一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法，所述系统至少包括：引风机、渐缩喷口和CO2吸收装置；引风机通过第一管路与渐缩喷口的第一端连接，渐缩喷口的第二端与CO2吸收装置的底部连通，渐缩喷口用于将气体以微小气泡的形式送入CO2吸收装置；CO2吸收装置用于容纳液态吸收剂，CO2吸收装置的顶部设有用于气体排出的开口；本发明专利技术提高了二氧化碳吸收效率，简化了DAC的CO2吸收装置结构，降低了能耗。降低了能耗。降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法


[0001]本专利技术涉及空气碳捕集
，特别涉及一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]据报道，由于化石燃料燃烧和水泥生产等人类活动，大气中CO2含量已达到了工业革命前水平的149％，浓度现已超过417ppm，作为主要的温室气体，CO2浓度的不断升高会加剧温室效应，导致全球气候变暖，引发一系列重大灾难，例如冰川融化、海平面上升、海洋酸化和干旱等，有鉴于此，减少CO2排放水平尤为重要。
[0004]碳捕集、利用与封存(Carbon Capture，Utilization and Storage，CCUS)技术被认为是减少CO2排放、控制大气CO2浓度、减缓全球变暖的重要人工碳汇方法。其中，直接空气捕集(Direct Air Capture，DAC)技术近年来被广泛提及并逐渐受到重视。作为一种典型的“负排放技术”，DAC技术一般指的是利用吸附剂直接从空气中吸收并捕集二氧化碳，其系统一般由CO2捕集、CO2解吸、吸附剂再生及储存部分组成。不同于传统CCUS技术，DAC技术的应用位置分布较为灵活，可针对一些“分散”碳源进行布置。通过直接从环境空气中捕集二氧化碳，DAC不仅能帮助控制大气CO2浓度的快速上升，理论上也可真正实现碳的负排放。
[0005]然而，专利技术人发现，目前的DAC工艺及系统普遍存在CO2去除效果差、吸附剂成本过高、系统运行能耗大等问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法，提高了二氧化碳吸收效率，简化了DAC的CO2吸收装置结构，降低了能耗。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统。
[0009]一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，至少包括：引风机、渐缩喷口和CO2吸收装置；
[0010]引风机通过第一管路与渐缩喷口的第一端连接，渐缩喷口的第二端与CO2吸收装置的底部连通，渐缩喷口用于将气体以微小气泡的形式送入CO2吸收装置；
[0011]CO2吸收装置用于容纳液态吸收剂，CO2吸收装置的顶部设有用于气体排出的开口。
[0012]作为本专利技术第一方面进一步的限定，引风机与渐缩喷口第一端之间的第一管路上，沿气体流向依次设有第一控制阀、第一流量传感器和第一压力传感器。
[0013]作为本专利技术第一方面进一步的限定，CO2吸收装置上设有温度传感器。
[0014]作为本专利技术第一方面进一步的限定，CO2吸收装置上设有第二压力传感器。
[0015]作为本专利技术第一方面进一步的限定，CO2吸收装置的顶部开口与排气管路连通，排气管路上设有第二控制阀与气相色谱仪。
[0016]作为本专利技术第一方面进一步的限定，CO2吸收装置的底部通过第二管路与第一吸收剂缓冲罐连接，第二管路上设有第一液体泵，第一吸收剂缓冲罐通过第三管路与CO2解吸/吸收剂再生装置连接，第三管路上设有第二液体泵；
[0017]CO2解吸/吸收剂再生装置通过第四管路与第二吸收剂缓冲罐连接，第二吸收剂缓冲罐通过第五管路与CO2吸收装置连接，第五管路上设有第三液体泵以及管路开关元件。
[0018]作为本专利技术第一方面更进一步的限定，第二管路上设有位于第一液体泵之前的第三控制阀以及位于第一液体泵之后的第二流量传感器，第三管路上设有位于第二液体泵之前的第四控制阀；
[0019]第五管路上的管路开关元件为位于第三液体泵之后的第六控制阀，第五管路上还设有位于第六控制阀之后的第三流量传感器；
[0020]本专利技术中，前和后的概念以气体流向为主方向，气体先流经的部件为前，气体后流经的部件为后。
[0021]作为本专利技术第一方面更进一步的限定，第一吸收剂缓冲罐上设有第一液位传感器，第二吸收剂缓冲罐上设有第二液位传感器。
[0022]作为本专利技术第一方面更进一步的限定，CO2解吸/吸收剂再生装置上连接有二氧化碳排出管路，二氧化碳排出管路上设有第五控制阀。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集方法。
[0024]一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集方法，包括以下过程：
