CN102365123A - 可以用于俘获二氧化碳的吸着剂结构 - Google Patents

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Abstract

一种吸着剂结构，其包括流通型基材形式的连续活性炭主体；以及提供在所述流通型基材上的添加剂，所述添加剂能够促进CO2在吸着剂结构上的吸着。一种用来制造所述吸着剂结构的方法，该吸着剂结构在俘获CO2方面的应用，以及为进一步使用所述结构而对其进行再生的方法。

Description

可以用于俘获二氧化碳的吸着剂结构
发明领域
本发明涉及一种可以用来从气体中除去二氧化碳的吸着剂结构，例如蜂窝体。
背景技术
众所周知，二氧化碳(CO2)的浓度与全球气候变暖密切相关，而全球气候变暖会增大风暴和洪水之类的自然灾害的几率。发电厂贡献了与人类活动相关的全部CO2排放量中的三分之一，每个发电厂能够排放数百万吨的CO2。另外，其它的工业，例如石油精炼、水泥工业以及钢铁生产工业中，每个工厂也会排放出大量的CO2。我们应当通过俘获和储存CO2，在不对基础工艺进行显著改变的情况下显著减少排放，
可以通过很多的方式减少CO2排放，例如通过提高发电厂的效率或者通过将煤炭转化为天然气。但是，单单使用这些方法无法达到所需的CO2排放水平。因为大量的CO2排放来源于化石燃料的燃烧，因此隔离来自化石燃料燃烧产生的CO2对于整体CO2排放水平的控制具有重要意义。CO2的隔离是指以下技术：将从某个来源排放的CO2俘获，然后将俘获的CO2在某处安全地储存数百年，甚至上千年。目前地球表面以下以及海洋内的储藏处，例如耗竭的油气矿藏、深处的盐水层以及无法开采的煤层是目前常用的储存CO2的场所。
对于由主要化石燃料燃烧产生的CO2的俘获，主要有以下三种途径：燃烧后、燃烧前和氧化燃料燃烧。燃烧前CO2俘获是用于化石燃料气化，首先将燃料转化为一氧化碳和氢气，然后一氧化碳在第二反应器(“变换反应器”)内与水蒸气反应，生成另外的氢气和CO2。最后，将CO2气体与氢气分离，氢气作为无碳的能量携带者，可以燃烧产生能量和/或热量。所述燃烧前法适合用于使用整体煤气化联合循环(IGCC)技术的发电厂。
所述氧化燃料燃烧法不使用空气，而是使用从空气中分离的氧气作为燃料燃烧的氧化剂。富氧燃烧产生高CO2浓度(大于80体积％)和水蒸气。可以通过冷却和压缩气流来使水蒸气冷凝，留下的主要是CO2。由于需要从空气中分离氧气，降低了氧化燃料燃烧体系的能量效率。另外，氧化燃料燃烧体系还需要在将CO2送去储存处之前，从废气除去空气污染物和未冷凝的气体(例如氮气)。使用氧化燃料燃烧的锅炉系统处于示范阶段。
燃烧后CO2俘获的一个优点在于，易于在不对锅炉设计进行显著改变的前提下改进CO2俘获系统。对于现代的燃煤发电厂或者天然气联合循环(NGCC)发电厂，通常将液体溶剂CO2俘获系统用作燃烧后的CO2俘获溶液来俘获CO2(通常在废气流中占3-15体积％)，该溶液通常使用有机胺，例如单乙醇胺(MEA)。该系统通常安装在SO2净气器的下游。因为CO2是酸性气体或者弱酸，其通过与MEA反应而被吸附。该弱酸-弱碱反应是可逆的，CO2和MEA在加热的时候可以被回收。常规的系统由用来俘获CO2的“吸收器”和用来将CO2与MEA分离的“脱离器”组成。燃烧后系统可以除去最高95％的CO2。基于MEA的燃烧后CO2俘获系统可以在市场上购得，但是该系统的操作会消耗掉大量的能量。基于MEA的系统的其它缺陷在于有机碱的腐蚀性和挥发性。
本发明人开发了一种新的吸着剂结构，其可以用来例如从燃煤发电厂或NGCC发电厂产生的燃烧废气流除去CO2。该结构可以提供例如低压降、高表面积，为燃烧后CO2俘获提供极佳的能量效率。
发明概述
第一个实施方式涉及一种吸着剂结构，其包括流通型基材形式的连续活性炭主体；以及提供在所述流通型基材上的添加剂，所述添加剂能够促进CO2在吸着剂结构上的吸着。
第二个实施方式涉及一种制备吸着剂结构的方法，其包括提供流通型基材形式的连续活性炭主体；以及在所述流通型基材上施加添加剂，所述添加剂能够促进CO2在吸着剂结构上的吸着。
