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CN118251265A - 来自环境空气的二氧化碳的利用 - Google Patents

来自环境空气的二氧化碳的利用 Download PDF

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CN118251265A
CN118251265A CN202280076365.5A CN202280076365A CN118251265A CN 118251265 A CN118251265 A CN 118251265A CN 202280076365 A CN202280076365 A CN 202280076365A CN 118251265 A CN118251265 A CN 118251265A
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carbon dioxide
adsorption unit
unit
ambient air
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S·穆勒-赫尔维格
H·塞弗特
A·克拉耶特
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Audi AG
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Abstract

本发明涉及对环境空气中所含有的二氧化碳的利用。本发明还提出了一种能用来分离和利用二氧化碳的系统和方法。

Description

来自环境空气的二氧化碳的利用
技术领域
本发明涉及对环境空气中所含的二氧化碳的利用/提取。提出了一种能分离和使用二氧化碳的系统和方法。
背景技术
直接空气捕获(DAC、Direct Air Capture)用于直接从环境空气获取二氧化碳(CO2)的方法。基本原理是，环境空气流经过滤器，过滤器取得CO2的一部分。方法的产物是纯的CO2，其接着可用于各种目的。
CO2的可行用途包括作为原材料的材料使用，例如用于化学工业、CO2中性燃料(EE-Gas(可再生天然气)和E-Fuel(合成电子燃料))的生产以及二氧化碳的地质储存，由此可实现负排放。后者被称为直接空气碳捕获和储存(DACCS、Direct Air Carbon Capture andStorage)，并且旨在主动提取大气中的二氧化碳，并通过CO2捕获和储存(CCS、CarbonCapture and Storage)将其永久储存，以因此抵御全球变暖。
为了获取CO2，需要大型风机，该风机推动环境空气通过过滤器。过滤器内存在吸附材料。使用不同化学材料类别的各种液体或固体的吸附材料。对于胺洗涤，使用由有机胺制成的液体溶剂；对于其他方法，则例如使用氢氧化钠作为二氧化碳吸收剂，该氢氧化钠与CO2反应形成碳酸钠。替代地，CO2与固体吸收剂结合。
该技术通常包括两个步骤：吸附步骤和解吸步骤。在吸附步骤中，空气被引导通过吸附剂，空气中的CO2被结合到吸附剂处，剩余的空气成分离开吸附剂筒。当吸附剂充满CO2时，进行解吸步骤。在此，CO2通过热量输入或惰性气体从筒中排出；轻微的真空也可以是有利的。如此获得纯二氧化碳，其现在可用于各种使用目的或用于最终储存。
US 5 779 767涉及一种用于从气体流中至少吸附二氧化碳、水、氮氧化物以及乙炔的方法，其中，使气体与包括沸石和氧化铝的吸附剂混合物接触。该方法可作为交替吸附方法运行，其中，使气体与吸附剂在第一温度和第一压力下接触，以便从中至少吸附二氧化碳、水和氮氧化物，并且通过降低压力和/或升高温度定期使吸附剂再生。
