CN102371104A - 用于气体中二氧化碳吸脱附浓缩装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明用于气体中二氧化碳吸脱附浓缩装置及其方法，该装置包含：一吸脱附单元，其提供一吸附材以吸、脱附一待处理气体中的二氧化碳；及一蒸汽供给单元，其提供该吸脱附单元一蒸汽源，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。而本发明所提供的装置及方法可有效脱附吸附材上的二氧化碳，并进一步浓缩分离二氧化碳，可有效净化二氧化碳，并延长吸附材的寿命，为一种优良的二氧化碳净化装置及方法。
Description
技术领域
本发明关于一种二氧化碳吸脱附装置，特别是关于一种可以有效去除电厂或工厂排放气体中二氧化碳，并进一步进行浓缩回收的装置。
背景技术
随着温室效应日渐显著，京都议定书也正式生效，同时二氧化碳捕获及封存技术(Carbon dioxide Capture and Storage，简称CCS)也于2005年被联合国的I PCC组织评估为可行方式之一，相关文献与专利不胜枚举。其中包括最普遍被探讨的湿式吸收MEA法、干式吸附法、薄膜法等。
经搜寻二氧化碳吸附相关专利，于中国台湾专利有「由一含二氧化碳的气流中吸附二氧化碳的方法、二氧化碳吸附剂及其制造方法(证书号：176857)」、「二氧化碳自气流中的移除(公告号：592788)」及「从空气进料流中除去水、二氧化碳和一氧化二氮的方法及设备、空气分离方法及设备(公告号：455505)」”等，然而上述三个专利中的应用范围或使用的材料均与本发明专利不相同。
此外，于中国专利中，则有「利用氧化钙和稻壳灰制备二氧化碳吸附剂的方法(200810156154.4)」、「含硅钠米氧化钙高温二氧化碳吸附剂和该吸附剂的制备方法以及在制氢工艺中的应用(申请号：200510060911.4)」及「固态二氧化碳吸附剂及其制备方法(申请号：95119387.2)」，于这三个专利中所使用的材料亦与本专利不相同。此外，另一「二氧化碳回收装置(申请号：200720034221.6)」的装置则属于工业应用如啤酒工业装置设备，其并非应用于电厂或工业气体中。
美国专利相关专利有Gray et al.(2003)“AMINE ENRICHEDSOLID SORBENTS FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE(Pat.#：US6,547,854 B1)”，其内容为将吸附基材经酸碱液处理后，再经金属氧化物、胺盐等处理以达到官能化的目的，其基材虽然包括纳米纳米碳管及分子筛等，但于此方法中所得的二氧化碳吸附量较低，最高仅0.17mmole/g(7.48mg/g)，且该专利仅公开吸附剂本身，并未与装置进一步结合。
再者，于Pennline and Haffman(2002)的“Carbon dioxidecapture process with regenerable sobents (Pat.#：US6,387,337 B1)”，则是使用碱金属(alkali metals)或碱土金属(alkali earth metals)做为吸附剂，于一个双床式反应器中与二氧化碳温室气体反应，其所使用的吸附剂及装置与本案所公开的内容亦不相同。
另于Gray et al.(2007)的专利“HIGH CAPACITY IMMOBILIZEDAMINE SORBENTS(Pat.#：US 7,288,136 B1)”，则是使用二级胺做为改质剂，其所使用的吸附基材可以为纳米碳管或分子筛，而其专利揭露范围仅涵盖吸附剂本身，且该吸附剂的最佳吸附量亦低于本专利所公开装置的结果，故亦与本发明所公开的内容不同。
其它相关文献包括Lu et al.(2008)的“Comparative study ofCO2 capture by carbon nanotubes，activated carbon andzeolites(Energy & Fuels，22，3050-3056)”，CNTs、活性碳、沸石经APTS处理后，显示CNT(APTS)具有最佳二氧化碳吸附能力。Suetal.(2009)的“CO2 Capture from flue gas via multiwalledcarbon nanotubes(Science of the Total Environment，407，3017-3023)”。以CNTs利用APTS、EDA及PEI改质后，以APTS改质的CO2吸附量为最佳，其吸附量于低温(20-60℃)下有较佳的吸附效果，唯其未针对含水率的影响加以探讨，且未与吸附装置进行结合。
因此，于现有文献或专利中尚未见有效结合吸附剂与吸附装置的相关研究成果，可于低温吸附(＜80℃)下将二氧化碳进行连续性快速吸附，并可有效脱附经吸附后的二氧化碳。而本发明提供一种二氧化碳吸脱附浓缩系统，其通过一吸脱附单元(内含吸附材)与一蒸汽供给单元的结合，以提升二氧化碳的吸脱附能力，以有效吸附及脱附气体中的二氧化碳，并进一步浓缩该二氧化碳，同时达成降低成本并有效净化气体中二氧化碳的目的。