第三个实施方式涉及一种从气体中除去CO2的方法，该方法包括提供所述吸着剂结构，并使其与含CO2的气体接触。
第四个实施方式涉及一种使至少一部分CO2从所述吸着剂结构解吸着的方法，该方法包括提供其上吸着有CO2的吸着剂结构；将其加热至高于CO2的解吸着温度的温度。
附图简要说明
图1A是用于除去CO2和吸着剂再生的系统构造的一个实施方式。
图1B是用于除去CO2和吸着剂再生的系统构造的另一个实施方式。
图2是用于除去CO2和吸着剂再生的系统构造的又一个实施方式。
图3是用来从吸着剂结构进行CO2的ESA解吸着的吸着剂结构的一个实施方式。
具体实施方式
第一个实施方式涉及一种吸着剂结构，其包括流通型基材形式的连续活性炭主体；以及提供在所述流通型基材上的添加剂，所述添加剂能够促进CO2在吸着剂结构上的吸着。
术语“连续的活性炭主体”表示碳具有连续的不间断的结构，而不是用粘合剂结合在一起的不连续的碳颗粒的团块。在下文中将会进一步讨论到，这样的主体除了包括连续的活性炭以外，还可以包括任何合适的填充材料，例如无机材料或有机材料，甚至是颗粒状的碳。所述连续的活性炭主体吸着剂结构可以通过以下方式获得，例如通过碳化将含碳的合成聚合物物质转化为连续的碳结构，然后对该连续的碳结构进行活化。
与由不连续活性炭制造的主体相比，连续的活性炭主体具有一个或多个优点。由活性炭颗粒制造的主体必须用永久性粘合剂结合在一起；而源自树脂的活性炭主体例如是由连续的碳制备的，不需要永久性粘合剂。该连续的碳结构是牢固而耐久的，可以用于高流速化学工艺。该主体也可以在液体流中具有耐久性。由活性炭颗粒制造的主体在有机溶剂中不可能耐久，在许多情况下，甚至在水中也不可能耐久，这是因为用来将所述结构保持在一起的粘合剂经常是水溶性的。
在本文中，术语“流通型基材”表示成形的主体，其包括内部通路，例如笔直的或曲折的通道和/或多孔网络，其允许流体流从所述主体流过。所述流通型基材从入口端到出口端，沿着流通方向的尺寸至少为1厘米，至少为2厘米，至少为3厘米，至少为4厘米，至少为5厘米，至少为6厘米，至少为7厘米，至少为8厘米，至少为9厘米，或者至少为10厘米。
在一个实施方式中，所述流通型基材具有蜂窝体结构，其包括入口端和出口端，以及从所述入口端延伸到所述出口端的内部通道。在一个实施方式中，所述蜂窝体包括从入口端延伸到出口端的多条孔道，所述孔道由交叉的孔道壁限定。
所述蜂窝体基材可任选地包括一个或多个选择性堵塞的蜂窝体基材孔道端，以提供能使流体流和孔道壁之间更紧密地接触的壁流通型结构。
在一个实施方式中，所述流通型基材的表面的表面积等于或大于100米2/克，等于或大于200米2/克，等于或大于300米2/克，等于或大于400米2/克，或者等于或大于500米2/克。
在一个实施方式中，所述流通型基材具有总孔体积，其中总孔体积的至少20％由孔径等于或大于5纳米的孔组成。在另一个实施方式中，所述流通型基材具有总孔体积，其中总孔体积的20-70％由孔径为5纳米至20微米的孔组成。在另一个实施方式中，所述流通型基材具有总孔体积，其中总孔体积的20-70％由孔径为2微米至20微米的孔组成。所述基材的孔可以形成“互连孔隙”，其特征是一些孔与其它的孔互连和/或交叉，以形成基材内的孔隙的曲折网络。
在一个实施方式中，所述流通型基材的孔道密度为6个孔道/平方英寸(cpsi)至1200cpsi，例如为50-900cpsi，例如为100-600cpsi。
在一个实施方式中，所述流通型基材的通道壁厚度为0.001-0.050英寸，例如0.002-0.025英寸。
在所述流通型基材上提供添加剂，由此提高所述流通型基材的CO2吸着能力。在一个实施方式中，所述添加剂是碱。在某些应用中最希望使用弱碱，这是因为CO2与强碱之间的强相互作用可能使得之后CO2难以从吸着剂结构解吸着。有机胺和无机胺是弱碱的例子。无机碱还可以作为添加剂提供。无机碱的例子包括过渡金属氧化物，例如氧化锌、氧化铁或氧化铜。在一些实施方式中，还可以将有机盐或无机盐溶液作为添加剂，例如使用硝酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐和琥珀酸盐的水溶液作为添加剂。
