[实用新型]基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用系统

说明书

本实用新型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，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；本实用新型在常温常压下，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。

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳捕集和再利用技术领域，具体涉及一种基于太阳能驱动的捕集大气中二氧化碳并利用二氧化碳制备甲醇的系统。

背景技术

随着经济的快速发展，二氧化碳大量排放带来的环境问题日益严重，因此二氧化碳的捕集和回收研究受到国内外的广泛关注。然而，二氧化碳的捕集主要面对火电厂等固定排放源，其方法是利用碱性溶液(如氨水溶液NH₃·H₂O，一乙醇胺MEA，碳酸氢钠NaHCO₃)对烟气进行洗涤，脱除烟气中的二氧化碳。该方法虽然吸收速率快、脱除效果好，但吸收后产物较为稳定、再生能耗高，故难以处理、易造成二次污染。并且，现有的二氧化碳捕集和回收技术主要注重于二氧化碳的捕集，而对于捕集后二氧化碳回收或存储涉及较少。现有的对捕集后的二氧化碳的处理方法主要为地质封存与填埋，但这种方法不仅技术难度大、成本高，而且在遇到地壳剧烈运动时，存在大规模泄漏的风险。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提出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，该系统采用易再生吸收剂对大气中二氧化碳进行捕集，利用太阳能驱动气体流动吸收大气中二氧化碳，再利用太阳能提供解吸热源和解吸气在常压下实现二氧化碳解吸，最后利用太阳光和催化剂将解吸后的二氧化碳转化为甲醇；因此，本实用新型的目的在于减少二氧化碳吸收解吸工艺的能耗、实现解吸后二氧化碳的零排放与再利用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用系统，包括第一吸收解吸塔3、第二吸收解吸塔25、水蒸气发生装置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；