EP 0 862 938A公开了一种用于从气体中去除氮氧化物、二氧化碳和水的变压吸附方法。将气体流在升高的压力下导引通过氧化铝吸附剂和沸石吸附剂、优选13X沸石。变压吸附方法包括以下步骤：(a)在升高的压力下吸附水、二氧化碳和氮氧化物；(b)逆流泄压；(c)用贫氮氧化物气体进行逆流吹扫；(d)用贫氮氧化物气体再加压。
EP 1 101 521 A1提供了多组分吸附剂混合物，其从空气中去除水、二氧化碳和氮氧化物和/或碳氢化合物。该混合物含有选择性吸附选定的氮氧化物、碳氢化合物或两者的第三吸附剂。水蒸气选择性吸附剂是活性氧化铝。二氧化碳选择性吸附剂为13X沸石。第三吸附剂是5A沸石，其选择性地吸附一氧化二氮、乙烯和丙烷。
EP 0 766 989 A1公开了一种用于从进气气体流中去除至少两种污染气体成分的方法，其包括进行重复的操作循环。使输送气体流在第一压力和第一温度下沿输送方向与固体吸附剂接触，该固体吸附剂能够较强地吸附污染物气体成分中的第一污染物气体成分，并且较弱地吸附污染物气体成分中的第二污染物气体成分，使得第一污染物气体成分在吸附剂的上游部分中被吸附，第二污染物气体成分主要在吸附剂的下游部分中被吸附。停止供给气体流的供应，并且使与吸附剂接触的气体压力降低到较低的第二压力，在该第二压力下，以高于第一温度的第二温度以与与吸附剂接触的输送气体流的输送方向相反的方向输送再生气体，以便产生沿逆流方向运动的热脉冲，以通过变温吸附从下游(参考输送方向)部段解吸被较弱吸附的第二污染物气体成分，而在同时通过变压吸附从上游(参考输送方向)部段解吸被较强吸附的第一污染物气体成分。在热脉冲运动到上游部短之前，停止供应再生气体，并对吸附剂重新加压。
US 4 249 915 A公开了一种通过在单独的床中进行吸附的方式从大气中除去湿气和CO2的方法。吸附有湿气的床通过变压吸附在相对较短的操作周期内再生，而吸附有二氧化碳的床以明显更长的时间间隔进行热再生。该方法用于在低温蒸馏之前对空气进行预处理，以分离其中的氧气和氮气。
WO 2021/206564 A1说明了一种用于从环境空气或烟气中提取CO2的方法和组件，其中，预冷却的空气流或气体流沿第一方向被导引穿过CO2吸附材料床，由此流动的空气或气体中的CO2在CO2吸附剂床中被吸附。来自储热单元的热的燃气流沿与第一方向相反的第二方向被引导至CO2吸附剂床，以将储存的热量从热回收单元传递至CO2吸附剂床，而同时将冷量从吸附剂床传递至储热器。然后将燃气在闭合回路中导引通过CO2吸附剂床，其中，从CO2吸附剂床中解吸CO2。解吸的CO2被提取以供使用或储存，然后将冷却气体流沿第一方向导引通过储热单元和CO2吸附剂床，其中，低温热量传递至CO2吸附剂床，高温热量从CO2吸附剂床传递到储热器。
现在有许多材料能够在DAC设备内吸收CO2，但这些材料要么吸收相对较高的CO2浓度(此时解吸是耗费很多能源)，要么CO2与吸附剂的选择性结合不是很高，此时总体效率较低，减少CO2的成本较高。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种用于降低环境空气中二氧化碳的浓度并使用从环境空气中去除的二氧化碳的方法和系统，该方法和系统是有效的、鲁棒的且具有成本效益的。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求6的特征的系统来实现。本发明的设计方案和改进方案从从属权利要求中得到。
本发明的主题是一种利用环境空气中所含二氧化碳的方法。根据本发明的方法包括在除湿单元中干燥环境空气流、随后在含有用于CO2的吸附材料的吸附单元中从干燥的空气流中吸附二氧化碳、然后从吸附单元中解吸所吸附的二氧化碳，其中，进行二氧化碳的吸附，直至达到终止标准，然后进行二氧化碳的解吸。
环境空气流的干燥在两阶段的过程中进行，该过程包括在连续工作的电气运行的、连续工作的吸附式干燥器的预干燥过程中对空气流进行预干燥，并且接着将预干燥的空气流导引通过填充有干燥剂的干燥装置，干燥剂包括硅胶、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝或A型沸石。