[0025]送风机启动，将气体送入管路，气体流过第一控制阀、第一流量传感器、第一压力传感器至渐缩喷口，利用第一流量传感器检测进气的流量，利用第一压力传感器检测进气的压力，通过第一控制阀控制进气流量；
[0026]渐缩喷口将气体以微小气泡的形式送入CO2吸收装置内，微小气泡在上升过程中，气泡内的二氧化碳与吸收剂反应，气泡到达吸收剂液面，经CO2吸收装置顶部的出口流经第二控制阀排出，利用气相色谱仪检测出口气体的二氧化碳浓度；
[0027]CO2吸收装置下部的吸收剂首先和微小气泡中的二氧化碳反应，反应后的吸收剂在第一液体泵的作用下流过第三控制阀至第一吸收剂缓冲罐，利用第二流量传感器检测吸收剂的流量，利用第三控制阀控制吸收剂的流量；
[0028]第一吸收剂缓冲罐内的吸收剂在第二液体泵的作用下流过第四控制阀至CO2解吸/吸收剂再生装置，利用第四控制阀控制进入CO2解吸/吸收剂再生装置的吸收剂流量；
[0029]在CO2解吸/吸收剂再生装置内，吸收了二氧化碳的吸收剂解吸出二氧化碳，吸收剂完成再生，再生后的吸收剂通过管路流至第二吸收剂缓冲罐，解析出的二氧化碳流过第五控制阀供后续利用，利用第五控制阀控制二氧化碳的排出；
[0030]第二吸收剂缓冲罐内的吸收剂在第三液体泵的作用下流过第六控制阀、第三流量传感器至CO2吸收装置，利用第三流量传感器检测吸收剂的流量，利用第六控制阀控制吸收剂的流量，系统连续运行时，保持吸收剂的进出流量一致。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0032]1、本专利技术创新性的提出了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法，CO2吸收装置的入口管路连接渐缩喷口，可以将空气以微小气泡的形式送入装置中，微小空气泡在传质过程中具有优势，随着微小气泡中的二氧化碳被吸收，其体积不断减小、比表面
积不断增大，从而强化了传质过程，同时，微小气泡在吸收剂内会在浮力作用下上浮，无需提供额外的能量，减少了系统的能耗。
[0033]2、本专利技术创新性的提出了一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统及方法，在CO2吸收装置出口安装有气相色谱仪，可以检测出口气体的二氧化碳浓度，评价系统的CO2吸收效果；吸收剂的循环中安装了两个吸收剂缓冲罐，吸收剂会暂存于吸收罐内进行缓冲，从而易于吸收剂的流量调节。
[0034]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0035]构成本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，至少包括：引风机、渐缩喷口和CO2吸收装置；引风机通过第一管路与渐缩喷口的第一端连接，渐缩喷口的第二端与CO2吸收装置的底部连通，渐缩喷口用于将气体以微小气泡的形式送入CO2吸收装置；CO2吸收装置用于容纳液态吸收剂，CO2吸收装置的顶部设有用于气体排出的开口。2.如权利要求1所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，引风机与渐缩喷口第一端之间的第一管路上，沿气体流向依次设有第一控制阀、第一流量传感器和第一压力传感器。3.如权利要求1所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，CO2吸收装置上设有温度传感器。4.如权利要求1所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，CO2吸收装置上设有第二压力传感器。5.如权利要求1所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，CO2吸收装置的顶部开口与排气管路连通，排气管路上设有第二控制阀与气相色谱仪。6.如权利要求1所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，CO2吸收装置的底部通过第二管路与第一吸收剂缓冲罐连接，第二管路上设有第一液体泵，第一吸收剂缓冲罐通过第三管路与CO2解吸/吸收剂再生装置连接，第三管路上设有第二液体泵；CO2解吸/吸收剂再生装置通过第四管路与第二吸收剂缓冲罐连接，第二吸收剂缓冲罐通过第五管路与CO2吸收装置连接，第五管路上设有第三液体泵以及管路开关元件。7.如权利要求6所述的基于微小空气泡的直接空气碳捕集系统，其特征在于，第二管路上设有位于第一液体泵之前的第三控制阀以及位于第一液体泵之后的第二流量传感器，第三管路上设有位于第二液体泵之前的第四控制阀；第五管路上的管路开关元件为位于第三液体泵之后的第六控制阀，第五管路上还设有位于第六控制阀之后的第三流量传感器。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宁，胡杰，张颖龙，赵培，陈庆霖，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：