CN117679910A - 直接空气碳捕集方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直接空气碳捕集方法及系统，直接空气碳捕集方法包括：吸附步骤和再生步骤；吸附步骤包括：将吸附剂组件设置于空气流通装置的气流通道中；利用已有设施设备的气流流经吸附剂组件，吸附剂组件吸附气流中的二氧化碳；再生步骤包括：利用空气流通装置的气流的能量，来向吸附剂组件输送高温气流，以对吸附剂组件进行加热再生，解决了现有技术中的直接空气碳捕集装置未能实现与现有装置集成设计的技术问题。本发明提供的直接空气碳捕集系统，可以直接配置在石化企业的空冷装置、建筑物等通风设施的排气管、海上风力涡轮机、散热风扇后端等，并实现热量集成，可以解决新建或扩容装置场地不足、DAC独立系统运行成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及直接空气碳捕集的技术领域，尤其涉及一种直接空气碳捕集方法及系统。
背景技术
随着全球经济的快速发展，能源需求量越来越大，导致二氧化碳排放量急剧增加，大气中二氧化碳含量超过了400ppm，对环境造成了严重的影响，温室效应就是其中较为突出问题。目前，固态胺吸附法因其吸附量高、捕获成本低、工艺简单、对设备腐蚀小等优点，越来越受到研究者的关注。
中国发明专利申请CN114522505A公开了一种基于胺负载固体吸附剂的直接空气二氧化碳捕集系统，包括依次连通的流量计、填充有胺负载固体吸附剂的吸附管、扩口管、气泵、缩口管、三通阀；其中三通阀另外两个端口分别与气体收集袋、排空管相连通。但是，需要气泵等高能耗装置，捕集成本高，工艺复杂，不易连续操作。
中国发明专利申请CN115999308A公开了一种基于MOFs吸附剂的直接空气碳捕集及利用系统和方法，该系统包括：吸附反应器系统，用于吸附空气中的CO2或进行解吸附；蒸汽发生器及疏水回收系统，与吸附反应器系统相连，用于为吸附反应器系统提供热源；再生冷却除水系统，与吸附反应器系统和蒸汽发生器及疏水回收系统相连。但是，需要额外的高温蒸汽进行再生，工艺复杂，不易连续操作。
中国发明专利申请CN113813746A公开了一种从空气中直接捕集二氧化碳的装置，其采用的是薄层移动床和球形固态胺吸附剂，薄层移动床的高度为10m～25m，球型固态胺吸附剂需要在其中上下转移，系统磨损较大。
中国发明专利申请CN114901382A公开了一种通过钙吸附剂直接空气捕集二氧化碳或其他气体的系统和方法。特别是，钙吸附剂可作为一个或多个基底上的基本上薄的涂层提供，并且用于通过化学吸附直接空气捕集二氧化碳。可处理碳酸化吸附剂进行二氧化碳的封存或在再生过程中通过捕集从碳酸化吸附剂中释放的二氧化碳而再生。但是，需要进行钙吸附剂涂覆，工艺复杂，将碳酸盐加热至约700℃至约1200℃、约750℃至约1100℃、或约800℃至约1000℃范围内的温度来进行煅烧，能耗高而且长时间连续操作容易脱落。
中国发明专利申请CN112169537A公开了一种快速变温吸附转轮式直接空气二氧化碳捕集系统，所述快速变温吸附转轮式直接空气二氧化碳捕集系统包括：转轮；吸附流路以及再生流路，再生气体在再生流路内沿与第一方向相反的第二方向流动，其中，再生气体为水蒸气发生器加热产生的水蒸气，加热后的再生气体流经转轮的再生区后进入冷凝器内被冷凝，冷凝得到液体为冷凝水，所述冷凝水经冷凝管路流入水蒸气发生器内，冷凝分离得到的气体为收集的二氧化碳气体。但是，由于需要使用3D打印技术成型的转轮为整体式结构，性能虽好，但成本极高，并且结构相对复杂，吸附脱附温差不宜过大等，设计扩展性差。