发明内容
为了改善上述现有技术所面临的问题，本发明的目的在提供一种用于二氧化碳的吸脱附浓缩装置，其包含：
一吸脱附单元，其提供一吸附材以吸、脱附一待处理气体中的二氧化碳；以及
一蒸汽供给单元，其提供该吸脱附单元一蒸汽源，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。
如上所述的吸脱附浓缩装置，其进一步包含：
一冷凝分离单元，其置于该吸脱附单元之后，用于冷凝脱附后气体中的蒸汽，并分离蒸汽与二氧化碳。
如上所述的吸脱附浓缩装置，其进一步包含：
一调湿器，其置于该吸脱附单元之前，用于调整该待处理气体的湿度。
如上所述的吸脱附浓缩装置，其中该吸附材可为经APTS改质纳米碳管、经TEPA改质纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石。
如上所述的吸脱附浓缩装置，其中该吸脱附单元可为一固定床式吸附器、一旋转转环式吸附器、一转轮式吸附器或一流体化浮动式吸附器；且当该吸脱附单元为转轮式吸附器时，该吸脱附单元包含一吸附区及一脱附区，亦可进一步包含一隔离冷却区。
本发明的另一目的在于提供用于二氧化碳的吸脱附浓缩方法，其使用如上所述的吸脱附浓缩装置，该方法包含：
一吸附步骤，该步骤使一待处理气体流经该吸脱附单元，以将待处理气体中的二氧化碳吸附于该吸脱附单元中的吸附材，完成待处理气体的净化；以及
一脱附步骤，通过该蒸汽供给单元所提供的蒸汽源，将吸附于该吸附材上的二氧化碳进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。
上述的吸脱附浓缩方法进一步包含一冷凝分离步骤，即将自该吸脱附单元所脱附的二氧化碳及蒸汽，利用一冷凝分离单元，使脱附后气体中的蒸汽冷凝，并分离二氧化碳与蒸汽，以纯化二氧化碳。
上述的吸脱附浓缩方法进一步一预调湿步骤，即于该吸附步骤之前，使用一调湿器来调整该待处理气体的湿度，以增加该吸附步骤中吸附材对于二氧化碳的吸附能力。
本发明的二氧化碳吸脱附浓缩装置及方法，通过一吸脱附单元(内含吸附材)与一蒸汽供给单元的结合，以提升气体中二氧化碳的吸附及脱附能力，以有效浓缩回收二氧化碳，达成降低成本而有效净化气体中二氧化碳的目的。
下列实验设计为说明目的，不应限制本发明的范畴，合理的变化，诸如对于本领域技术人员显而易见为合理的变化，可在不脱离本发明的范畴下进行。
附图说明
图1为本发明一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图2为本发明第一具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图3为本发明第二具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图4为本发明第三具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图5为本发明另一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图6为本发明第四具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图7为本发明再一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图8为本发明第五具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图9为本发明又一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
图10为本发明第六具体实施例一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图。
【主要组件符号说明】
1二氧化碳吸脱附浓缩装置
2二氧化碳吸脱附浓缩装置
3二氧化碳吸脱附浓缩装置
5风车
10吸脱附单元
11二氧化碳吸附单元
13二氧化碳吸附材
20蒸汽供给单元
22二氧化碳吸附箱块
30旋转转环式吸附器
40蜂巢状转轮式吸附器
50调湿器
60冷凝分离单元
A气体入口
B气体出口
C气体出口
I吸附区
II脱附区
II隔离冷却区
具体实施方式
为使充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如后：
请参见图1，该图1为本发明一种二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图，其中该二氧化碳吸脱附浓缩装置包含一吸脱附单元10及一蒸汽供给单元20。
