[发明专利]用于可逆吸附二氧化碳的方法和装置

说明书

本发明涉及用于从气体混合物中可逆吸附二氧化碳的装置，所述装置包括至少一个吸附剂容器，所述至少一个吸附剂容器包括惰性且尺寸上稳定的材料的一个或多个透气的盒容器，并且每个盒包含具有伯氨基官能度的合适的聚合的特定吸附剂；涉及包括该装置的设备，并且涉及用于使二氧化碳吸附和脱附的方法。

发明领域

本发明涉及用于从气体混合物中可逆吸附二氧化碳的方法和装置。

本发明涉及再生系统，所述再生系统包含吸附剂，所述吸附剂用于从气流(gasstream)(包括周围空气)可逆地捕获二氧化碳。

用于使二氧化碳吸附和脱附的当前应用的工艺集中于具有较高浓度二氧化碳的气流，例如来自工业和能量产生工艺比如例如整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle)(IGCC)工艺的烟道气体。这里，通常使用流体组分，所述流体组分与气体混合物接触，并且是能量密集的，和/或通过相当高的二氧化碳浓度来驱动。通常，这些工艺还从烟道气体中除去其他气态组分，例如氮气和硫的氧化物(sulphuricoxide)。如此获得的二氧化碳可以被分离出并且通常然后被加压用于储存和使用；然而其通常包含难以分离出的杂质。

在具有官能化表面的固体吸附剂材料被用于二氧化碳吸附的情况下，其通常被包含在封闭的系统例如烟道堆(flue stack)中。在用于受限空间(confined space)例如办公室、潜水艇和航天器的空气再循环系统的情况下，材料被保持呈填充床形式并且用加压气体来供给。

可选择地，瓶装二氧化碳(bottled carbon dioxide)可购自通常使用大规模低温恒温空气液化工艺(large scale cryostatic air liquefaction process)，通过分离空气生产瓶装气体的公司。再次，产品通常包括通常具有高质量的、浓缩的固体和瓶装液体二氧化碳。然而，液化工艺消耗大量的能量，附加的是到合适的使用者的运输成本和用于储存和运输的能量使用。

相反地，二氧化碳的主要用途是在温室中产生植物，并且渐增地，还用于在光生物反应器(photo-bioreactor)中产生微藻，用于燃料和衍生自其的产品。

然而，上文描述的二氧化碳生产工艺通常位于远离可能的应用的区域的工业区域，这增加用于运输瓶装二氧化碳的成本，或要求为昂贵的且难以维护的管道的安装。

同时，已知温室所有者常常燃烧天然气或甚至煤并且使用烟道气体混合物以增加植物在温室中的生长，因为用于此的成本低于用于瓶装二氧化碳的成本，尽管有负面环境影响。此外，烟道气体混合物的组分可能非常大地负面地影响植物生长。

因此，对于可以效率高地且在低能耗下产生包含比周围空气更高浓度的二氧化碳的气体混合物，优选地还不包含有害组分的工艺仍然存在需求。

最近，使用固体胺吸附以捕获大气二氧化碳的工艺已经被报告。例如，WO-A-2010/091831公开了包括纤维丝(fibre filament)的结构，其中纤维材料是碳和/或聚丙烯腈，并且该结构包含具有能够可逆吸附和脱附循环用于从气体混合物中捕获CO₂的、具有氨基的吸附剂。

WO-A-2007/016271和WO-A-2008/131132公开了用于从气流中除去二氧化碳的方法，所述方法包括将气流设置成与置于辊列室(roll-geometry chamber)或串联地连接的多个辊列室中的叔胺或季铵官能化的树脂接触，用水润湿树脂，收集来自树脂的水蒸气和二氧化碳，以及使二氧化碳与水蒸气分离。

US20110296872公开了用于从气流中除去二氧化碳的工艺，所述工艺包括使气流与包含作为吸附剂的固定化的铵官能化的无机材料的固体无机吸附剂基质接触，以及随后释放二氧化碳。所公开的工艺具有通过吸附剂基质实现合适的吸附和流速、同时还必须移动基质以释放二氧化碳的问题。