CO2收集方法和系统技术方案

本发明专利技术的名称是CO2收集方法和系统。公开了收集二氧化碳的方法和系统。在一个实例中，方法包括用冷凝器和干燥剂材料从大气中去除水以产生干燥空气、从干燥空气中将二氧化碳吸附至材料、将所吸附的二氧化碳释放至真空室和在真空室内将所释放的二氧化碳从气体转化为固体。

【技术实现步骤摘要】
CO2收集方法和系统
本公开的领域一般地涉及二氧化碳(CO2)收集，并且更具体地涉及用于从大气中收集CO2的方法和系统。
技术介绍
收集CO2用于许多用途。通常，开采CO2的天然来源以收集CO2用于各种工业用途。CO2也作为工业过程的副产物被收集以及为了从空气供应中去除过量CO2而收集。大量CO2被用于提高采收率法采油(EOR)中。现今，石油正从许多已被废弃但仍具有大量原油的油井中被提取出来。一般地，在一次采油阶段期间油井仅提供其石油的大约30％。可使用二次采油技术如注水开发以升高地下压力而开采另外的20％。EOR提供了已用于从地下油层中开采另外20％或更多石油的三次采油技术。EOR阶段涉及将非常大量的气体注入地层，然后连同开采的石油一起回收许多气体。由于CO2能与原油混合并且使石油具有充分更小的粘性和更容易提取，所以CO2是优选气体。进行这些EOR操作需要大量的资本投资以获取地层内的残余石油。但是，目前的油层产量的下降和升高的石油价格使得今天EOR更加经济上可行，其引起对于CO2的巨大需求。通常，用于工业过程如EOR中的CO2例如从天然来源或人为来源被收集并且被输送至它将被使用的位置。可通过罐、管道或其它适合的输送方法输送CO2。在许多情况中，使用的位置远离CO2收集的位置，因此增加了CO2使用者的成本。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，收集二氧化碳的方法包括用冷凝器和干燥剂材料从大气中去除水以产生干燥空气、从干燥空气中将二氧化碳吸附至材料、将所吸附的二氧化碳释放至真空室、以及在真空室内将所释放的二氧化碳从气体转化为固体。在另一方面，用于收集二氧化碳的设备包括多个被配置来产生进入设备的大气流的气体输送装置(airmovingdevice)，和用于从大气流中去除水的冷凝器。设备包括从大气流中去除其它水以产生基本上干燥的空气的干燥剂，和用于将干燥空气中的二氧化碳吸附至接触室中的材料的接触室。设备包括用于将所吸附的二氧化碳从所述接触室中抽出并将所抽出的二氧化碳从气体转化为固体的真空室。在又另一方面，用于收集二氧化碳的设备包括多个被配置来产生进入设备的大气流的气体输送装置。设备包括用于从大气流中去除水的冷凝器、被配置来从来自冷凝器的气流中提取二氧化碳的第一收集组件、和被配置来从来自所述冷凝器的气流中提取二氧化碳的第二收集组件。设备包括被配置来将来自冷凝器的气流交替地引导至第一收集组件和第二收集组件的控制器。已讨论的特征、功能和优势可在各种实施方式中独立地完成或可在其它实施方式中结合，参照下列说明和附图可理解这些实施方式的进一步细节。附图说明图1是收集二氧化碳的实例方法的流程图。图2是根据图1中显示的方法用于收集二氧化碳的实例设备的方框图。图3是根据图1中显示的方法用于收集二氧化碳的另一实例设备的方框图。图4是用于收集二氧化碳的另一实例设备的图。图5是使用图4中显示的设备收集二氧化碳的方法的流程图。具体实施方式如本文使用，以单数叙述以及用词语“一个”开始的元件或步骤应当理解为不排除多个元件或步骤，除非这种排除被明确地叙述。而且，提及本专利技术的“一个实施方式”或“示例性实施方式”不意欲解释为排除同样并入所叙述特征的其它实施方式的存在。本文描述了用于收集二氧化碳(CO2)的方法和系统。虽然就提高采收率法采油(EOR)和固定位置CO2收集厂中的应用描述了系统和方法，但本公开的方面可用于其它领域和应用中。而且，本文描述的方法和系统可放大或缩小以用于各种其它领域和应用中，包括可移动的或便携的CO2收集设备中的应用。本文描述的实施方式可提供比一些已知CO2收集方法增加的CO2产量。此外，所述的实施方式可在具有比一些已知方法能够操作的环境含更大水含量的大气的环境中提供CO2收集。而且，所述的实施方式提供水作为CO2收集的副产物并且与在收集CO2的过程中通过实施方式产生的CO2相比从环境中去除更多的CO2。更具体而言，参照附图，图1是收集CO2的示例性方法——一般地通过指代数字100表示——的流程图。方法100包括用冷凝器和干燥剂材料从大气中去除102水以产生干燥空气。从干燥空气中将二氧化碳吸附104至材料，以及将所吸附的二氧化碳释放106至真空室。方法100包括在真空室内将所释放的二氧化碳从气体转化108为固体并且将固体CO2转化110为气体以便从真空室抽出。图2是用于如通过上述方法100收集CO2的示例性设备200的方框图。大量的大气被吹过冷凝器202，所述冷凝器202从空气中去除大部分水。然后将较干燥的空气引导通过干燥室204，所述干燥室204含有干燥剂以基本上去除空气中所有残余的水。空气接下来进入接触室206，其包括从干燥空气中吸附CO2的材料。当足够量的CO2已被吸附至材料时，将所吸附的CO2释放至真空室208。将真空室208中的气态CO2转化为真空室208中的固体。冷凝器202和干燥室204基本上去除空气中含有的所有水以产生用于收集CO2过程的剩余步骤中的干燥空气。从空气中去除的水作为该过程的副产物被收集。然后所收集的水可用于任何适合的用途。干燥室204含有干燥剂材料以从已通过冷凝器202的空气中基本上去除所有残余的水。在示例性实施方式中，干燥剂材料是分子筛材料。在一些实施方式中，干燥剂材料是具有碱金属硅铝酸盐结构的分子筛材料，其具有3埃的有效孔口。在其它实施方式中，可使用其它干燥剂材料，其包括例如具有不同结构和/或有效孔径大小的分子筛材料。可使用适于基本上去除通过冷凝器202的空气中残余的所有水的任何干燥剂材料。接触室206包括从干燥空气中吸附CO2的材料。在示例性实施方式中，该材料是分子筛材料。在一些实施方式中，分子筛材料是具有10埃有效孔口大小的分子筛材料。在一些实施方式中，分子筛材料是沸石材料。在其它实施方式中，材料可以是适于从干燥空气中吸附CO2的任何材料。在示例性实施方式中，通过使材料经历真空将所吸附的CO2从接触室206内的材料中释放。在一些实施方式中，接触室206基本上与气流隔离，并且通过真空室208将真空施加至接触室206。将所吸附的CO2从接触室206内的材料上释放至真空室208。在真空室208内，气态CO2转化为固体。在示例性实施方式中，使用真空室208中的表面将CO2转化为固体，所述表面被冷却至足够低的温度以引起气态CO2在冷表面上固化。在一些实施方式中，真空室包括指形冷冻器，冷却剂通过指形冷冻器以降低指形冷冻器的外表面的温度，在指形冷冻器的外表面上CO2固化。在其它实施方式中，可使用任何其它适合的技术以固化所释放的CO2。可通过任何适合的收集方法收集真空室208内的固体CO2。在示例性实施方式中，固体CO2被转化回气体并被提取用于贮藏和/或运输。通过升高真空室208内的温度直至固体CO2转化为气态CO2，将固体CO2转化为气体。在其它实施方式中，可利用使固体CO2转化为气体的任何其它适合的方法。图3是根据方法100用于收集CO2的另一示例性设备300的方框图。设备300包括冷凝器202、干燥室204、接触室206和真空室208。设备300还包括干燥室304和接触室306。干燥室204和接触室206形成第一收集组件310，同时干燥室304和接触室306形成第二收集组件312。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收集二氧化碳的方法(100、200、300、400)，所述方法包括：用冷凝器(202)和干燥剂材料(404)从大气中去除水以产生干燥空气(102)；将二氧化碳从所述干燥空气中吸附至材料(104)；将吸附的二氧化碳释放至真空室(106)；和在所述真空室内将释放的二氧化碳从气体转化为固体(108)。