上述方案均属于独立DAC(Direct Air Capture，直接空气碳捕集)捕集系统，未实现与现有装置的集成设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接空气碳捕集方法及系统，以解决现有技术中的直接空气碳捕集装置未能实现与现有装置集成设计的技术问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种直接空气碳捕集方法，包括：吸附步骤和再生步骤；
所述吸附步骤包括：
将吸附剂组件设置于空气流通装置的气流通道中；
气流流经所述吸附剂组件，所述吸附剂组件吸附气流中的二氧化碳；
所述再生步骤包括：
利用空气流通装置的气流的能量，来向所述吸附剂组件输送高温气流，以对所述吸附剂组件进行加热再生。
在优选的实施方式中，所述空气流通装置包括空冷装置和换热装置，气流依次流经所述空冷装置与所述换热装置；实施所述吸附步骤时，所述吸附剂组件设置于所述空冷装置的前方，气流依次流经所述吸附剂组件、所述空冷装置与所述换热装置。
在优选的实施方式中，实施所述再生步骤时，所述吸附剂组件设置于所述换热装置的后方，气流依次流经所述空冷装置、所述换热装置与所述吸附剂组件。
在优选的实施方式中，实施所述再生步骤时，所述换热装置的气流出口连接至蒸汽发生器的入口，所述蒸汽发生器利用所述换热装置输出的气流的能量产生蒸汽并将蒸汽输送至所述吸附剂组件。
在优选的实施方式中，所述吸附剂组件中胺活性组分负载采用原位负载的形式进行。
在优选的实施方式中，所述吸附剂组件为结构化柔性膜组件或颗粒组件。
本发明提供一种直接空气碳捕集系统，包括：支撑机构、空冷装置、换热装置和吸附剂组件，所述空冷装置和所述换热装置均安装于所述支撑机构，气流依次流经所述空冷装置与所述换热装置；所述支撑机构设置有第一安装位和第二安装位，所述第一安装位位于所述空冷装置的前方，所述第二安装位位于所述换热装置的后方，所述吸附剂组件能够可拆卸地安装于所述第一安装位或所述第二安装位。
在优选的实施方式中，所述直接空气碳捕集系统还包括蒸汽发生器，所述换热装置的气流出口连接至所述蒸汽发生器的入口，所述蒸汽发生器能够利用所述换热装置输出的气流的能量产生蒸汽，所述蒸汽发生器的蒸汽出口设置有第三安装位，所述吸附剂组件还能够可拆卸地安装于所述第三安装位。
在优选的实施方式中，所述直接空气碳捕集系统还包括二氧化碳储罐和压缩机，所述第二安装位的出口和所述第三安装位的出口均通过阀门连接至所述压缩机的入口，所述压缩机的出口与所述二氧化碳储罐连通。
在优选的实施方式中，所述直接空气碳捕集系统还包括循环泵和胺溶液容器，所述吸附剂组件设置于所述第一安装位时，所述胺溶液容器的出口和所述循环泵的入口能够分别与所述吸附剂组件连接。
在优选的实施方式中，所述支撑机构中设置有间隔分布的可活动盖板，所述第一安装位设置于所述可活动盖板之间，所述可活动盖板用于阻止气流流经所述第一安装位。
本发明的特点及优点是：
该直接空气碳捕集方法可以应用于石化企业的空冷通道以及各设备或各场所换气通风的出风口处等，利用已有设施设备的气流，使气流流经吸附剂组件，吸附气流中的二氧化碳，以减少碳排放，这样，不必为吸附剂组件配置风机，利用已有气流进行空气输送，降低了系统能耗。再生步骤中，利用已有设施设备的气流的能量，来对吸附剂组件进行加热再生，从而减少了吸附剂组件再生所需额外提供的能量。再生完成后，可以再次实施吸附步骤，从而实现吸附步骤与再生步骤循环进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的直接空气碳捕集系统的整体示意图；
图2为本发明提供的直接空气碳捕集系统的原位负载流程图；
图3为本发明提供的直接空气碳捕集系统中空气流通装置与吸附剂组件耦合吸附的流程图；
图4为本发明提供的直接空气碳捕集系统中的吸附剂组件再生流程图；
