[发明专利]利用电介质加热收集二氧化碳的系统和方法

说明书

本申请的名称是利用电介质加热收集二氧化碳的系统和方法。用于从工艺气体中收集二氧化碳的系统，其包括用于从所述工艺气体中吸附二氧化碳分子的吸附剂材料、靠近所述吸附剂材料的电介质加热器、以及具有封装所述吸附剂材料和任选的所述电介质加热器的内体积的容器。

本申请为分案申请，原申请的申请日是2014年2月10日、申请号是201410046772.9、发明名称为“利用电介质加热收集二氧化碳的系统和方法”。

技术领域

本申请涉及二氧化碳收集，并且更具体而言，涉及利用电介质加热从吸附剂材料回收收集的二氧化碳。

技术背景

某些分子，比如二氧化碳或水，可被作为目标并且从气体流中收集用于各种应用。例如，二氧化碳可被收集作为工业过程的副产物并且用于从空气的供给中去除过量的二氧化碳。

可用各种技术从各种源中获得二氧化碳。传统的二氧化碳收集技术可能是非常能量密集型的，特别是当以工业规模运转时。用于二氧化碳收集的两个最严苛的能量需要通常是用于驱动气体流通过或经过收集介质所需的能量以及用于从收集介质中再生和俘获二氧化碳所需的能量。因此，二氧化碳材料成本可能是显著的，特别是当大量使用时。

用于收集二氧化碳的一个方法采用分子筛吸附二氧化碳分子。去除吸附的二氧化碳需要大量的能量。这种能量通常通过辐射加热和/或通过用高真空拉脱分子供应。

然而，加热系统需要显著的能量，并且因而是低效的。其还需要设计系统的结构组件，以便所有组件部分可迅速且有效地均匀遍布所述系统辐射热。这通常需要金属的系统、多个辐射加热器以及电力的供应。另外，由于大多数分子筛由是常规绝缘体的陶瓷材料制成，所以其不容易导热并且必须设计为很靠近多个热源。

此外，由于分子筛也是具有极性电荷的多孔材料，其也具有用于保持其它带电分子的亲合力。这可使分子筛较不可能释放带电分子，比如水。因此，某些靶分子可能需要甚至更高的温度以便被释放，从而需要更多的能量。

还可能需要额外的能量源，比如高真空，以便有效地释放分子。由于需要额外的能量用于操作和额外的结构组件，利用真空给系统添加额外的成本。分子筛必须装在能够抵挡较低压力的室内，因此所述室必须被加固并且必须添加真空阀和密封件。

已知的二氧化碳收集系统一般通过使气体流通过收集床以便从气体流中吸附二氧化碳来运行。之后将必须通过热、真空或两者的组合从收集床中回收或脱附二氧化碳。这将必须在能够维持真空的室内完成。因此，需要通常由金属制成的有厚、重壁的室，其能够抵挡热暴露和高真空而不变形。在一段时间之后，吸附的二氧化碳被释放到所述室中。需要的时间段取决于各种因素，比如吸附的气体和用于释放分子的条件。例如，温度越高，时间越快，但在更高的运行成本下需要更多能量输入。作为另一个实例，真空度越低，时间越快，但在更高的运行成本以及对于真空室和相关联的真空组件的更高成本下需要更多能量输入。

因此，本领域技术人员继续进行二氧化碳收集领域的研究和开发工作。

发明内容

在一个方面中，公开的用于从工艺气体中收集二氧化碳的系统可包括吸附剂材料，其用于从工艺气体中吸附二氧化碳分子；靠近吸附剂材料的电介质加热器，其用于从吸附剂材料中脱附二氧化碳；以及具有封装吸附剂材料的内体积的容器。

在另一个方面中，公开的用于从工艺气体中收集二氧化碳的系统可包括冷凝器，其用于从工艺气体中去除热；干燥剂室，其具有从工艺气体中吸附水以便产生基本干燥的气体的干燥剂材料和从干燥剂材料中脱附水的第一电介质加热器；以及接触室，其具有从干燥气体中吸附二氧化碳的吸附剂材料和从吸附剂材料中脱附二氧化碳的第二电介质加热器。

在又另一个方面中，公开了用于将在吸附材料上收集的二氧化碳脱附的方法，所述方法可包括以下步骤：(1)提供吸附剂材料；(2)将二氧化碳吸附到吸附剂材料上；以及(3)电介质加热吸附的二氧化碳以便实现脱附。