JP3240919U - Direct air carbon capture system with low energy consumption - Google Patents

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Abstract

【課題】空気中の二酸化炭素の直接捕集のコストを著しく削減することができる低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムを提供する。【解決手段】直接空気炭素捕集システムは、吸着／脱着／再生装置１、加熱器２、冷却器６及び空気吸込み装置８を含み、原空気が空気吸込み装置８を通して吸着／脱着／再生装置１を介して浄化された空気となり、脱着媒体の二酸化炭素が加熱器２で加熱されてから吸着／脱着／再生装置１の吸着剤材料に送られ、脱着媒体の二酸化炭素が、吸着剤材料１０２に捕集された一部の二酸化炭素を含んで冷却器６を通してから濃縮され、一部の二酸化炭素と引き続き加熱器２で加熱されてから吸着／脱着／再生装置１の吸着剤材料１０２に送られる。【選択図】図１A low energy consumption direct air carbon capture system is provided that can significantly reduce the cost of direct capture of carbon dioxide from the air. A direct air carbon capture system includes an adsorption/desorption/regeneration device (1), a heater (2), a cooler (6) and an air suction device (8), through which raw air passes through the adsorption/desorption/regeneration device (1). The carbon dioxide of the desorption medium is heated by the heater 2 and sent to the adsorbent material of the adsorption/desorption/regeneration device 1, and the carbon dioxide of the desorption medium is transferred to the adsorbent material 102. A part of the captured carbon dioxide is passed through the cooler 6 and then condensed, and then heated with a part of the carbon dioxide in the heater 2 before being sent to the adsorbent material 102 of the adsorption/desorption/regeneration unit 1. . [Selection drawing] Fig. 1

Description

本考案は、空気中の二酸化炭素の直接捕集技術の分野に属し、具体的には、低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention belongs to the field of direct air carbon dioxide capture technology, and in particular to a low energy consumption direct air carbon capture system.

欧米、日本などの先進国の地域政府はＤＡＣ技術開発を高度に重視している。英国王室学会が発表したカーボンニュートラルの１２の重大な科学技術課題は、炭素アーカイブ付き直接空気炭素捕集（ＤＡＣＣＳ）のような負の排出技術が今世紀の中葉に広く認められた純ゼロエミッション目標の達成に役立つことを指摘している。英国研究・革新局（ＵＫＲＩ）は１億７１００万ポンドを投入して９つの炭素削減関連プロジェクトを支援している。２０２０年と２０２１年、米国エネルギー省（ＤＯＥ）はそれぞれ２１００万ドルと２４００万ドルを投入して直接空気炭素捕集（ＤＡＣ）研究開発プロジェクトをサポートし、捕集効率の向上、エネルギー消費とコストの削減に重点を置いている。２０２１年７月、日本経済産業省（ＭＥＴＩ）は改訂された炭素循環技術ロードマップを発表し、ＤＡＣ技術を追加した。 Regional governments in developed countries such as Europe, the United States, and Japan attach great importance to the development of DAC technology. The 12 Critical Science and Technology Challenges for Carbon Neutrality published by the Royal Society indicate that negative emission technologies such as Direct Air Carbon Capture with Carbon Archiving (DACCS) will meet the widely recognized net zero emissions goal in the middle of this century. points out that it helps to achieve The UK Research and Innovation Agency (UKRI) is investing £171m to support nine carbon reduction related projects. In 2020 and 2021, the U.S. Department of Energy (DOE) will invest $21 million and $24 million, respectively, to support Direct Air Carbon Capture (DAC) R&D projects to improve capture efficiency, energy consumption and costs. focus on reducing In July 2021, Japan's Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) released a revised Carbon Cycle Technology Roadmap, adding DAC technology.

２０２１年１１月１０日、中国と米国は国連気候変動グラスゴー大会の間に発表した「中米の２０２０年代の気候行動強化に関するグラスゴー共同宣言」で、「炭素捕集、利用、アーカイブ、及び直接空気捕集などの技術の導入と応用」を提案した。 On November 10, 2021, China and the United States announced during the United Nations Climate Change Conference in Glasgow the Glasgow Joint Declaration on Strengthening Central America's Climate Action in the 2020s. "Introduction and application of technology such as collection" was proposed.