在一个实施方式中，所述流通型基材包含导电性掺杂剂材料，例如分布在整个或一部分流通型基材中的导电性掺杂剂材料。在一些实施方式中，所述掺杂剂紧密地嵌入所述基材结构中，从而分散在整个流通型基材中，而不是仅仅位于所述流通型基材的裸露表面上。例如，在包括由多孔孔道壁限定的多个孔道的蜂窝体结构中，所述掺杂剂可以位于孔道壁中(而不仅仅是位于通道壁的表面上)，以及位于限定所述孔的结构之内(而不仅仅是位于裸露的孔表面上)。
示例性的导电材料是在CO2俘获和吸着剂结构再生过程中具有抗氧化性的那些导电材料。示例性的导电材料包括石墨、活性炭、镍金属粉末和钛金属粉末。所述流通型基材还可以包含任何合适的过滤材料，例如无机或有机材料，甚至是颗粒状碳。
第二个实施方式涉及一种制备吸着剂结构的方法，其包括提供流通型基材形式的连续活性炭主体；以及在所述流通型基材上施加添加剂，所述添加剂能够促进CO2在吸着剂结构上的吸着。
所述吸着剂结构包含连续的活性炭主体，该主体可以通过以下方式制备，例如：提供包含碳前体的批料组合物，将所述批料组合物成形为流通型基材的形状，任选地对所述组合物进行固化，使得所述组合物碳化，以及对碳化的组合物进行活化。
用于该方法的碳前体可以包括单一的前体材料，或者两种或更多种前体材料的混合物。碳前体的例子包括合成含碳聚合物材料。在一个实施方式中，所述批料组合物包含有机树脂作为碳前体。示例性的有机树脂包括热固性树脂和热塑性树脂(例如聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等)。可使用合成的聚合物材料，例如酚醛树脂或糠醇基树脂，如呋喃树脂。合适的酚醛树脂的例子是可熔可溶酚醛树脂，例如普力芬(plyophen)树脂。一种合适的呋喃液体树脂的例子是美国印第安纳州QO化学品公司的Furcab-LP(Furcab-LP，QO ChemicalsInc.，IN，U.S.A.)。示例性的固体树脂是固体酚醛树脂或酚醛清漆树脂。
所述批料组合物可以任选地包含惰性无机填料，(可碳化或不可碳化的)有机填料，以及/或者粘结剂。无机填料可以包括氧化物玻璃；氧化物陶瓷；或其他耐火材料。可以使用的示例性无机填料包括含氧矿物质或其盐，如粘土、沸石、滑石等，碳酸盐如碳酸钙，铝硅酸盐如高岭土(铝硅酸盐粘土)、飞灰(发电厂中煤燃烧后获得的铝硅酸盐灰)、硅酸盐如硅灰石(偏硅酸钙)、钛酸盐、锆酸盐、氧化锆、氧化锆尖晶石(zirconia spinel)、硅酸镁铝、莫来石、氧化铝、三水合氧化铝、软水铝石、尖晶石、长石、硅镁土和铝硅酸盐纤维、堇青石粉末、莫来石、堇青石、二氧化硅、氧化铝、其他氧化物玻璃、其他氧化物陶瓷或者其他耐火材料。
也可以使用其它的填料，例如可以在碳化过程中烧掉而留下孔隙，或者可以从形成的流通型基材浸提出来而留下孔隙的短效填料。所述填料的例子包括聚合物珠粒、蜡、淀粉以及本领域已知的各种天然材料或合成材料。
示例性的有机粘结剂包括纤维素化合物。纤维素化合物包括纤维素醚，例如甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羟丁基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和它们的混合物。甲基纤维素粘结剂的一个例子是陶氏化学公司(Dow Chemical Company)出售的METHOCEL A。羟丙基甲基纤维素粘结剂的例子包括也是由陶氏化学公司出售的METHOCEL E，F，J，K。同样由陶氏化学公司出售的METHCEL 310系列的粘结剂也可用于本发明中。METHOCEL A4M是可与RAM挤出机配套使用的粘结剂的例子。METHOCELF240C是可与双螺杆挤出机配套使用的粘结剂的例子。