图5为本发明提供的直接空气碳捕集系统中的吸附剂组件为卷式吸附剂组件时的结构示意图；
图6为本发明提供的直接空气碳捕集系统中的吸附剂组件为平板状吸附剂组件时的结构示意图；
图7为本发明提供的直接空气碳捕集系统中的吸附剂组件为板式吸附机颗粒吸附组件时的结构示意图。
附图标号说明：
10、吸附剂组件；
11、平板状吸附剂组件；111、平板膜状吸附剂；112、波纹隔板；
12、板式吸附机颗粒吸附组件；121、支撑框；122、颗粒状吸附剂；
21、阀门；22、阀门；23、阀门；24、阀门；25、阀门；26、阀门；
31、循环泵；32、胺溶液容器；
40、支撑机构；41、第一安装位；42、第二安装位；43、第三安装位；
44、可活动盖板；
5、空冷装置；6、换热装置；
71、蒸汽发生器；
72、压缩机；73、储罐；
80、空气流通装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
方案一
本发明提供了一种直接空气碳捕集方法，包括：吸附步骤和再生步骤；
吸附步骤包括：
将吸附剂组件10设置于空气流通装置80的气流通道中；
气流流经吸附剂组件10，吸附剂组件10吸附气流中的二氧化碳；
再生步骤包括：
利用空气流通装置80的气流的能量，来向吸附剂组件10输送高温气流，以对吸附剂组件10进行加热再生。
该直接空气碳捕集方法可以应用于石化企业的空冷通道以及各设备或各场所换气通风的出风口处等，利用已有设施设备的气流，使气流流经吸附剂组件10，吸附气流中的二氧化碳，以减少碳排放，这样，不必为吸附剂组件10配置风机，利用已有气流进行空气输送，降低了系统能耗。再生步骤中，利用已有设施设备的气流的能量，来对吸附剂组件10进行加热再生，从而减少了吸附剂组件10再生所需额外提供的能量。再生完成后，可以再次实施吸附步骤，从而实现吸附步骤与再生步骤循环进行。
空气流通装置80可以为空冷装置5、建筑物等通风设施的排气管、海上风力涡轮机、散热风扇等，包括但不仅限于石化企业的空冷通道以及各设备或各场所换气通风的出风口处等。
加热再生过程中，吸附于吸附剂组件10上的二氧化碳被脱附，脱附的二氧化碳可以被收集，吸附剂组件10可以继续循环使用。
在一实施方式中，该直接空气碳捕集方法可以应用于石化企业的空冷通道，空气流通装置80包括空冷装置5和换热装置6，如图1所示，沿气流的流向，空冷装置5与换热装置6依次分布，气流依次流经空冷装置5与换热装置6；实施吸附步骤时，吸附剂组件10设置于空冷装置5的前方，气流依次流经吸附剂组件10、空冷装置5与换热装置6。利用流经空冷装置5和换热装置6的气流来进行空气输送，气流流经吸附剂组件10时二氧化碳被吸附。
空冷装置5和换热装置6组成空冷器，气体在空冷装置5的风机作用下被吹入换热装置6，气流进入风机时通常是环境温度，经与换热装置6高温换热后气流升温至50-60℃。
在一实施方式中，实施再生步骤时，吸附剂组件10设置于换热装置6的后方，气流依次流经空冷装置5、换热装置6与吸附剂组件10，实现利用空冷器出口空气直接再生，有效降低再生能耗，使捕集成本大大降低。空冷器出口空气温度一般在50-60℃之间，对于再生气浓度要求较低的，可采取空冷器出口空气直接再生，具有良好的工业应用前景。例如，可以应用于石化企业，石化企业的空冷器是一个换热装置6，使用空气作为冷却剂。
空气流通装置80包括空冷器，空冷器可以包括空冷装置5和换热装置6或者两者中的一个。
在另一实施方式中，实施再生步骤时，换热装置6的气流出口连接至蒸汽发生器71的入口，蒸汽发生器71利用换热装置6输出的气流的能量产生蒸汽并将蒸汽输送至吸附剂组件10。考虑到空冷器出口空气温度一般在50-60℃之间，对于吸附剂组件10在使用蒸汽再生时，空冷器出口热空气可为蒸汽提供部分再生能量，有效降低再生能耗，使捕集成本大大降低，具有良好的工业应用前景。