【技术特征摘要】
2011.08.29 US 13/220,2611.一种收集二氧化碳的方法，所述方法包括：用冷凝器(202)和干燥剂材料从大气中去除水以产生干燥空气；在接触室内将二氧化碳从所述干燥空气中吸附至材料；所述方法的特征在于：通过施加真空至所述接触室和至真空室将吸附的二氧化碳从所述接触室释放至所述真空室；和在所述真空室内将释放的二氧化碳从气体转化为固体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述从大气中去除水包括通过使大气流通过所述冷凝器(202)和含有所述干燥剂材料的干燥室(204)从大气中去除水以产生干燥空气。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸附二氧化碳包括引导所述干燥空气通过接触室(206)中的分子筛材料。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述释放吸附的二氧化碳包括基本上密封所述接触室并且在所述接触室内形成足以引起所述分子筛材料释放所述吸附的二氧化碳至所述真空室(208)的真空。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述转化释放的二氧化碳包括将所述真空室(208)中的表面冷却至足够低的温度以引起所述真空室(208)内的所述释放的二氧化碳在所述表面上凝固。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括通过基本上密封所述真空室(208)、终止所述表面的冷却和加热所述真空室的内部将所述真空室内的二氧化碳从固体转化为气体以便收集。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述转化所述释放的二氧化碳包括用冷却剂冷却所述真空室...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·迪肯邹，J·P·布鲁斯基，J·G·帕尔莱特，D·A·加拉索，T·H·克罗克斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：