所述批料组合物还可以任选地包含成形助剂。示例性的成形助剂包括肥皂，脂肪酸如油酸、亚油酸、硬脂酸钠等，聚氧乙烯硬脂酸酯等，以及它们的组合。可用于改善该批料的挤出和固化特征的其他添加剂是磷酸和油。示例性的油包括分子量为250-1000，包含石蜡族和/或芳族和/或脂环族化合物的石油。一些有用的油是3M公司(3M Co.)的三合一油，或者是新泽西州韦恩市RC公司(Reckitt and Coleman Inc.，Wayne，N.J.)的三合一家用润滑油。其他有用的油可包括基于聚(α-烯烃)、酯、聚亚烷基二醇、聚丁烯、硅酮、聚苯基醚、CTFE油和其他市售油的合成油。也可使用植物油，例如葵花籽油、芝麻油、花生油、大豆油等。
所述批料组合物，例如包含可固化有机树脂的批料组合物，可以任选地在任意合适的条件下固化。固化可以例如在空气中、在大气压下进行，通常将所述组合物在70℃-200℃的温度加热约0.5-5.0小时。在一些实施方式中，将所述组合物分阶段从低温加热到更高的温度，例如从70℃，到90℃，到125℃，到150℃，每个温度保持一段时间。另外，也可通过在室温下加入固化添加剂(例如酸添加剂)来实现固化。
然后可以对所述组合物进行碳化步骤。例如，可以通过在贫O2的气氛中，将所述组合物加热至升高的碳化温度，从而对组合物进行碳化。碳化温度的范围是600至1200℃，在某些实施方式中是700-1000℃。碳化气氛可以是惰性气氛，主要包含非反应性气体，如N2、Ne、Ar、其混合物等。在贫O2的气氛中，在碳化温度下，该批料混合物中所含的有机物质分解，留下含碳残留物。
然后可以对所述碳化的组合物进行活化。所述碳化的批料混合物主体可以在以下条件下进行活化，例如在选自以下的气氛中：CO2，H2O，CO2和H2O的混合物，CO2和氮气的混合物，H2O和氮气的混合物，以及CO2和另一种惰性气体的混合物，例如在升高的活化温度下，在含CO2和/或H2O的气氛中进行。所述气氛可以是基本上纯的CO2或H2O(水蒸气)，CO2和H2O的混合物，或者CO2和/或H2O与氮气和/或氩气之类的惰性气体的组合。可以使用CO2和氮气的混合物，例如CO2含量低至2％或更高。通常可以使用CO2和氮气的混合物(CO2含量为5-50％)来降低工艺成本。活化温度的范围可以是600℃至1000℃，在某些实施方式中是600℃至900℃。在此步骤中，碳化批料混合体的一部分含碳结构被温和氧化：
CO2(g)+C(s)→2CO(g)，
H2O(g)+C(s)→H2(g)+CO(g)，
导致蚀刻含碳主体的结构，并形成限定多个纳米级和微米级孔的活性炭基质。可调节活化条件(时间、温度和气氛)，以产生具有所需比面积的最终产物。
可通过任何合适的技术制备所述流通型基材。在一个实施方式中，例如，可以通过任意合适的技术，例如挤出，将所述批料混合物形成蜂窝体形状。可以使用标准挤出机(柱塞式挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等)和定制的挤出模头进行挤出，从而制造具有各种形状和几何结构的蜂窝体。在美国专利第5,820,967号和第6,187,713号中描述了示例性的流通型基材和挤出技术，这些专利的内容参考结合入本文中。
可以使用任意合适的技术将能够提高CO2在吸着剂结构上的吸着的添加剂施加于所述流通型基材。例子包括硝化-胺化、氨基-硅烷接枝、洗涂(washcoating)和重氮化工艺。
在一个实施方式中，使用硝化-胺化工艺提供添加剂。用浓硫酸和硝酸处理活性炭主体，在活性炭主体表面上引入硝基(-NO2)。然后可以通过与粉末状的铁和盐酸反应对硝基进行还原，制得氨基。
在另一个实施方式中，可以使用氨基-硅烷接枝工艺提供添加剂。通过将活性炭主体在包含0.1-20重量％的氨基硅烷的搅拌的溶液中浸泡，将氨基硅烷，例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基苯基三甲氧基硅烷和三(二甲基氨基)氯代硅烷接枝到活性炭主体上。然后将包含吸着的硅烷的活性炭主体在100-150℃的温度加热24小时，从而将氨基硅烷接枝到表面。
