使用吸收/再生循环用于连续气体吸收物捕获的系统和方法技术方案

用于气体吸收物捕获的系统具有被配置用于接收吸收物气流的吸收反应器。再生反应器被配置用于接收再生流体流。多个单独的吸附单元在吸收反应器和再生反应器之间处于通常连续的循环中。一组单独的吸附单元可在吸收反应器中形成吸收移动床以从气流中捕获吸收物。中形成吸收移动床以从气流中捕获吸收物。中形成吸收移动床以从气流中捕获吸收物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用吸收/再生循环用于连续气体吸收物捕获的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年6月26日提交的美国专利申请第63/044,371号的权益，并且通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及通过吸收和解吸用于气体吸收物(气相吸收物)如CO2的捕获方法以及相关设备。

技术介绍

[0004]主要通过吸收用于CO2捕获的气体吸收物捕获方法使用具有将吸收物分子固定到其表面的容量的吸收材料。例如，在CO2的情况下，循环吸收方法至少需要两个步骤；吸收步骤，其中将CO2附着在吸收材料上，以及解吸步骤，也称为再生步骤，其中将CO2从吸收材料中释放出来。吸收过程是表面现象。因此，使用具有非常大比表面积(即物体的实际表面积与物体体积的比率)的材料如多孔材料是有利的。图1A示意性地显示了利用再生方法的循环吸收CO2捕获系统。在吸收期间，必须使待处理的气体与吸收材料的表面接触。这与移动待处理气流的机械能成本(W
fan
)有关。在吸收阶段期间，在CO2分子和吸收材料之间产生不同强度的化学键(例如范德华相互作用)。通常在不需要外部能量的情况下创建化学连接。当吸收物与吸收材料接触时，吸收过程通常可以自然发生。在再生(即解吸)过程中，通过破坏将CO2分子与吸收材料结合的化学键将捕获的CO2释放。解吸阶段与称为解吸能量(Q
des
)的能量成本有关。为了释放捕获的CO2，将吸收材料暴露于温度和/或压力调制，或暴露于其他事件例如可冷凝蒸气(vapor)注入(例如蒸汽(steam))，这会改变材料的吸收容量(即吸附化合物的量/单位质量吸附剂)。
[0005]对于工业CO2捕获系统，待处理的气体体积很大。例如，对于典型的500MW燃煤电厂(CO2浓度为12％
vol
)，释放的CO2的质量流量例如约为50,000kg/h以及待处理的气体流量约为2,500,000m3/h。作为另一实例，对于直接从大气中(CO2浓度为410ppm)捕获CO2的装置，每小时捕获一公吨CO2，捕获百分比为50％，待处理的空气流量约为2,600,000m3/h。对于这些CO2捕获应用，压降是要最小化的要素，以减少确保处理气流所需的相关能量需求。
[0006]流体压降与流速直接相关。对于优化的系统，可能需要增加流速，即使这会增加压降。在CO2捕获系统的情况下，吸收材料的成本可能大大高于提供流动所需的能量成本。因此，如果降低所需吸收材料的量，则具有更高的压降可能是可接受的。