从干燥的空气流中吸附二氧化碳是在常压和20℃至35℃的温度范围下进行的，并且为了从吸附单元中解吸所吸附的二氧化碳，将吸附单元中的吸附材料加热至100℃至300℃范围内的温度，并且在吸附单元中产生10毫巴-50毫巴范围内的负压。
环境空气中的二氧化碳(CO2)的吸附发生在静止/固定不动的吸附单元中。为此，环境空气流穿过静止的吸附单元。首先在吸附单元中干燥空气流，即空气流中所含的水被去除。干燥在两阶段的过程中进行。在此，首先通过电气运行的预干燥器对空气流进行预干燥，该预干燥器是连续工作的吸附式干燥器。预干燥器的工作不受压力影响，并且可去除空气中所含湿度的约30％至50％。在一实施方式中，预干燥在最高20℃的空气流的温度下进行。
在第二阶段，将预干燥的空气导引通过填充有干燥剂的干燥装置，以除去残余湿度。干燥剂选自硅胶(英文：Silicagel)、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝和A型沸石。在该方法的一实施方式中，干燥后的空气流的残余湿度小于1g/m3。
接着吸附干燥的空气流中所含的二氧化碳。因此，吸附单元被加载CO2。在该方法的一实施方式中，执行该步骤直至达到终止标准，例如直至达到吸附单元的二氧化碳吸收能力极限。在该方法的另一实施方式中，执行该步骤直到经过预定时间段。从吸附单元流出的空气中的二氧化碳基本耗尽。
吸附单元含有可结合二氧化碳的吸附材料，并且二氧化碳被布置在吸附单元中的吸附材料吸附。在一实施方式中，吸附材料包括至少一种来自铝硅酸盐类的无机材料。在一实施方式中，吸附材料是沸石。在另一实施方式中，吸附材料包括13X沸石或13X分子筛或其变体。
在一实施方式中，使用颗粒形式的吸附材料。在另一实施方式中，吸附材料包括粒度(即等效直径)在1mm-5mm范围内的颗粒。在一实施方式中，吸附材料在吸附单元的过滤模块中作为填料存在。在另一实施方式中，吸附单元的过滤模块中的对于空气流可穿透的容器填充有吸附材料。
在常压、20℃～35℃的温度范围内吸附二氧化碳。气流的干燥在温度低于20℃时特别高效。低温还有利于二氧化碳的吸附，这是因为该过程是放热的。
根据本发明的方法的第一步骤在常压下进行，因此引入的环境空气流没有被压缩。
在完成根据本发明的方法的第一步骤之后，例如在达到吸附单元的容量极限之后或者在预定时间段结束之后，中断流过负载有二氧化碳的吸附单元的空气流，然后解吸结合在吸附单元中的被吸附的二氧化碳。在一实施方式中，预定的时间段为2小时至5小时、例如4小时。
在一实施方式中，通过加热吸附单元中的吸附材料并降低压力来从吸附单元中解吸二氧化碳。因此，所吸附的CO2转变成气相，并且过滤模块被再生。从吸附单元中分离出来的CO2可进一步使用。在一实施方式中，解吸阶段的持续时间为1小时至3小时、例如2小时。
为了解吸，将负载的吸附材料加热到100℃至300℃范围内的温度，例如200℃至300℃、或250℃至300℃，并且在吸附单元中产生10毫巴-50毫巴(1000毫巴-950毫巴的绝对压力)范围内的负压。
在该方法的另一实施方式中，为了解吸，将负载的吸附材料加热到100℃至150℃范围内的温度，并且使辅助气体通过吸附单元。在该方法的一实施方式中，辅助气体是环境空气。在该方法的另一实施方式中，吸附单元填充有辅助气体，接着在吸附单元中产生10毫巴-50毫巴(1000毫巴-950毫巴绝对压力)范围内的负压，以吸出所释放的CO2和辅助气体。在该方法的一实施方式中，填充和吸出被重复多次，例如两次或三次。
解吸结束后，可将吸附单元冷却至室温或主动冷却吸附材料。在一实施方式中，解吸结束后立即开始新的吸附阶段，即，在冷却期间就已经再次引导环境空气通过吸附单元。一旦吸附材料充分冷却，该吸附材料就会再次结合环境空气流中的CO2。在一实施方式中，第一批CO2分子再次粘附需要大约1小时。