在另一个实施方式中，可以洗涂金属氧化物，例如过渡金属氧化物，包括氧化锌、氧化铁和氧化铜，从而提供添加剂。使用包含过渡金属氧化物的浆液将氧化物涂覆在活性炭主体上。在另一个实施方式中，可以通过用一种或多种有机或无机盐溶液进行浸渍而提供所述添加剂，所述盐是例如过渡金属盐，包括碳酸锌、乙酸铁和柠檬酸铜。有机或无机盐溶液的其它的例子包括下述盐的水溶液：硝酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐和琥珀酸盐。然后将所述涂覆了盐的活性炭主体在30-900℃的温度下加热，使盐分解，除去酸基团。
在另一个实施方式中，可使用重氮化法提供添加剂。仲胺或叔胺取代的或者硝基取代的苯胺与亚硝酸钠(NaNO2)反应生成重氮盐，所述重氮盐不稳定，形成硝基取代的苯自由基。所述自由基基团具有很高的活性，立刻与活性炭反应。因此，取代的苯可以与活性炭主体表面结合。通过粉末状铁和盐酸的反应，使硝基还原为胺基。不需要仲胺和叔胺取代的苯的进一步反应。
第三个实施方式涉及一种从气体中除去CO2的方法，该方法包括提供所述吸着剂结构，并使其与含CO2的气体接触。例如，可以使气流从入口端向着出口端通过流通型基材(例如蜂窝体)的内部通路。气体还可包含另一相，例如气体中的固体颗粒，或者气流中的液滴。示例性的气流包括燃煤发电厂的废气流，天然气组合发电厂的废气流，或者产生大量CO2的其他工厂的废气流。CO2的吸着可以在任意合适的条件下发生。例如，在一个实施方式中，CO2吸着在最高达80℃的温度下发生。
术语“吸着”、“吸着性”和“吸着的”指吸附、吸收或其它以物理、化学或物理和化学方式在流通型基材上捕集CO2的方式。
在一些实施方式中，吸着剂结构从所述气体中除去至少50％，至少70％，或者至少90％的CO2。
第四个实施方式涉及一种使得至少一部分CO2从所述吸着剂结构解吸着的方法，该方法包括提供其上吸着有CO2的吸着剂结构；将其加热至高于CO2的解吸着温度的温度。对吸着的CO2进行解吸着也可以称作吸着剂结构的再生。所述吸着剂结构可以通过任何合适的方法进行加热。例如，在一个实施方式中，可以通过氮气之类的热惰性气体流对吸附着结构进行加热。或者，所述惰性气流可以包含燃烧系统产生的一种或多种废气。例如，可以使用热浮动吸附(TSA)，该方法包括用较低的温度进行吸附，用较高的温度进行解吸附。在另一个实施方式中，可以通过使足够的电压通过所述吸着剂结构的一部分，对吸着剂结构进行电阻加热，从而实现对吸着剂结构的加热，也称作电浮动吸附(ESA)。另外，可以使用常规的加热炉或者烘箱对吸着剂结构进行加热。
应当理解，足以使CO2解吸着的温度部分取决于所含的CO2的量。在一个实施方式中，足够的温度可以包括在50-300℃的温度对吸着剂结构进行加热，包括例如100℃、150℃、180℃或200℃。在另一个实施方式中，所述足够的加热温度可以为由这些数值组成的范围，包括例如90-200℃，或者90-180℃。
如上文所述，ESA是一种再生技术，其利用活性炭主体的导电性质，涉及使电流通过所述碳主体。美国专利第6,097,011号描述了一些用于该技术的示例性方法和材料，其内容参考结合入本文中。ESA比TSA更节约能量，这是因为更多的ESA能量被直接吸收用于破坏吸着剂的-CO2键合。当电流通过碳的时候，根据主体的电阻以及施加的电压，碳被加热到预定的温度。设置导体，使其能够传导电流，让电流通过吸着剂结构，从而对其进行理想的均匀加热。所述导体的实际位置设置取决于导体的种类以及装置的几何结构。本发明不限于任何特定种类的导体或几何结构；但是优选电流对装置进行均一的加热，而不会产生热点。
电压和电流的要求会根据用途改变，电阻率可以根据下式进行调节。
ρ = R · A L
式中，ρ是电阻率，单位为欧姆-厘米，R是电阻，单位为欧姆，A是导电面积，单位为厘米2，L是两个导电表面之间的距离，单位为厘米。
图3显示了设计用于ESA解吸着300的吸着剂结构的一个实施方式，其中对吸着剂结构304的相反的表面施加导电金属302。所谓相反的表面表示从主体的几何结构上看彼此隔开的表面，使得在导电表面之间通过电流时，产生对碳进行均匀加热的电流。图中显示了将涂覆金属的侧面302与电源308相连的引线306。为了测量电阻率，导电表面302之间的距离记作L，导电表面的面积是一个侧面302的面积。
