[实用新型]一种微波加热辅助解吸过程的变温吸附碳捕集系统

说明书

本实用新型公开了一种微波加热辅助解吸过程的变温吸附碳捕集系统，包括变温吸附碳捕集单元、微波解吸单元以及冷却单元；所述碳捕集单元包括空压机、两个电控阀、两个吸附塔和一个四通换向阀；所述微波解吸单元包括分别设置在两个吸附塔上的微波加热装置；两个吸附塔均包裹有保温层；所述冷却单元由冷却塔、水泵、电控三通阀构成；微波解吸单元为变温吸附碳捕集单元提供解吸过程所需的热量，其具有加热速度快、能源利用率高的优势；本实用新型吸附温度为20℃‑35℃，脱附温度为110℃‑130℃，保证了沸石13X吸附能力的最大化；采用两个或多个反应塔的循环模式能够确保变温吸附碳捕集过程的连续性，提高二氧化碳捕集速率，有利于工业生产。

技术领域

本实用新型涉及一种微波辅助脱附碳捕集技术领域，具体涉及到一种微波加热辅助解吸过程的变温吸附碳捕集系统。

背景技术

根据美国国家海洋和大气管理局设在夏威夷的冒纳罗亚火山温室气体监测站观测，2017年9月大气中二氧化碳平均浓度达到403.38ppm，比去年同期平均浓度增加2.35ppm。尽管与燃烧化石燃料有关的法规和指南越来越多，以及包括太阳能和风力发电在内的低碳技术的得到迅速发展，但是大气中二氧化碳的浓度仍然以惊人的速度攀升。联合国的一份新报告显示，去年全球碳排放的量达到了近三百万年的最高值。为了缓解温室效应的影响，降低大气中温室气体的含量迫在眉睫。由于空气中二氧化碳浓度较低，直接从空气中捕集二氧化碳非常低效，故控制大型二氧化碳排放源如电厂、水泥厂和冶炼厂等地的二氧化碳排放至关重要。目前，从燃煤电厂烟气中捕集二氧化碳已经成为了一种缓解温室效应的重要方式。

目前，主流的碳捕集方法有三种，包括吸收法碳捕集、吸附法碳捕集、膜分离法碳捕集。其中，吸附法具备工艺流程简单、能耗低设备简单、易实现自动化操作以及不用考虑腐蚀性问题等优势，非常具有前景。吸附法碳捕集主要包括变温吸附、变压吸附和变电吸附三种方式，其中变温吸附过程简单，适合分布式碳捕集系统，但是其捕集二氧化碳的生产率较低，本实用新型通过微波装置和冷却装置大大缩短了吸附循环的耗时，提高了生产率。

与常规的加热再生方式相比，微波加热技术具备很多优势。微波加热可对吸附材料里外一起加热，加热极快，瞬时达到高温，热损耗小、热效率高，可大量节省能量；微波加热加热均匀，微波场中温度梯度极小，故热效率高；由于微波可以透射到吸附材料内部进行加热，物料的温升不依靠热传导，不再由物料表面向里层传热，所以，吸附材料的升温速率很快，采用微波加热法可以很快的达到解吸所需要的温度；此外，相对于常规加热，微波加热法设备的占地面积更小，且更有利于实现高自动化的控制方式。

一方面，部分实用新型者主要以开发新型的吸附剂材料来进行创新。如公开号为CN105664850A的专利提供的一种高性能碳基二氧化碳吸附材料的制备方法，通过引入强金属性金属阳离子掺杂碳材料，从而获得在低压下对二氧化碳具有良好吸附性能的吸附材料，其制备方法简便、易于放大，具有很好的普适性。还有如公开号为CN106378091A的专利提出了一种用氮掺杂的碳纳米纤维吸附材料的二氧化碳吸附剂，所获得的碳纳米纤维吸附材料对二氧化碳具有较好的吸附容量、较高的选择性及循环稳定性，所制备的碳纳米纤维具有良好的柔性和机械强度，可操作性强，可满足不同排放场所的二氧化碳捕集需要。以上的申请专利，只是针对碳捕集过程使用的吸附剂的品种进行开发，并没有涉及到变温吸附过程使用的对吸附剂的加热方法，和系统层面上的描述创新，不存在工艺上的创新，且吸附过程的解吸的加热时间过长的确定并没有克服。