在该方法的一实施方式中，为了再生干燥装置中的干燥剂，将被装载的干燥剂加热到100℃至150℃范围内的温度，例如100℃至120℃，并在干燥装置中产生在10毫巴-50毫巴(1000毫巴至950毫巴的绝对压力)的范围内的负压。在一实施方式中，再生需要45分钟至90分钟，例如1小时。
在该方法的一实施方式中，这连续地进行，即吸附步骤和解吸步骤相继交替进行。
根据本发明的方法提供了许多优点，尤其是可有助于减少环境负载和能耗。因此，二氧化碳被从吸附单元的环境、更确切地说环境空气中抽取。通过使用根据本发明的方法，可在负载区域中，例如在繁忙的道路处或在隧道中从环境空气中抽出大量的二氧化碳。隧道内空气中的二氧化碳含量可显着降低。
通过根据本发明的方法，环境空气中所含的二氧化碳(例如来自内燃机的排气)可在工业上使用，这是因为解吸后二氧化碳以浓缩形式提供，并且不再被其他空气成分稀释。
本发明还涉及一种用于利用环境空气中的二氧化碳的系统。该系统具有流入开口，该流入开口在流动技术上连接到具有风扇或鼓风机的流出开口，从而形成空气通道，并且空气从环境被抽吸并穿流过除湿单元和吸附单元。除湿单元设置成将环境空气流供应至系统以用于干燥，并且吸附单元设置成在吸附阶段期间结合来自干燥的环境空气流的二氧化碳，并且在解吸阶段期间释放结合的二氧化碳。该系统包括解吸模块，解吸模块设置成将吸附单元中所吸附的二氧化碳从中解吸。该系统包括在解吸阶段期间将热输入到吸附单元中的加热器件，以及在解吸阶段期间在吸附单元中产生负压的负压器件。除湿单元包括：连续工作的电气运行的预干燥器，该预干燥器为连续工作的吸附式干燥器；以及连接在预干燥器下游的干燥装置，干燥装置内填充有干燥剂，干燥剂包括硅胶、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝或A型沸石。
系统具有：固定/静止的吸附单元，该吸附单元设置成从环境空气中吸附二氧化碳；和解吸模块，该解吸模块设置成将吸附单元中吸附的二氧化碳从吸附单元中解吸。该系统尤其是适合于执行根据本发明的方法。
系统包括吸附单元，其设置成吸附环境空气中的二氧化碳(CO2)。在一实施方式中，吸附单元包括：壳体，其具有在壳体壁中的至少一个流入开口和流出开口；在壳体内部的过滤模块，其在流动技术上连接到流入开口和流出开口，使得形成空气通道；以及空气抽吸装置，以从环境中抽吸空气并使空气通过过滤模块。在一实施方式中，空气抽吸装置为风扇。在另一实施方式中，空气抽吸装置为鼓风机。在一实施方式中，空气抽吸装置被设计用于1000m3/h-15000m3/h、例如8000m3/h-12000m3/h的标称空气流。为此需要在1kW-15kW范围内的风扇功率或鼓风机功率。
在吸附单元的空气通道中设置有干燥装置或除湿装置，该干燥装置或除湿装置在空气流进入过滤模块之前除去空气流中的水。通过干燥空气流来防止吸附材料对二氧化碳的吸附能力因水负载而降低。
干燥装置包括连续工作的电气运行的预干燥器，该预干燥器是连续工作的吸附式干燥器。在一实施方式中，预干燥器具有在9kW至15kW的范围内的功耗。
干燥装置包括位于预干燥器下游的、带有干燥剂的单元，该干燥剂从空气流中除去水。干燥剂选自硅胶、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝、A型沸石。
吸附单元含有设置成吸附性地结合二氧化碳(CO2)的吸附材料。在一实施方式中，吸附单元含有基于铝硅酸盐的CO2结合剂，其对于预干燥的CO2具有高达20重量百分比的吸附能力。在特定实施方式中，吸附材料包括铝硅酸盐，例如无定形铝硅酸盐。在一实施方式中，吸附材料是沸石。在另一实施方案中，吸附材料包括13X沸石或13X分子筛或其变体。
在一实施方式中，使用颗粒形式的吸附材料。在另一实施方式中，吸附材料包括粒度(即等效直径)在1mm-5mm范围内的颗粒。在一实施方式中，吸附材料在吸附单元的过滤模块中作为填料存在。在另一实施方式中，吸附单元的过滤模块中空气流可穿透的容器填充有吸附材料。