在一实施方式中，吸附剂组件10中胺活性组分负载采用原位负载的形式进行。通过使吸附剂组件10处于负压状态，胺活性组分被吸入吸附剂组件10中，进行原位负载。可以在实施吸附步骤前对吸附剂组件10进行原位负载，也可以在循环使用过程中部分胺活性组分流失时，在不拆卸装置情况下，进行原位负载以补充胺活性组分。
在一实施方式中，吸附剂组件10为结构化柔性膜组件或颗粒组件。结构化柔性膜组件包括卷式吸附剂组件10或平板状吸附剂组件11，也可以采用其他形式；颗粒组件包括板式吸附机颗粒吸附组件12，也可以采用其他形式。
传统颗粒吸附剂材料无法直接应用于直接空气捕获装置，与传统吸附剂所匹配的固定床反应器以及流化床反应器无法处理大流量、低压空气，反应器内压力降过高、传质传热效率低。用于捕获空气中的低浓度CO2需要开发高传质、高传热效率、低压降的高效反应器。本发明中的吸附剂组件10采用可扩展式的吸附剂组件，模块化设计，采用柔性膜状吸附材料，根据CO2产能需求以及相耦合的装置结构特点，对吸附材料进行模块化设计，组装成卷式吸附剂组件10、层状吸附剂组件10或者板式吸附机颗粒吸附组件12等。
在一实施例中，对于卷式吸附剂组件10，由柔性的膜材料卷制而成。具体地，首先将柔性膜组件与隔网层层组装，然后，如图5所示，从中心向外卷制具有彼此分隔的气体通道的卷式吸附剂组件；隔网作为支撑板，支撑板上有通孔，最后将卷式吸附剂组件放置于直接空气碳捕集系统内实现空气捕集。
在一实施例中，如图6所示，平板状吸附剂组件11由多层波纹隔板112和平板膜状吸附剂111组成板束，具体地：多个依次层叠设置平板膜状吸附剂111和波纹隔板112，板束的对边上设置有封条，将平板膜状吸附剂111与波纹隔板112交替排列组装成平板状吸附剂组件11。
在一实施例中，板式吸附机颗粒吸附组件12包括支撑框121和颗粒状吸附剂122，如图7所示，颗粒状吸附剂122由支撑框121支撑，并由细纱隔网密封，防止颗粒坠落，形成板式吸附机颗粒吸附组件12。
本发明提供的直接空气碳捕集系统可以与散热器、石化企业空冷器以及电厂风机相耦合，进行直接空气捕获CO2。该捕集系统在结构上与厂区装置集成，节约了设备造价，另一方面还能实现能量集成，无需增加额外的DAC(Direct Air Capture)鼓风系统。
方案二
本发明提供了一种直接空气碳捕集系统，如图1-图7所示，包括：支撑机构40、空冷装置5、换热装置6和吸附剂组件10，空冷装置5和换热装置6均安装于支撑机构40，气流依次流经空冷装置5与换热装置6；支撑机构40设置有第一安装位41和第二安装位42，第一安装位41位于空冷装置5的前方，第二安装位42位于换热装置6的后方，吸附剂组件10能够可拆卸地安装于第一安装位41或第二安装位42。
将吸附剂组件10安装于第一安装位41时，该直接空气碳捕集系统可以利用空冷装置5的气流，使气流流经吸附剂组件10，吸附气流中的二氧化碳，以减少碳排放，这样，不必为吸附剂组件10配置风机，利用已有气流进行空气输送，降低了系统能耗。将吸附剂组件10安装于第二安装位42时，气流依次流经空冷装置5、换热装置6与吸附剂组件10，实现利用空冷器出口空气直接再生，有效降低再生能耗，使捕集成本大大降低，从而减少了吸附剂组件10再生所需额外提供的能量。再生完成后，可以再次实施吸附步骤，从而实现吸附步骤与再生步骤循环进行。
本发明提供的直接空气碳捕集系统可以直接配置在石化企业的空冷装置5、建筑物等通风设施的排气管、海上风力涡轮机、散热风扇后端等，并实现热量集成，可以解决新建或扩容装置场地不足、DAC(Direct Air Capture)独立系统运行成本高的问题。