导电材料的例子包括金属，例如铜、银、铝、锌、镍、铅和它们的合金，特别是铜，这是因为铜的导电性很高，能够最大程度减小电阻。
所述导体通常为导电材料的细条的形式，或者电极，或者位于吸着剂结构上的导电材料的涂层的形式。如果使用电极，可以通过压力接触件，例如弹簧来施加。或者可以使用导电材料的细条，用导电性粘合剂将其与吸着剂结构连接，所述导电性粘合剂是例如购自艾克美化学工业公司(Acme Chemicals andInsulation Co.)的E-solder#3012和#3021含银环氧化物。
导电涂层能够节约成本，提供均一的电阻路径，从而避免热点。
一旦至少一部分吸着的CO2已经通过化学方式和/或物理方式从活性炭吸着剂结构解吸着，就可以通过废物流将解吸着的CO2与吸着剂结构分离。在一个实施方式中，适合用来输送解吸着的CO2的废物流可以包括惰性气体流，例如氮气。另外，如果需要的话，可以将包含至少一部分解吸着的CO2的废物流输送到CO2收集装置，用于随后对解吸着的CO2的进一步处理或收集。从吸着剂结构解吸着的任意CO2可以回收到次级系统中，用来之后通过其它的储存机构或工艺进行保存。
本发明的任何吸着剂结构，例如蜂窝体，可以结合于或用于任何合适的系统环境。例如，燃煤发电厂或天然气联合循环发电厂的工艺流。
所述吸着剂结构可以在进行颗粒物质控制之后、堆叠之前的位置设置。如果设置有SO2控制系统，可以将吸着剂结构设置在SO2控制系统之后。
可以将上述任意一种吸着剂结构结合入用于除去CO2和吸着剂再生的系统构造中。例如，图1A、1B和2显示了不间断的吸着剂结构，如果需要，可以进行自动再生而不需要关停或中断使用了所述吸着剂结构的工艺流。
图1A显示了一个实施方式，其包括两个吸着剂结构[102和104]，这两个吸着剂结构能够使用例如隔板或遮挡阀112选择性地引导气流通过不同的流动路径[108和110]，到达颗粒吸着剂结构。一个吸着剂结构104可以将CO2从包含CO2的气体106除去，同时另一个吸着剂结构102进行再生，或者准备用于CO2吸着。在通过吸着剂结构104之后，气流继续通过叠置体116。在通过吸着剂结构102之后，可以将气流输送到CO2收集系统114。
图1B显示了一种系统150，其中吸着剂结构102从包含CO2的气体106除去CO2，同时余下的吸着剂结构104如上文所述进行再生，或者准备用于CO2吸着。在通过吸着剂结构102之后，气流继续通过叠置体116。在通过吸着剂结构104之后，可以将气流输送到CO2收集系统114。
图2显示一种CO2去除系统200，其具有不同的流通路径[118和120]，用来供应用于输送解吸着的CO2的气流124。通过使用可以围绕枢轴点119旋转的挡板或遮挡阀122控制气流的路径，将其导向正在再生的吸着剂结构。所述气流124可以是例如如上文所述用来使CO2从吸着剂结构发生热致解吸着的热惰性气体。或者，该气流124可以简单的是用于如上所述用ESA技术解吸着的CO2的载气。
图1A、1B和2显示了包括可围绕枢轴点[113和119]旋转的遮板[112和122]的实施方式，但是可以使用任意合适的流动控制机械机构，例如合适定位的阀门。
应当理解，虽然就某些说明性实施方式详细描述了本发明，但是应该认为本发明不限于这些说明性实施方式，在不背离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围的前提下，可以对列举的实施方式进行各种可能的修改。
除非另外说明，否则，说明书和权利要求书中使用的所有数值都理解为在所有情况下用术语“约”修饰，而不管是否确有“约”。
也应理解，本发明说明书和权利要求书所用的精确数值构成本发明的附加实施方式。

Claims (24)

1.一种吸着剂结构，该结构包括：
一种流通型基材形式的连续的活性炭主体；
提供在所述流通型基材上的添加剂，