１９９９年、米国のロスアラモス国立研究所（Ｌｏｓ Ａｌａｍｏｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）のＬａｃｋｎｅｒは気候変動を緩和するためにＤＡＣという概念を提案した。長年の研究を経て、科学研究者は多くのＤＡＣの方法と材料を提案した。現在、ＤＡＣ技術は、すでに実行可能なＣＯ２排出削減技術の１つと考えられている。ＤＡＣシステムの流れは図３に示すように、空気中のＣＯ２は吸着剤によって捕集され、捕集終了の吸着剤は圧力や温度を変えることによって吸着剤の再生を行い、再生された吸着剤がＣＯ２捕集に循環され、純ＣＯ２は貯蔵される。 In 1999, Lackner of Los Alamos National Laboratory, USA proposed the concept of DAC to mitigate climate change. After years of research, scientific researchers have proposed many DAC methods and materials. At present, DAC technology is already considered as one of the viable CO2 emission reduction technologies. The flow of the DAC system is shown in Fig. 3, the CO2 in the air is captured by the adsorbent, the adsorbent after the capture is regenerated by changing the pressure and temperature, and the regenerated adsorption The agent is circulated to the CO2 capture and the pure CO2 is stored.

過去の半世紀以上にわたって、人類の活動によって世界のＣＯ２排出量は年々増加している。大気中のＣＯ２濃度は１９６０年の３１０ｐｐｍ前後から２０１９年の４１０ｐｐｍに急激に増加し、現在世界のＣＯ２排出量は毎年３５０億トンを超えている。負の炭素排出技術研究の焦点として、直接空気炭素捕集技術は２０１９年に「マサチューセッツ工科大学科学技術評論」の世界１０大画期的な技術の１つに選ばれた。カーボンニュートラル目標の提出に伴い、全産業チェーンの炭素削減はすでに共通認識となっており、直接空気炭素捕集技術は早急に更なる発展が必要である。「中国二酸化炭素捕集利用・アーカイブ年次報告書（２０２１）」の予測によると、２０６０年の直接空気炭素捕集・アーカイブ（ＤＡＣＣＳ）は２～３億トンのＣＯ２排出削減を実現する必要があり、低コストで効率的な直接空気炭素捕集技術の開発には広い市場応用の見込みがある。 Over the past half century or more, global CO2 emissions have increased year by year due to human activities. Atmospheric CO2 concentration increased sharply from around 310 ppm in 1960 to 410 ppm in 2019, and now global CO2 emissions exceed 35 billion tonnes annually. As the focus of negative carbon emission technology research, direct air carbon capture technology was selected as one of the world's top ten breakthrough technologies in 2019 by the "Massachusetts Institute of Technology Science and Technology Review". With the submission of the carbon neutral target, carbon reduction in the entire industrial chain has already become a common recognition, and direct air carbon capture technology needs further development as soon as possible. According to the "China Carbon Capture, Utilization and Archiving Annual Report (2021)" forecast, direct air carbon capture and archiving (DACCS) in 2060 will need to achieve 200-300 million tons of CO2 emission reduction. Therefore, the development of low-cost and efficient direct-air carbon capture technology has broad market application prospects.

ＤＡＣ技術とＣＣＳ技術の違いを表１に示す。

Figure 0003240919000002
Table 1 shows the difference between DAC technology and CCS technology.
Figure 0003240919000002