在一实施方式中，直接空气碳捕集系统还包括蒸汽发生器71，换热装置6的气流出口连接至蒸汽发生器71的入口，蒸汽发生器71能够利用换热装置6输出的气流的能量产生蒸汽，蒸汽发生器71的蒸汽出口设置有第三安装位43，吸附剂组件10还能够可拆卸地安装于第三安装位43。将吸附剂组件10安装于第三安装位43时，吸附剂组件10在使用蒸汽再生，空冷器出口热空气可为蒸汽提供部分再生能量，有效降低再生能耗。
进一步地，直接空气碳捕集系统还包括二氧化碳储罐73和压缩机72，第二安装位42的出口和第三安装位43的出口均通过各个阀门连接至压缩机72的入口，压缩机72的出口与二氧化碳储罐73连通，释放出的CO2经过压缩机72进入CO2储罐73。
如图1和图4所示，该直接空气碳捕集系统可以采用可移动式再生的方法，蒸汽发生器71和第三安装位43组成可移动再生装置，吸附剂组件10整体取出后转移至可移动再生装置，进行再生，具有操作方便、安全性高、吸附剂组件10便于更换的特点。
该直接空气碳捕集系统中的吸附剂组件10的再生步骤可以包括：
(1)真空泵降低压力保证再生器内无残余空气；
(2)蒸汽发生器71的出口管路向第三安装位43上的吸附剂组件10输送热蒸汽(70-120℃)或者热CO2，使吸附剂组件10活化再生；
(3)再生过程的尾气经冷凝设备气液分离，所得CO2收集回收。
在一实施方式中，直接空气碳捕集系统还包括循环泵31和胺溶液容器32，吸附剂组件10设置于第一安装位41时，胺溶液容器32的出口和循环泵31的入口能够分别与吸附剂组件10连接。如图2所示，胺溶液容器32的出口和循环泵31的入口分别与壳体相连，壳体可以容纳吸附剂组件10，壳体与循环泵31和胺溶液容器32连接，以使胺溶液流经壳体并进行循环，循环泵31和胺溶液容器32组成溶液输送装置。
如图1和上图2所示，吸附剂组件10中的胺活性组分负载可采用原位负载的形式进行，将其放置于壳体中并与溶液输送装置连接，实现吸附剂组件10的负载，如图2所示：吸附剂组件10在循环泵31的胺溶液连接管路的入口管路处，循环泵31在输送液体时靠压差将溶液吸入管路，由于吸附剂组件10在入口管路处，因此，吸附剂组件10也处于负压状态，以实现增强传质，更有利于胺活性组分负载。传统的负载方法，需将载体放置于溶液中，并进行旋转蒸发促进胺分子进入介孔孔道内，而本发明采用原位泵循环溶液的方法，起到强化传质的作用，此外，胺溶液的输送管路内的负压状态有助于胺分子的扩散。
进一步地，根据吸附剂组件10的形状不同，可配置不同尺寸壳体装置，调节循环泵31的流量及负载时间等，以优化负载条件。
在一实施方式中，支撑机构40中设置有间隔分布的可活动盖板44，第一安装位41设置于可活动盖板44之间，可活动盖板44用于阻止气流流经第一安装位41。如图1所示，在不拆卸装置情况下，将可活动盖板44关闭，打开循环泵31，进行原位负载胺补充，补充完毕打开可活动盖板44。
目前已经商业化的直接空气捕集系统是独立系统，没有与其他石化行业的现有装置进行耦合集成。
本发明提出的吸附剂组件10，采用模块化设计理念，可以直接配置在石化企业的空冷装置5的入口管箱，如图1所示：在循环使用过程中导致部分胺流失，可在不拆卸装置情况下，打开阀门21，将可活动盖板44关闭，打开循环泵31，进行原位负载胺补充，补充完毕打开可活动盖板44。新鲜的吸附剂组件10安装在空冷装置5的支架上，直接对空冷装置5入口处流动空气进行CO2捕集。
空冷装置5出口空气与换热装置6进行热交换，换热装置6热空气温度一般在50-60℃之间，可利用再生方式(1)，直接采用出口热空气再生，对吸附饱和的吸附剂组件10放入百叶窗再生管箱内进行加热再生，再生时关闭百叶窗，打开阀门22、阀门24，对释放出的CO2经过压缩机72进入CO2储罐73；