而含二氧化碳的一待处理气体自一气体入口A进入该吸脱附单元10之中，由于该吸脱附单元内含有可吸附二氧化碳的吸附材，会针对该待处理气体中的二氧化碳进行二氧化碳的吸附作用，以吸附净化该待处理气体中的二氧化碳，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出。
实施例1：
本发明第一具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置1如图2所示，其中该系统包含：一吸脱附单元10及一蒸汽供给单元20；其中该吸脱附单元10的内包含多个二氧化碳吸附单元11，并该二氧化碳吸附单元11填充有二氧化碳吸附材13。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置1进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该吸脱附单元10之中，而随着图2中该吸脱附单元10内的箭头进行气体的流动，而该待处理气体中的二氧化碳则被该二氧化碳吸附单元11中的二氧化碳吸附材13所吸附，其中该二氧化碳吸附材13为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APT S改质的纳米碳管、经TEPA改质的纳米碳管或经T EPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经上述二氧化碳吸附单元11之后，其内包含的二氧化碳即为该二氧化碳吸附材13所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出，完成二氧化碳的浓缩作业。
将上述装置以含CO2气体进行该装置效能的测试评估，其中该含CO2气体的成份范围为：CO2～15％(v/v)、其余为氮气，且入流吸附温度范围为40～60℃；而于上述二氧化碳的吸附装置中填充纳米碳管(蜂巢状或颗粒状或薄膜状)，进行含CO2气体的二氧化碳吸附净化/脱附浓缩测试。
以APTS胺基改质的纳米碳管为例，其吸附量为80～85mg/g，利用蒸汽脱附3gAPTS胺基改质的纳米碳管只需7分钟即可完全脱附二氧化碳，脱附浓缩后的二氧化碳浓度可以达88％以上，浓缩倍率为5.9。十次循环吸脱附测试结果如下表一所示：
表一、十次吸脱附测试结果
由上表中可知，本发明装置中利用蒸汽脱附出的二氧化碳浓度稳定维持于81～88％之间，且利用蒸气脱附二氧化碳可快速完成二氧化碳的脱附，再者，经过十次二氧化碳的吸脱附作用结果，每次浓缩二氧化碳浓度皆维持在8成以上，可见，利用蒸汽来脱附已吸附二氧化碳的吸附材，可有效提升二氧化碳的净化能力。
实施例2：
本发明第二具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置2如图3所示，其中该系统包含：一旋转转环式吸附器30及一蒸汽供给单元20；其中旋转转环式吸附器30由多个二氧化碳吸附箱块22组合而成，并上述二氧化碳吸附箱块22填充有二氧化碳吸附材，上述二氧化碳吸附箱块22便于其内二氧化碳吸附材的更换。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置2进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该二氧化碳吸脱附浓缩装置2之中，即进入该旋转转环式吸附器30之内，而随着图3中该旋转转环式吸附器30的箭头进行气体的流动，而该待处理气体中的二氧化碳则被二氧化碳吸附箱块22中的二氧化碳吸附材所吸附，其中该二氧化碳吸附材为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APTS改质的纳米碳管、经TEPA改质的纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经上述二氧化碳吸附箱块22之后，其内的二氧化碳即为二氧化碳吸附材所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该旋转转环式吸附器30，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该旋转转环式吸附器30之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该旋转转环式吸附器30的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出，完成二氧化碳的浓缩作业。
实施例3：