在一实施方式中，CO2传感器布置在吸附单元的输出部处，该CO2传感器测量排出的气体流的CO2含量。在吸附阶段期间，排出的气体流的CO2含量非常低。在达到吸附材料的容量极限后，排出的气体流的CO2含量迅速增加(“突破(Durchbruch)”)。因此，CO2传感器能够实现快速可靠地识别何时达到吸附材料的容量极限。
在一实施方式中，吸附单元是固定设备，其安装在空气中二氧化碳浓度高的地方，例如在人口稠密地区、在繁忙的道路处或在隧道中。在一实施方式中，吸附单元安装在隧道中，例如安装在隧道顶部。隧道中还可存在多个吸附单元。在另一实施方式中，固定的吸附单元布置在隧道外部，并且通过合适的装置将空气流从隧道内部吸出、使之穿过吸附单元、接着再次返回到隧道中。
在示例性的实施方式中，吸附单元被设计用于1000m3/h-15000m3/h、例如8000m3/h-12000m3/h的标称空气流量。为此需要1kW-15kW、尤其是1kW-5kW、例如2kW-3kW的范围内的鼓风机功率。
根据本发明的系统包括解吸模块，该解吸模块设置成将吸附在吸附材料中的二氧化碳从吸附材料中解吸。在解吸模块中，CO2通过热量和微负压的组合从CO2饱和的吸附材料中释放出来。可能的杂质保留在吸附材料上。纯二氧化碳被吸出并在几乎无压力的情况下离开解吸模块。此时可直接使用该纯二氧化碳。
在一实施方式中，解吸模块设置成降低填充有吸附材料的过滤模块中的压力、加热吸附材料，由此从过滤模块解吸二氧化碳并将其从过滤模块中抽取。
在另一实施方式中，解吸模块设置成将辅助气体引入填充有吸附材料的过滤模块中并加热吸附材料，因此从过滤模块解吸二氧化碳并将其从过滤模块引出。
应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以相应指定的组合使用，而且可以其他组合或单独使用。
附图说明
下面借助实施例来描述本发明，并且参考示例和附图进一步说明本发明。其中：
图1示出了根据本发明的用于利用二氧化碳的系统的实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的用于利用二氧化碳的系统10的实施方式。含有二氧化碳的空气流被导引到除湿单元12的空气入口11中，该除湿单元设置成从空气流中去除水并且例如含有干燥剂。在一实施方式中，在除湿单元上游存在电气运行的预干燥器。已干燥的空气流导引到吸附单元13中，该吸附单元设置成从经干燥的空气流中吸附二氧化碳(CO2)并且含有用于二氧化碳的吸附材料。减少了二氧化碳的空气流通过配备有鼓风机或风扇的空气出口14离开吸附单元13。在运行期间，在吸附单元13中吸附CO2。因此，吸附单元13被CO2加载，并且可吸收CO2，直至达到吸附单元的吸收极限。
解吸模块15设置成在吸附单元13中产生负压，并且加热包含在吸附单元13中的吸附材料。由此被吸附的二氧化碳被解吸并且被吸出。CO2转变成气相，吸附材料得到再生。在示出的实施方式中，解吸模块15还设置成在除湿单元12中产生负压，并且加热在除湿单元12中含有的干燥剂，以便使干燥剂再生。
通过原型演示设备进行了试验研究。将1吨表面积>300m2/g、堆积密度为690kg/m3-785 kg/m3的硅胶填充到除湿单元12中，并且将1吨标称孔径为0.8nm、平均粒径为2mm、堆积密度为660kg/m3的沸石颗粒填充到吸附单元13中。在设备开始运转后，在输出部14处测得二氧化碳浓度立即迅速下降，即，从440ppm降至163ppm，然后进一步降至29ppm。吸附单元13中高效吸收CO2的决定性因素是除湿单元12中的露点/湿度的控制，其在试验中为0.5g/m3。
湿气在除湿单元12中的吸附和CO2在吸附单元13中的吸附引起温度从约28℃升高至33℃，这是因为两个吸附过程都是放热的。