对于吸附剂组件10需要较高的解析热量的情况，也可利用再生方式(2)，打开阀门23，出口热空气可提供部分再生能量，加热蒸汽再生时的蒸汽发生器71，电量提供剩余能量，通过阀门25调节流量，对吸附饱和的吸附剂组件10进行解吸，打开阀门26对释放出的CO2经过压缩机72进入CO2储罐73，可有效降低再生能耗。
采用该发明可以解决新建或扩容装置场地不足的问题，这是对现有装置升级换代的理想方案，并且利用原有装置的鼓风机进行输送空气实现DAC过程，解决了DAC独立系统运行成本高的问题，DAC系统成本主要在于输送大量空气所消耗的能量。风机电力消耗成本约占总捕集成本的53％。
此外，吸附剂组件10数量可以进行增减，流速增大时增加吸附剂组件10，有利于提高DAC捕集效率。
将负载完成的吸附剂组件10可安装需要安装风机的固定或者移动设备中，比如各大场所换气通风的出风口处，如图3所示，对空气流通装置80出口处安装吸附剂组件10，进行CO2捕集；
对吸附完成的吸附剂组件10，利用图4所示流程进行再生，加热蒸汽再生时的蒸汽发生器71，通过阀门25调节流量，对吸附饱和的吸附剂组件10进行解吸，打开阀门26对释放出的CO2经过压缩机72进入CO2储罐73。吸附剂组件10数量可以进行增减，流速增大时增加吸附剂组件10，以提高DAC捕集效率。空冷器是天然气行业、石化行业用于工艺流体冷却的关键设备，利用环境空气作为冷却介质，借助风机送风，加快热交换速度。
(1)本发明提出的可扩展式的吸附剂组件10，采用模块化设计理念，可以直接配置在石化企业的空冷装置5的入口管箱，但不仅限于此，任何安装鼓风设备的装置都可安装包括建筑物通风系统、风机系统等。该设计也可以用于其他需要安装风机的固定或者移动设备中，比如各大场所换气通风的出风口处，可更换滤芯空气净化器捕集，海上风力涡轮机，散热器后端等；
(2)吸附剂组件10中胺活性组分负载可采用原位负载的形式进行，将其放置于一个壳体中与溶液输送装置连接，实现吸附剂组件10的负载；
(3)空冷器出口空气温度一般在50-60℃之间，可直接采用出口空气再生，或者使用蒸汽再生时，出口空气可提供部分再生能量，有效降低再生能耗。
在一具体的实施例中，直接空气碳捕集系统与空冷器、风力涡轮机集成。
本发明提出的直接空气碳捕集系统，可以直接配置在石化企业的空冷装置5的入口管箱中，吸附剂组件10可以直接采用出口空气再生；也可以整体取出后转移至可移动再生装置，使用蒸汽进行再生，使用蒸汽再生时，出口空气可提供部分再生能量，有效降低再生能耗。
在一实施例中，具体操作包括：
(1)配置15wt％PEI甲醇溶液；
(2)将吸附剂组件10放入壳体中，循环泵31的流量300ml/min，循环负载，吸附剂组件10采用平板状吸附剂组件11，循环泵31可以采用蠕动泵；
(3)负载完成的吸附剂组件10放入通风橱干燥；
(4)在空冷器尺寸风机直径3m，电动机功率15kw，风机风量约7000m3/h，在风机入口安装3*3m的平板状吸附剂组件11，质量为4.5kg，单片平板膜状吸附剂111厚1mm，波纹隔板112厚2mm，可安装1000张，共重4500kg；
(5)可吸附258kgCO2，风机风量CO2含量125mol/h，可吸附47h，每天约捕集132kgCO2，将吸附饱和的吸附剂组件10在风机出风口的50-60℃空气气流中进行解吸再生，再生时间6h；
在另一具体的实施例中，本发明的设计理念在小型空气净化系统中进行验证。具体操作包括：
(1)配置15wt％PEI甲醇溶液；
(2)将吸附剂组件10放入壳体中，循环泵31的流量300ml/min，循环负载，吸附剂组件10采用平板状吸附剂组件11，循环泵31可以采用蠕动泵；
(3)负载完成的吸附剂组件10放入通风橱干燥；