本发明第三具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置3如图4所示，其中该系统包含：一蜂巢状转轮式吸附器40及一蒸汽供给单元20；其中蜂巢状转轮式吸附器40由多个经改质的多通道蜂巢状二氧化碳吸附基材组合而成。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置3进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该二氧化碳吸脱附浓缩装置3之中，即待处理气体进入该蜂巢状转轮式吸附器40一吸附区I之中，而该待处理气体中的二氧化碳被该蜂巢状转轮式吸附器40吸附区I中的二氧化碳吸附材所吸附，其中该二氧化碳吸附材为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APTS改质的纳米碳管、经TEPA改质的纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经该蜂巢状转轮式吸附器40吸附区I之后，其内包含的二氧化碳即为二氧化碳吸附材所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该蜂巢状转轮式吸附器40吸附区I，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该蜂巢状转轮式吸附器40一脱附区II中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该蜂巢状转轮式吸附器40脱附区II的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出，完成二氧化碳的浓缩作业；同时，该蜂巢状转轮式吸附器40若有需要可进一步包含一隔离冷却区III。
接着，请参见图5，该图5为本发明另一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图，其中该二氧化碳吸脱附浓缩装置包含一吸脱附单元10、一蒸汽供给单元20及一冷凝分离单元50。
含二氧化碳的一待处理气体自一气体入口A进入该吸脱附单元10之中，由于该吸脱附单元内含有可吸附二氧化碳的吸附材，针对该待处理气体中的二氧化碳进行二氧化碳的吸附作用，以吸附净化该待处理气体中的二氧化碳，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽进入该冷凝分离单元50，于该冷凝分离单元中，由于温度下降使流经气流中的蒸汽冷凝为水，收集于该冷凝分离单元50之中，最后经分离纯化浓缩的二氧化碳则自一气体出口C排出。
实施例4：
本发明第四具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置1如图6所示，其中该系统包含：一吸脱附单元10、一蒸汽供给单元20及一冷凝分离单元50；其中该吸脱附单元10之内包含多个二氧化碳吸附单元11，并该二氧化碳吸附单元11填充有二氧化碳吸附材13。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置1进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该吸脱附单元10之中，而随着图6中该吸脱附单元10内的箭头进行气体的流动，而该待处理气体中的二氧化碳则被该二氧化碳吸附单元11中的二氧化碳吸附材13所吸附，其中该二氧化碳吸附材13为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APTS改质的纳米碳管、经TEPA改质的纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经上述二氧化碳吸附单元11之后，其内包含的二氧化碳即为该二氧化碳吸附材13所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽进入该冷凝分离单元50，于该冷凝分离单元中，由于温度下降使流经气流中的蒸汽冷凝为水，收集于该冷凝分离单元50之中，最后经分离纯化浓缩的二氧化碳则自一气体出口C排出。
接着，请参见图7，该图7为本发明再一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图，其中该二氧化碳吸脱附浓缩装置包含一吸脱附单元10、一蒸汽供给单元20及一调湿器60。
含二氧化碳的待处理气体自一气体出口A进入该调湿器60之中，以调整该待处理气体的湿气含量，接着经调节湿气后的待处理气体再流经该吸脱附单元10之中，当该待处理气体进入该吸脱附单元10后，由于该吸脱附单元10内含有可吸附二氧化碳的吸附材，针对该待处理气体中的二氧化碳进行二氧化碳的吸附作用，以吸附净化该待处理气体中的二氧化碳，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出，完成二氧化碳的浓缩作业。
实施例5：