ＣＣＳ技術とは異なり、ＤＡＣの技術的特徴は以下の通りである。
（１）分散した排出源ＣＯ２の捕集に使用可能である。
（２）取り付け場所の選択は比較的柔軟であり、捕集エネルギー消費と輸送コストを削減するために、再生可能なエネルギーが豊富で炭素貯蔵利用位置に近い場所を選択することができる。
（３）ＮＯｘとＳＯ２などのガス不純物の影響を考慮する必要がない。直接空気炭素捕集技術の主な難点は空気中のＣＯ２分圧が低く（４０Ｐａ）、濃度が低く（４００ｐｐｍ）、ＣＯ２吸着／再生効率が低く、再生エネルギー消費とコストが高いことである。 Different from CCS technology, the technical features of DAC are as follows.
(1) It can be used to capture CO2 from distributed sources.
(2) The choice of installation location is relatively flexible, and a location that is abundant in renewable energy and close to carbon storage utilization locations can be selected to reduce capture energy consumption and transportation costs.
(3) There is no need to consider the effects of gas impurities such as NOx and SO2 . The main drawbacks of direct air carbon capture technology are low CO2 partial pressure in air (40 Pa), low concentration (400 ppm), low CO2 adsorption/regeneration efficiency, and high regeneration energy consumption and cost. .

全体的に言えば、ＤＡＣの工業分野での発展はまだ初歩的な段階にある。ＤＡＣの適用を制限する主な要因はＤＡＣのコストが高すぎることである。産業界のデータがないため、一部の研究者は熱力学の第２法則に基づいてＣＯ２捕集効率を計算し、１ｔのＣＯ２を捕捉するコストが約＄１０００であると推定した。米国物理学会の２０１１年の報告書によると、ＤＡＣがＣＯ２を１トン捕集するごとに＄６１０かかると推定されている。ＣＯ２吸収／吸着材料の研究開発及び反応装置の更新に伴い、コストは低下しているが、依然として高い価格帯を維持している。 Overall, the industrial development of DACs is still at a rudimentary stage. A major factor limiting the application of DACs is the high cost of DACs. In the absence of industry data, some researchers calculated CO2 capture efficiency based on the second law of thermodynamics, estimating that the cost of capturing 1 ton of CO2 is approximately $1000. A 2011 report from the American Physical Society estimates that a DAC costs $610 for each tonne of CO2 it captures. With the research and development of CO 2 absorption/adsorption materials and the renewal of reactors, the cost has decreased, but still maintains a high price range.

ＤＡＣプロセスは一般的に空気捕集モジュール、吸収剤または吸着剤再生モジュール、及びＣＯ２貯蔵モジュールという３つの部分から構成され、ＣＯ２吸着、ＣＯ２脱着、吸収剤または吸着剤再生、ＣＯ２分離と濃縮などのプロセスに分けることができる。現在、すでに産業的に実証されたＣＣＵＳプロセスシステムのエネルギー消費は約２．３ＧＪ／ｔ ＣＯ２であるが、ＤＡＣプロセスシステムのエネルギー消費は一般的に５～１０ＧＪ／ｔ ＣＯ２であり、これもＤＡＣプロセスコストが高すぎる重要な要因である。いかにプロセスをさらに簡素化し、システムのエネルギー消費を低減するかは、ＤＡＣ技術発展の方向である。 The DAC process is generally composed of three parts: an air collection module, an absorbent or adsorbent regeneration module, and a CO2 storage module , CO2 adsorption, CO2 desorption, absorbent or adsorbent regeneration, CO2 separation. and concentration processes. Currently, the energy consumption of already industrially proven CCUS process systems is about 2.3 GJ/t CO2 , whereas the energy consumption of DAC process systems is typically 5-10 GJ/t CO2 , which is also DAC process cost is an important factor that is too high. How to further simplify the process and reduce the energy consumption of the system is the direction of DAC technology development.

本考案は、従来技術におけるＤＡＣプロセスシステムのエネルギー消費が高く、プロセスが複雑である課題に対して、低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The purpose of the present invention is to provide a direct air carbon capture system with low energy consumption to solve the problems of high energy consumption and process complexity of the DAC process system in the prior art.

本考案は、以下の技術案を用いて実現される。 The present invention is implemented using the following technical solutions.

