变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统及方法与流程

本申请涉及二氧化碳再利用，尤其涉及变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统及方法。

背景技术：

1、控制全球地表平均温度一定程度上需要依赖二氧化碳移除或负排放技术。co2的捕集利用和封存是降低大气中co2浓度，进而抑制温室效应的重要手段。其中直接空气碳捕集技术(dac)能够从空气中直接移除二氧化碳，将其永久转化或封存，从而实现碳移除，是实现“碳中和、碳达峰”目标的托底技术保障。

2、近年来dac技术迅速发展，但因其运行高成本、高能耗、捕集材料效率低以及捕集后封存利用成本高、收益少而难以大面积商业化推广。dac技术面临的首要挑战是低浓度情况下碳捕集的能耗问题，空气仅40pa的co2分压使低温分离、膜分离等方法受限，由于溶液吸收、变温吸附、变湿吸附对低分压co2具有较好的适应性，但溶液吸收法又存在再生温度高、能耗大且依赖天然气富氧燃烧提供高再生热等劣势；变温吸附存在周期长、投资较大、能耗高，吸附剂使用寿命不长等缺点；变湿吸附具有吸附剂再生能耗低、无需热源、运行成本低等优势，这使得变湿吸附法具有良好的应用前景。目前dac技术面临的另一大技术挑战是吸附剂材料稳定性能差、复杂环境耐受性差和高性能吸附剂制备成本高的难题。同时限制dac技术商业化推广最主要的一个因素是捕集后的二氧化碳进一步利用的难题，当前捕获的几乎所有二氧化碳都储存于地下深处，或存于专门的地质储存点，这使得整个碳捕集工艺成本高，收益低。

3、目前相关技术中尚无吸附剂改性、吸附系统改造、二氧化碳利用以及高价值物质生产的一套完整工艺，为此，如何提供一种兼顾co2捕集和利用的系统，在增强吸附剂碳捕集性能；提高碳捕集效率的前提下生产高价值物质，提高收益；且能降低系统的运行的成本具有现实意义及良好的应用前景是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的目的在于提出变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统及方法，本实施例中的变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统增强了碳吸附材料碳捕集性能；提高了碳捕集效率；而将捕集得到的co2与微藻联合生产高价值物质提高了整个系统收益；此外本系统和方法增加碳吸附材料分离及再生工艺，提高了碳吸附材料的循环利用率，降低了系统运行的成本，该系统具有现实意义及良好的应用前景。

3、根据本申请的第一个方面提出了变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统，包括：

4、直接空气碳捕集组件，其包括碳吸附组件和碳脱附组件；所述碳吸附组件中设置有循环震动流化床，其中碳吸附材料进入所述循环震动流化床对经过的空气中的co2进行捕集；所述碳脱附组件包括容置有脱附碱液的碱液喷淋池，其与所述循环震动流化床的出口连接，吸附饱和的所述碳吸附材料利用所述脱附碱液喷淋脱附再生后回流至所述碳吸附组件中；所述脱附碱液吸附co2生成碳酸氢盐；

5、微藻固碳组件，其包括与所述碳脱附组件连接的微藻养殖池，将所述碳脱附组件输出的碳酸氢盐进入所述微藻养殖池中被其中的微藻类光能生物利用。

6、在一些实施例中，所述微藻养殖池中设置有至少一个光通旋转件，其延伸方向与所述微藻养殖池高度方向相同，所述光通旋转件可沿其中心轴转动且其内部设置光通件，用于将射入的光线分散至所述微藻养殖池的下部。

7、在一些实施例中，所述光通旋转件的外部设置搅拌桨，所述搅拌桨在所述光通旋转件旋转时随之转动。

8、在一些实施例中，所述碳吸附组件还包括与所述循环震动流化床连接的气固分离件，其将所述循环震动流化床输出的所述碳吸附材料和其中的空气进行分离；分离出的所述碳吸附材料通入所述碱液喷淋池。