本发明第五具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置2如图8所示，其中该系统包含：一旋转转环式吸附器30、一蒸汽供给单元20及一调湿器60；其中旋转转环式吸附器30由多个二氧化碳吸附箱块22组合而成，并上述二氧化碳吸附箱块22填充有二氧化碳吸附材，上述二氧化碳吸附箱块22便于其内二氧化碳吸附材的更换。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置2进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该调湿器60之中，以调整该待处理气体的湿气含量，接着经调节湿气后的待处理气体再流经该二氧化碳吸脱附浓缩装置2之中，即进入该旋转转环式吸附器30之内，而随着图8中该旋转转环式吸附器30的箭头进行气体的流动，而该待处理气体中的二氧化碳则被二氧化碳吸附箱块22中的二氧化碳吸附材所吸附，其中该二氧化碳吸附材为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APTS改质的纳米碳管、经TE PA改质的纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经上述二氧化碳吸附箱块22之后，其内的二氧化碳即为二氧化碳吸附材所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该旋转转环式吸附器30，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该旋转转环式吸附器30之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该旋转转环式吸附器30的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽自一气体出口C排出，完成二氧化碳的浓缩作业。
再者，请参见图9，该图9为本发明又一二氧化碳吸脱附浓缩装置的一示意图，其中该二氧化碳吸脱附浓缩装置包含一吸脱附单元10、一蒸汽供给单元20、一冷凝分离单元50及一调湿器60。
含二氧化碳的待处理气体自一气体出口A进入该调湿器60之中，以调整该待处理气体的湿气含量，接着经调节湿气后的待处理气体再流经该吸脱附单元10之中，当该待处理气体进入该吸脱附单元10后，由于该吸脱附单元10内含有可吸附二氧化碳的吸附材，针对该待处理气体中的二氧化碳进行二氧化碳的吸附作用，以吸附净化该待处理气体中的二氧化碳，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该吸脱附单元10，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该吸脱附单元10之中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸脱附单元10的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽进入该冷凝分离单元50，于该冷凝分离单元中，由于温度下降使流经气流中的蒸汽冷凝为水，收集于该冷凝分离单元50之中，最后经分离纯化浓缩的二氧化碳则自一气体出口C排出。
实施例6：
本发明第六具体实施例的一种二氧化碳吸脱附浓缩装置3如图10所示，其中该系统包含：一蜂巢状转轮式吸附器40、一蒸汽供给单元20、一冷凝分离单元50及一调湿器60；其中蜂巢状转轮式吸附器40由多个经改质的多通道蜂巢状二氧化碳吸附基材组合而成。
当该二氧化碳吸脱附浓缩装置3进行二氧化碳吸附净化时，待处理气体自一气体入口A经由一风车5吹入该调湿器60之中，以调整该待处理气体的湿气含量，接着经调节湿气后的待处理气体再流经该二氧化碳吸脱附浓缩装置3之中，即待处理气体进入该蜂巢状转轮式吸附器40一吸附区I之中，而该待处理气体中的二氧化碳被该蜂巢状转轮式吸附器40吸附区I中的二氧化碳吸附材所吸附，其中该二氧化碳吸附材为二氧化碳吸附基材，而该二氧化碳吸附基材可为纳米碳管、沸石分子筛或纯硅中孔洞吸附材等低温吸附材，并可进一步经改质剂改质，于本实施例中的改质剂为含胺官能基的改质剂，而使用的二氧化碳的吸附材为经APTS改质的纳米碳管、经TEPA改质的纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石；而该待处理气体流经该蜂巢状转轮式吸附器40吸附区I之后，其内包含的二氧化碳即为二氧化碳吸附材所吸附，完成二氧化碳的吸附作用，而经吸附净化二氧化碳的净化气体流出该蜂巢状转轮式吸附器40，流经该气体出口B排出；而自该蒸汽供给单元20提供一蒸汽源进入该蜂巢状转轮式吸附器40一脱附区II中，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该蜂巢状转轮式吸附器40脱附区II的吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳，而经脱附所得的二氧化碳连同蒸汽进入该冷凝分离单元50，于该冷凝分离单元中，由于温度下降使流经气流中的蒸汽冷凝为水，收集于该冷凝分离单元50之中，最后经分离纯化浓缩的二氧化碳则自一气体出口C排出；同时，该蜂巢状转轮式吸附器40若有需要可进一步包含一隔离冷却区III。