技术实现思路

[0007]在第一方面，提供了一种用于气体吸收物捕获的系统，该系统包括至少一个吸收反应器，该吸收反应器被配置用于接收吸收物气流；至少一个再生反应器，该再生反应器被配置用于接收再生流体流；以及在吸收反应器和再生反应器之间的处于通常连续循环中的多个单独的吸附单元(sorbent cell)；其中一组单独的吸附单元在吸收反应器中形成吸收
移动床以从气流中捕获吸收物。
[0008]还进一步根据第一方面，例如，单独的吸附单元以先进先出的顺序在吸收反应器和再生反应器之间移动。
[0009]还进一步根据第一方面，例如，第一热交换器区位于吸收反应器和再生反应器之间，用于加热从吸收反应器移动到再生反应器的吸附单元。
[0010]还进一步根据第一方面，例如，第二热交换器区位于再生反应器和吸收反应器之间，用于冷却从再生反应器移动到吸收反应器的吸附单元。
[0011]还进一步根据第一方面，例如，第一热交换器区和第二热交换器区彼此流体连通，第一热交换器区在第二热交换器的下游。
[0012]还进一步根据第一方面，例如，至少一个热交换器系统在第一热交换器区和第二热交换器区之间，以加热流过第一热交换器区和第二热交换器区的流体。
[0013]还进一步根据第一方面，例如，吸收反应器的出口与第二热交换器区流体连通，以使流体从吸收反应器流到第二热交换器区。
[0014]还进一步根据第一方面，例如，吸收反应器中吸收物气流是逆流(countercurrent flow，对流)。
[0015]还进一步根据第一方面，例如，再生反应器中再生气流是逆流。
[0016]还进一步根据第一方面，例如，线性致动器(linear actuator)以通常连续的循环移动吸附单元。
[0017]还进一步根据第一方面，例如，液体储器在再生反应器中并且被配置为接收至少一个吸附单元，以在暴露于再生流体流之前加热吸附单元。
[0018]还进一步根据第一方面，例如，气闸(airlock)设置在再生反应器的入口和/或出口。
[0019]还进一步根据第一方面，例如，气闸设置在吸收反应器的入口和/或出口。
[0020]还进一步根据第一方面，例如，吸附单元在吸收反应器和再生反应器之间的舱(pod，容器)中移动，该舱具有门以将吸附单元与环境隔离。
[0021]还进一步根据第一方面，例如，该系统被封装在ISO集装箱中。
[0022]还进一步根据第一方面，例如，吸收物气流横向于ISO集装箱的长度。
[0023]还进一步根据第一方面，例如，再生流体流横向于ISO集装箱的长度并且在与吸收物气流相反的方向上。
[0024]还进一步根据第一方面，例如，当在吸收反应器和再生反应器之间移动时，该单元在通常平行于ISO集装箱的长度的方向上移动。
[0025]还进一步根据第一方面，例如，ISO集装箱包括3x2矩阵的吸收反应器和1x2矩阵的再生反应器。
[0026]还进一步根据第一方面，例如，1x2矩阵的再生反应器共享共同的再生流体出口。
[0027]还进一步根据第一方面，例如，吸收反应器对吸收物气流为周围空气的环境开放。
[0028]还进一步根据第一方面，例如，吸附单元具有方形面，其中内部通道在方形面之间延伸。
[0029]还进一步根据第一方面，例如，吸附单元具有在端部之间延伸的内部通道，内部通道的表面具有吸收容量。
[0030]还进一步根据第一方面，例如，内部通道是直的。
[0031]还进一步根据第一方面，例如，内部通道彼此平行。
[0032]还进一步根据第一方面，例如，内部通道通过通道之间的多孔吸附材料流体连通。
[0033]还进一步根据第一方面，例如，内部通道的集合(set)包括在入口处打开并在出口处关闭的第一内部通道、在入口处关闭并在出口处打开的第二内部通道。
[0034]还进一步根据第一方面，例如，至少一个吸附单元是单一元件。
[0035]还进一步根据第一方面，例如，至少一个吸附单元具有通过至少一个柔性连接构件彼此互连的多个亚吸附单元。
[0036]还进一步根据第一方面，例如，至少一个吸附单元具有多个由保持件保持的亚吸附单元。
[0037]还进一步根据第一方面，例如，至少一个吸附单元在剪切或压缩下可变形。
[0038]还进一步根据第一方面，例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于气体吸收物捕获的系统，包括至少一个吸收反应器，所述吸收反应器被配置用于接收吸收物气流；至少一个再生反应器，所述再生反应器被配置用于接收再生流体流；和多个单独的吸附单元，所述吸附单元在所述吸收反应器和所述再生反应器之间处于通常连续的循环中；其中一组所述单独的吸附单元在所述吸收反应器中形成吸收移动床，以从所述气流中捕获所述吸收物。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述单独的吸附单元以先进先出的顺序在所述吸收反应器和所述再生反应器之间移动。3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其中第一热交换器区位于所述吸收反应器和所述再生反应器之间，用于加热从所述吸收反应器移动到所述再生反应器的所述吸附单元。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中第二热交换器区位于所述再生反应器和所述吸收反应器之间，用于冷却从所述再生反应器移动到所述吸收反应器的所述吸附单元。5.根据从属于权利要求3的权利要求4所述的系统，其中所述第一热交换器区和所述第二热交换器区彼此流体连通，所述第一热交换器区在所述第二热交换器区的下游。6.根据权利要求5所述的系统，其中至少一个热交换器系统在所述第一热交换器区和所述第二热交换器区之间，以加热流过所述第一热交换器区和所述第二热交换器区的流体。7.根据权利要求4至6中任一项所述的系统，其中所述吸收反应器的出口与所述第二热交换器区流体连通，用于流体从所述吸收反应器流向所述第二热交换器区。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述吸收反应器中的所述吸收物气流是逆流。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述再生反应器中的再生气流是逆流。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中线性致动器以通常连续的循环移动所述吸附单元。11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中液体储器在所述再生反应器中并且被配置为接收至少一个所述吸附单元，以在暴露于所述再生流体流之前加热所述吸附单元。12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中气闸被设置在所述再生反应器的入口和/或出口。13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中气闸被设置在所述吸收反应器的入口和/或出口。14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述吸附单元在所述吸收反应器和所述再生反应器之间的舱中移动，所述舱具有将所述吸附单元与环境隔离的门。15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述系统被封闭在ISO集装箱中。16.根据权利要求15所述的系统，其中所述吸收物气流横向于所述ISO集装箱的长度。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述再生流体流横向于所述ISO集装箱的长度并且在与所述吸收物气流相反的方向上。18.根据权利要求15至17中任一项所述的系统，其中当在所述吸收反应器和所述再生反应器之间移动时，所述单元在通常平行于所述ISO集装箱的长度的方向上移动。19.根据权利要求15至18中任一项所述的系统，其中所述ISO集装箱包括3x2矩阵的所述吸收反应器和1x2矩阵的所述再生反应器。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述1x2矩阵的再生反应器共享共同的再生流体出口。21.根据权利要求15至20中任一项所述的系统，其中所述吸收反应器对所述吸收物气流为周围空气的环境开放。22.根据权利要求15至21中任一项所述的系统，其中所述吸附单元具有方形面，其中内部通道在所述方形面之间延伸。23.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述吸附单元具有在端部之间延伸的内部通道，所述内部通道的表面具有吸收容量。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述内部通道是直的。25.根据权利要求24所述的系统，其中所述内部通道彼此平行。26.根据权利要求23至25中任一项所述的系统，其中所述内部通道通过所述通道之间的多孔吸附材料流体连通。27.根据权利要求26所述的系统，其中所述内部通道的集合包括在入口处打开并在出口处关闭的第一内部通道、在入口处关闭并在出口处打开的第二内部通道。28.根据权利要求23至27中任一项所述的系统，其中至少一个所述吸附单元是单一元件。29.根据权利要求23至28中任一项所述的系统，其中至少一个所述吸附单元具...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：索克普拉科学与工程公司，
类型：发明
国别省市：