[发明专利]基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用系统及方法，能够有效捕集二氧化碳，并利用光催化将捕获的二氧化碳转化成甲醇；所述系统包括吸收解吸塔、水蒸气发生装置和光催化反应器；吸收解吸塔，用于二氧化碳捕集和解吸，其内有吸收剂填料层，吸收时利用太阳能驱动空气在塔内流动，解吸时利用水蒸气使二氧化碳解吸出来，解吸后的混合气体输向光催化反应器；水蒸气发生装置用于利用太阳能产生水蒸气；光催化反应器用于二氧化碳和水发生制甲醇反应，在太阳光和催化剂的共同作用下产生氧气和甲醇；本发明在常温常压下，利用光能捕集二氧化碳，再生吸收溶液和解吸二氧化碳，光催化二氧化碳转化为甲醇。

主权项

一种基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用系统，其特征在于，包括第一吸收解吸塔(3)、第二吸收解吸塔(25)、水蒸气产生装置(22)和光催化反应器(29)；所述第一吸收解吸塔(3)为间歇性反应器，能够在吸收和解吸两种模式间进行切换；其内有负载型固体吸收剂填料层，外表面覆盖有吸光材料(2)和加热层(4)，第一吸收解吸塔(3)包括位于第一吸收解吸塔(3)底部的第一进气口(6)、第一水蒸气进口(5)和第一出液口(7)以及设置在第一吸收解吸塔(3)顶部的第一出气口(1)；所述加热层(4)，其表面涂有吸光材料，其内有加热电阻，利用太阳能或电辅热加热吸收剂填料层到指定温度，吸收时为30‑50℃，解吸时为80℃‑100℃；在第一吸收解吸塔(3)内，由于吸收剂固定在填料床中，吸收剂对二氧化碳的吸收和解吸是间隙性的，即吸收剂先吸收二氧化碳，当吸收达到饱和后进行解吸，解吸完成后再进行吸收，如此循环；吸收时，吸光材料(2)吸收太阳光，使第一吸收解吸塔(3)内产生上下温差，驱动空气从下向上流动，气体通过第一进气口(6)进入吸收解吸塔(3)底部，流经负载型固体吸收剂填料层，气体中的二氧化碳被吸收剂吸收后，经第一出气口(1)排出进入第一气液分离器(11)；解吸时，水蒸气发生装置(22)产生的水蒸气经由第一水蒸气进口(5)进入第一吸收解吸塔(3)，加热解吸剂填料层，并将吸收剂解吸的二氧化碳携带出第一吸收解吸塔(3)，经第一出气口(1)排出进入第一气液分离器(11)；所述第二吸收解吸塔(25)，具体结构和工作原理与第一吸收解吸塔(3)一致，包括第二进气口(27)、第二水蒸气进口(26)、第二出气口(24)和第二出液口(28)；所述水蒸气发生装置(22)，上端安装有第一太阳光聚光器(21)，利用太阳光和电辅热产生高温水蒸气，在解吸时通入第一吸收解吸塔(3)和第二吸收解吸塔(25)中，作为促进二氧化碳解吸的解吸气提气；所述光催化反应器(29)由外至内依次包括保温壳体、电加热器(34)和反应室(32)；第二太阳光聚光器(30)安置在反应室(32)上端，用于汇聚太阳光；所述电加热器(34)具有加热电阻圈和温控装置，加热电阻圈设置在保温壳体和反应室(32)之间，温控装置的温度传感器放置在反应室(32)中液体内部，为反应室提供40‑100℃的温度；所述反应室(32)为常压透光容器，使汇聚后的太阳光能够透过反应室壁面照射到反应室内催化剂和水溶液；反应室(32)设有搅拌装置、第三进气口(31)、第三出气口(40)、进料口(38)、排料口(35)和液体浓度传感器(37)；解吸出的二氧化碳和水蒸汽混合气体通过第三进气口(31)进入反应室(32)；二氧化碳与水在催化剂和太阳光的共同作用下发生反应，制得甲醇和氧气；氧气和未被吸收的水蒸气经第三出气口(40)和第三气液分离器(41)后直接排入大气或送回反应室(32)；反应室(32)的进料口(38)和排料口上分别设有第一液体阀(39)和第二液体阀(36)。