同时本发明亦提供用于二氧化碳的吸脱附浓缩方法，其使用如上所述各具体实施例的吸脱附浓缩装置，该方法包含：
一吸附步骤，该步骤使一待处理气体流经该吸脱附单元，以将待处理气体中的二氧化碳吸附于该吸脱附单元中的吸附材，完成待处理气体的净化；以及
一脱附步骤，通过该蒸汽供给单元所提供的蒸汽源，将吸附于该吸附材上的二氧化碳进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。
上述的吸脱附浓缩方法进一步包含一冷凝分离步骤，即将自该吸脱附单元所脱附的二氧化碳及蒸汽，利用一冷凝分离单元，使脱附后气体中的蒸汽冷凝，并分离二氧化碳与蒸汽，以纯化二氧化碳。
上述的吸脱附浓缩方法进一步一预调湿步骤，即于该吸附步骤之前，使用一调湿器来调整该待处理气体的湿度，以增加该吸附步骤中吸附材对于二氧化碳的吸附能力。
经由上述本发明中用于二氧化碳的吸脱附浓缩装置及方法，提供一蒸汽来进行吸附材上二氧化碳的脱附作用，可使吸附材上二氧化碳的脱附更为完全，同时亦可提高二氧化碳的浓缩，以重复使用该吸附材；并进一步浓缩分离二氧化碳；可有效减轻去除二氧化碳污染所需的成本，而延长吸脱附单元中吸附材的寿命，为一种相当符合环保及能源需求的优良技术。
Claims (11)
1.一种用于二氧化碳的吸脱附浓缩装置，其特征在于包含：
一吸脱附单元，其提供一吸附材以吸附、脱附一待处理气体中的二氧化碳；以及
一蒸汽供给单元，其提供该吸脱附单元一蒸汽源，利用该蒸汽源的过热蒸汽针对该吸附材进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。
2.如权利要求1所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，进一步包含：
一冷凝分离单元，其置于该吸脱附单元之后，用于冷凝脱附后气体中的蒸汽，并分离蒸汽与二氧化碳。
3.如权利要求1所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，进一步包含：
一调湿器，其置于该吸脱附单元之前，用于调整该待处理气体的湿度。
4.如权利要求2所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，进一步包含：
一调湿器，其置于该吸脱附单元之前，用于调整该待处理气体的湿度。
5.如权利要求1至4任一项所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该吸附材为经APTS改质纳米碳管、经TEPA改质纳米碳管或经TEPA改质的硅铝比60的Y型沸石。
6.如权利要求1至4任一项所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该吸脱附单元为一固定床式吸附器、一旋转转环式吸附器、一转轮式吸附器或一流体化浮动式吸附器。
7.如权利要求6所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该吸脱附单元为转轮式吸附器，该吸脱附单元包含一吸附区及一脱附区。
8.如权利要求7所述的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该吸脱附单元进一步包含隔离冷却区。
9.一种用于二氧化碳的吸脱附浓缩方法，其使用如权利要求1至8中任一项的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该方法包含：
一吸附步骤，该步骤使一待处理气体流经该吸脱附单元，以将待处理气体中的二氧化碳吸附于该吸脱附单元中的吸附材，完成待处理气体的净化；以及
一脱附步骤，通过该蒸汽供给单元所提供的蒸汽源，将吸附于该吸附材上的二氧化碳进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳。
10.一种用于二氧化碳的吸脱附浓缩方法，其使用如权利要求2、4至8中任一项的吸脱附浓缩装置，其特征在于，该方法包含：
一吸附步骤，该步骤使一待处理气体流经该吸脱附单元，以将待处理气体中的二氧化碳吸附于该吸脱附单元中的吸附材，完成待处理气体的净化；
一脱附步骤，通过该蒸汽供给单元所提供的蒸汽源，将吸附于该吸附材上的二氧化碳进行脱附作用，以移除吸附材上的二氧化碳；以及
一冷凝分离步骤，即将自该吸脱附单元所脱附的二氧化碳及蒸汽，利用一冷凝分离单元，使脱附后气体中的蒸汽冷凝，并分离二氧化碳与蒸汽，以纯化二氧化碳。
11.如权利要求9或10所述的吸脱附浓缩方法，其特征在于，进一步包含一预调湿步骤，在该吸附步骤之前，使用一调湿器来调整该待处理气体的湿度，以增加该吸附步骤中吸附材对于二氧化碳的吸附能力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120314 |