即使在不利条件下(25℃、湿度12g/m3)，当二氧化碳含量为440ppm的空气以2000m3/h的流量通过时，空气流中所含二氧化碳的94％被提取，并且在20分钟内分离出约1千克二氧化碳。
附图标记列表：
10 系统
11 空气入口
12 除湿单元
13 吸附单元
14 空气出口
15 解吸模块

Claims (8)

1.一种用于对环境空气中含有的二氧化碳进行利用的方法，该方法包括在除湿单元(12)中干燥环境空气流，接着在吸附单元(13)中从经干燥的空气流中吸附二氧化碳，该吸附单元含有用于CO2的吸附材料，接着从吸附单元(13)中解吸被吸附的二氧化碳，其中，二氧化碳的吸附一直进行至达到终止标准，才进行二氧化碳的解吸，其特征在于，
环境空气流的干燥在两阶段的过程中进行，该过程包括：在连续工作的电气运行的预干燥器中预干燥空气流，该预干燥器是连续工作的吸附式干燥器；随后将预干燥的空气流导引通过填充有干燥剂的干燥装置，该干燥剂包括硅胶、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝或A型沸石，
在常压和20℃至35℃的温度范围内从干燥的空气流中吸附二氧化碳，为了从吸附单元(13)中解吸出所吸附的二氧化碳，将吸附单元(13)中的吸附材料加热到在100℃至300℃的范围内的温度，并且在所述吸附单元(13)中产生10mbar至50mbar的范围内的负压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止标准是达到用于吸附CO2的吸附材料的容量极限。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止标准是预定时间段的期满。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，用于CO2的吸附材料包括无定形硅铝酸盐。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空气流的残余湿度在干燥之后小于1g/m3。
6.一种用于对来自环境空气的二氧化碳进行利用的系统(10)，该系统具有流入开口(11)，该流入开口在流动技术上与流出开口(14)连接，该流出开口具有风扇或鼓风机，从而形成空气通道并从环境中抽吸空气，并且将空气导引通过除湿单元(12)和吸附单元(13)，其中，除湿单元(12)设置成干燥输送给所述系统(10)的环境空气流，其中，吸附单元(13)设置成在吸附阶段期间结合来自经干燥的环境空气流的二氧化碳，在解吸阶段期间释放所结合的二氧化碳，其中，所述系统(10)包括：解吸模块(15)，该解吸模块设置成在吸附单元(13)中从吸附单元中解吸被吸附的二氧化碳；加热器件，该加热器件用于在解吸阶段期间将热引入到吸附单元(13)中；负压器件，该负压器件用于在解吸阶段期间在吸附单元(13)中产生负压，其中，除湿单元(12)包括连续工作的电气运行的预干燥器以及置于预干燥器下游的干燥装置，该预干燥器是连续工作的吸附式干燥器，该干燥装置填充有干燥剂，干燥剂包括硅胶、3A分子筛、硫酸钠、硫酸镁、活性氧化铝或A型沸石。
7.根据权利要求6所述的系统(10)，其特征在于，在所述吸附单元(13)的输出部处布置有CO2传感器，该CO2传感器测量离开的气体流的CO2含量。
8.根据权利要求6或7所述的系统(10)，其特征在于，所述吸附单元(13)含有无定形铝硅酸盐作为用于CO2的吸附材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5614000A (en) 1995-10-04 1997-03-25 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of gases using solid adsorbents
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