9、在一些实施例中，还包括供气组件，其与所述碳吸附组件连接，将空气进行干燥、净化后输至所述碳吸附组件。

10、在一些实施例中，所述供气组件包括根据气体流通方向依次连接的空气干燥机、空气过滤器和泵件。

11、在一些实施例中，所述碳脱附组件还包括与所述碱液喷淋池连接的干燥回收件，在所述碱液喷淋池中洗脱后的所述碳吸附材料在其中物理脱液、干燥和再生，干燥后的碳吸附材料输至所述循环震动流化床。

12、在一些实施例中，所述干燥回收件包括依次连接旋转离心装置、烘箱和冷却再生装置；其中旋转离心装置的入口连接所述碱液喷淋池，其固体出口连接所述烘箱，液体出口连接所述微藻养殖池；所述冷却再生装置的出口连接所述循环震动流化床。

13、在一些实施例中，所述碳吸附材料为树脂型吸附剂。

14、根据本申请的第二个方面提出了一种变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳方法，该方法采用上述任一实施例中所述的系统进行固碳，包括如下过程：

15、空气经过循环震动流化床上的碳吸附材料，其中的co2被吸附，碳吸附材料与空气进入过所述循环震动流化床的出口输出后分离，所述碳吸附材料进入碱液喷淋池中利用脱附碱液喷淋脱附再生后回流至所述碳吸附组件中进行再次捕集空气中的co2；所述脱附碱液吸附co2生成碳酸氢盐进入微藻固碳组件，被其中的微藻类光能生物利用，生成高价值产品。

16、本申请附加的方面和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，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微藻养殖池中设置有至少一个光通旋转件，其延伸方向与所述微藻养殖池高度方向相同，所述光通旋转件可沿其中心轴转动且其内部设置光通件，用于将射入的光线分散至所述微藻养殖池的下部。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光通旋转件的外部设置搅拌桨，所述搅拌桨在所述光通旋转件旋转时随之转动。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述碳吸附组件还包括与所述循环震动流化床连接的气固分离件，其将所述循环震动流化床输出的所述碳吸附材料和其中的空气进行分离；分离出的所述碳吸附材料通入所述碱液喷淋池。

5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于，还包括供气组件，其与所述碳吸附组件连接，将空气进行干燥、净化后输至所述碳吸附组件。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述供气组件包括根据气体流通方向依次连接的空气干燥机、空气过滤器和泵件。

7.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述碳脱附组件还包括与所述碱液喷淋池连接的干燥回收件，在所述碱液喷淋池中洗脱后的所述碳吸附材料在其中物理脱液、干燥和再生，干燥后的碳吸附材料输至所述循环震动流化床。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述干燥回收件包括依次连接旋转离心装置、烘箱和冷却再生装置；其中旋转离心装置的入口连接所述碱液喷淋池，其固体出口连接所述烘箱，液体出口连接所述微藻养殖池；所述冷却再生装置的出口连接所述循环震动流化床。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述碳吸附材料为树脂型吸附剂。

10.一种变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-9任意一项所述的系统进行固碳，包括如下过程：

技术总结
本申请提出变湿吸附直接空气碳捕集耦合微藻固碳系统及方法，系统包括直接空气碳捕集组件其包括碳吸附组件和碳脱附组件；碳吸附组件设有循环震动流化床，碳吸附材料进入循环震动流化床对经过的空气中的CO<subgt;2</subgt;捕集；碳脱附组件包括容置有脱附碱液的碱液喷淋池，吸附饱和的碳吸附材料利用脱附碱液喷淋脱附再生后回流至碳吸附组件中；脱附碱液吸附CO<subgt;2</subgt;生成碳酸氢盐；微藻固碳组件包括与碳脱附组件连接的微藻养殖池，将碳脱附组件输出的碳酸氢盐进入微藻养殖池中被其中的微藻类光能生物利用。本实施例将捕集得到的CO<subgt;2</subgt;转化为碳酸氢盐与微藻生产联合生产高价值物质提高了整个系统收益，具有现实意义及良好的应用前景。

技术研发人员：于在松,王志超,晋中华,向小凤,刘茜,周科,张波,敬小磊
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15