[发明专利]二氧化碳的从空气中的去除

说明书

技术领域

本发明涉及从空气或其它气体混合物的选定的气体的去除。本发明具有从空气提取二氧化碳(CO₂)的特定用途，虽然本发明也可用于其它用途，但将结合这种用途说明本发明。

背景技术

从环境空气提取二氧化碳(CO₂)使得可以使用碳基燃料并在CO₂被释放后处理CO₂的温室气体排放。由于CO₂在百万分之几的量中既无毒又无害，而仅通过聚积在大气中产生环境问题，因此可被接受的是从空气去除CO₂以便在别处和在不同时间的相等量的排放。

CO₂的产生发生在诸如炼钢和水泥生产的各种工业应用中。然而，CO₂排放的主要来源是用于发电或用于运输部门中的驱动力的烃燃料的燃烧。发电厂中媒的燃烧与汽车中的汽油或柴油或飞机中的喷气燃料(jetfuel)的燃烧一样产生CO₂。烃是在诸如发动机的燃烧设备中燃烧的燃料的主要成分。从这种燃烧设备排出的废气包含CO₂气体，该CO₂气体目前简单地释放到大气中。然而，随着对温室气体的关注的增长，来自所有来源的CO₂排放将不得不缩减。这么做的一种方式是从环境空气回收CO₂。

以及开发了各种方法和装置，用于从空气去除CO₂。例如，在一种方法和装置中，在填充有被称为拉希格圈(Raschig ring)的部件的罐中用碱性溶液清洗空气。为了消除少量的CO₂，还必须使用凝胶吸收剂。虽然这些方法在去除CO₂方面是高效的，但它们具有的严重缺点在于，推动空气通过这种设备消耗大量能量。在这些清洗过程期间发生相当高的压力损失。由于这种能量消耗通常导致额外的CO₂排放，因此从空气捕集CO₂受到额外能量消耗的消极影响。最早的现有技术还以产生没有CO₂的气体为目标，而CO₂捕集的目的是使CO₂摄取率最大。设计目标的这种区别导致CO₂摄取的不同方法。然而，以下说明的本发明也可用于减小在传统CO₂去除装置中的能量消耗。

因而，现有技术方法导致从空气的低效的CO₂的捕集，因为这些过程加热或冷却空气，或者使空气的压力改变显著的量。结果，捕集到的净CO₂通过在过程中产生的排放而减少，或者如果这些CO₂也被捕集，则处理的总成本不必要地高。

而且，虽然已经存在用于从空气分离CO₂的净气器设计，但通常它们被限制成填充层(packed bed)式实施例，其目标典型地是从另一种气体去除全部杂质。美国专利4,047,894中说明的一种这样的设备包含吸收部件，该吸收部件包括由聚氯乙稀(PVC)制成的多孔烧结板或在外壳中布置成相互间隔开的碳泡沫。在板被组装到外壳中之前，将氢氧化钾灌注到多孔板中。这种设备的缺点在于，用于从空气分离CO₂的吸附剂材料在不拆卸设备外壳的情况下无法被补充。

对现有技术的上述说明主要源自我们的共同待审定申请序列号11/209,962，该申请提交于2005年8月22号，其内容通过参考包含于此，其中我们说明了一种通过低压梯度维持的用于从气流去除CO₂的空气净气器单元。参照图1-4，我们上述临时申请的空气净气器单元由风收集器10和液体池12构成，风收集器10具有薄层(lamella)，该薄层是被覆盖在向下流动的吸附剂中并限定(bounding)薄气隙的两个薄片或板5。虽然薄层可通过其它装置被支撑成间隔关系，但形成薄层的两个薄片优选地通过在薄片之间被串在贯穿杆2上，该贯穿杆2通过刚性框架1支撑。

吸附剂按照所建立的技术方法的状态例如从集管(header)6供给的带槽的(crrugated)管3施加到薄层片，所述技术方法例如是喷嘴或液体喷出器(extrusion)。吸附剂材料流下薄层片，同时气流在薄片之间的薄气隙之间经过。空气于吸附剂材料之间的接触引起去除CO₂的化学反应。