其中所述添加剂能够提高CO2在所述吸着剂结构上的吸着。
2.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述流通型基材是蜂窝体。
3.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述流通型基材的表面的表面积等于或大于100米2/克。
4.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述流通型基材具有总孔体积，其中总孔体积的至少20％由孔径等于或大于5纳米的孔组成。
5.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂是碱。
6.如权利要求5所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂是有机胺。
7.如权利要求5所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂是无机胺。
8.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂是有机物。
9.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂是无机物。
10.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述添加剂作为涂层提供在所述流通型基材上。
11.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述流通型基材还包含导电性掺杂剂材料。
12.如权利要求1所述的吸着剂结构，其特征在于，所述流通型基材还包含填料。
13.如权利要求12所述的吸着剂结构，其特征在于，所述填料是煤或木炭。
14.一种制造如权利要求1所述的吸着剂结构的方法，该方法包括：
提供流通型基材形式的连续的活性炭主体；
在所述流通型基材上施加添加剂，
其中所述添加剂能够提高CO2在所述吸着剂结构上的吸着。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述连续的活性炭主体通过以下方式提供：
将碳前体成形为流通型基材的形状；
任选地使所述碳前体固化；
使所述碳前体碳化，形成连续的碳结构；以及
使碳活化。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述碳前体是酚醛树脂。
17.一种从气体中除去CO2的方法，该方法包括：
提供权利要求1的吸着剂结构；
使所述吸着剂结构与包含CO2的气体接触。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述气体的温度最高达80℃。
19.一种用来使至少一部分CO2从吸着剂结构解吸着的方法，该方法包括：
提供其上吸着有CO2的权利要求1所述的吸着剂结构；
将所述吸着剂结构加热至高于CO2的解吸着温度的温度。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法包括将吸着剂结构加热至等于或高于50℃的温度。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法包括用惰性气体流加热所述吸着剂结构。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法包括使电流通过所述吸着剂结构，以提供电阻加热，从而加热所述吸着剂结构。
23.如权利要求19所述的方法，该方法包括在加热炉或烘箱中加热所述吸着剂结构。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法还包括收集解吸着的CO2。
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