(4)在可更换滤芯空气净化器滤芯处安装平板状吸附剂组件11，平板状吸附剂组件11尺寸长45cm，宽36cm，厚1.5cm，单片膜吸附剂重0.08kg，单片平板膜状吸附剂111厚1mm，波纹隔板112厚2mm，可安装5张，共重0.4kg，安装100块膜组件，共重40kg；
(5)空气净化器通风量300m3/h，吸附52molCO2，风机风量CO2含量5.35mol/h，可吸附10h，将吸附饱和的吸附剂组件10在风机出风口的50-60℃空气气流中进行解吸再生，再生时间1h，CO2纯度为2％-60％之间。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (11)
1.一种直接空气碳捕集方法，其特征在于，包括：吸附步骤和再生步骤；
所述吸附步骤包括：
将吸附剂组件设置于空气流通装置的气流通道中；
气流流经所述吸附剂组件，所述吸附剂组件吸附气流中的二氧化碳；
所述再生步骤包括：
利用空气流通装置的气流的能量，来向所述吸附剂组件输送高温气流，以对所述吸附剂组件进行加热再生。
2.根据权利要求1所述的直接空气碳捕集方法，其特征在于，
所述空气流通装置包括空冷装置和换热装置，气流依次流经所述空冷装置与所述换热装置；
实施所述吸附步骤时，所述吸附剂组件设置于所述空冷装置的前方，气流依次流经所述吸附剂组件、所述空冷装置与所述换热装置。
3.根据权利要求2所述的直接空气碳捕集方法，其特征在于，
实施所述再生步骤时，所述吸附剂组件设置于所述换热装置的后方，气流依次流经所述空冷装置、所述换热装置与所述吸附剂组件。
4.根据权利要求2所述的直接空气碳捕集方法，其特征在于，
实施所述再生步骤时，所述换热装置的气流出口连接至蒸汽发生器的入口，所述蒸汽发生器利用所述换热装置输出的气流的能量产生蒸汽并将蒸汽输送至所述吸附剂组件。
5.根据权利要求1所述的直接空气碳捕集方法，其特征在于，
所述吸附剂组件中胺活性组分负载采用原位负载的形式进行。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的直接空气碳捕集方法，其特征在于，
所述吸附剂组件为结构化柔性膜组件或颗粒组件。
7.一种直接空气碳捕集系统，其特征在于，包括：支撑机构、空冷装置、换热装置和吸附剂组件，所述空冷装置和所述换热装置均安装于所述支撑机构，气流依次流经所述空冷装置与所述换热装置；
所述支撑机构设置有第一安装位和第二安装位，所述第一安装位位于所述空冷装置的前方，所述第二安装位位于所述换热装置的后方，所述吸附剂组件能够可拆卸地安装于所述第一安装位或所述第二安装位。
8.根据权利要求7所述的直接空气碳捕集系统，其特征在于，
所述直接空气碳捕集系统还包括蒸汽发生器，所述换热装置的气流出口连接至所述蒸汽发生器的入口，所述蒸汽发生器能够利用所述换热装置输出的气流的能量产生蒸汽，
所述蒸汽发生器的蒸汽出口设置有第三安装位，所述吸附剂组件还能够可拆卸地安装于所述第三安装位。
9.根据权利要求8所述的直接空气碳捕集系统，其特征在于，
所述直接空气碳捕集系统还包括二氧化碳储罐和压缩机，所述第二安装位的出口和所述第三安装位的出口均通过阀门连接至所述压缩机的入口，所述压缩机的出口与所述二氧化碳储罐连通。
10.根据权利要求7所述的直接空气碳捕集系统，其特征在于，
所述直接空气碳捕集系统还包括循环泵和胺溶液容器，所述吸附剂组件设置于所述第一安装位时，所述胺溶液容器的出口和所循环述泵的入口能够分别与所述吸附剂组件连接。
11.根据权利要求10所述的直接空气碳捕集系统，其特征在于，
所述支撑机构中设置有间隔分布的可活动盖板，所述第一安装位设置于所述可活动盖板之间，所述可活动盖板用于阻止气流流经所述第一安装位。
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