至至少另一根吸附细丝。

在下面的详细描述中将阐述本文所述的实施例的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过如本文（包括下面的详细描述、权利要求书以及附图）所述那样来实践本发明认识到。