低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムであって、吸着／脱着／再生装置、加熱器、冷却器及び空気吸込み装置を含み、
原空気が空気吸込み装置を通して吸着／脱着／再生装置を介して浄化された空気となり、
脱着媒体の二酸化炭素が加熱器で加熱されてから吸着／脱着／再生装置の吸着剤材料に送られ、脱着媒体の二酸化炭素が、吸着剤材料に捕集された一部の二酸化炭素を含んで冷却器を通してから濃縮され、一部の二酸化炭素と引き続き加熱器で加熱されてから吸着／脱着／再生装置の吸着剤材料に送られる。 A low energy consumption direct air carbon capture system comprising an adsorption/desorption/regeneration device, a heater, a cooler and an air suction device,
The raw air becomes purified air through the adsorption/desorption/regeneration device through the air suction device,
The carbon dioxide of the desorption medium is heated in the heater and then sent to the adsorbent material of the adsorption/desorption/regeneration unit, the carbon dioxide of the desorption medium including some carbon dioxide trapped in the adsorbent material. It is passed through a cooler and then condensed and partly carbon dioxide and subsequently heated in a heater before being sent to the adsorbent material of the adsorption/desorption/regeneration unit.

本考案のさらなる改善は、加熱器は、脱着媒体としての二酸化炭素を６０℃～８５℃に加熱可能であることである。 A further improvement of the present invention is that the heater can heat the carbon dioxide as the desorption medium to 60°C to 85°C.

本考案のさらなる改善は、空気吸込み装置は吸気ファンであることである。 A further improvement of the present invention is that the air intake device is an intake fan.

本考案のさらなる改善は、空気吸込み装置は吸収塔であることである。 A further improvement of the invention is that the air suction device is an absorption tower.

本考案のさらなる改善は、吸収塔は円形構造で、高度差を利用して空気自己引き抜き力を形成可能であり、吸収塔の周辺には複数の吸着／脱着／再生装置が配置されていることである。 A further improvement of the present invention is that the absorption tower has a circular structure, and the height difference can be used to form an air self-extraction force, and a plurality of adsorption/desorption/regeneration devices are arranged around the absorption tower. is.

本考案のさらなる改善は、吸着／脱着／再生装置は、吸着装置吸気口調節ドア、吸着装置排気口調節ドア、モジュール化可能に組み立てられる単一または複数の粒子状または空隙状の二酸化炭素吸着剤材料及びＣＯ２ノズルを備え、吸着装置吸気口調節ドアと吸着装置排気口調節ドアがそれぞれ二酸化炭素吸着剤材料の密封装置の吸気口と排気口に設けられ、加熱された二酸化炭素はＣＯ２ノズルを通して二酸化炭素吸着剤材料に取り込まれることである。 A further improvement of the present invention is that the adsorption/desorption/regeneration device comprises an adsorber inlet control door, an adsorber outlet control door, and a single or multiple particulate or void carbon dioxide adsorbents that are modularly assembled. Equipped with material and CO2 nozzle, the adsorber inlet adjusting door and the adsorber outlet adjusting door are respectively provided at the inlet and outlet of the sealing device of the carbon dioxide adsorbent material, and the heated carbon dioxide passes through the CO2 nozzle is incorporated into the carbon dioxide adsorbent material through the

本考案のさらなる改善は、吸着装置吸気口調節ドアと吸着装置排気口調節ドアは０°～９０°範囲内の開閉調節が可能であることである。 A further improvement of the present invention is that the adsorber inlet control door and the adsorber outlet control door are adjustable between 0° and 90°.

本考案のさらなる改善は、冷却器は、濃縮された二酸化炭素を外部輸送可能または貯蔵に必要な温度まで下げることができることである。 A further improvement of the present invention is that the cooler can reduce the concentrated carbon dioxide to a temperature necessary for external transport or storage.

本考案は、少なくとも以下のような有益な技術的効果を有する。
本考案によって提供される直接空気炭素捕集システムは、吸収塔を用いるとき、高度差を利用して空気自己引き抜き力を形成することにより、空気の自由な流れのための動力が形成され、吸気ファンをなくして、吸着プロセスのエネルギー消費レベルが大幅に低減され、捕集された一部の二酸化炭素を脱着媒体として循環させ、吸着剤の脱着プロセスを実現し、再循環された二酸化炭素は脱着された二酸化炭素を含んで直接濃縮され、直接空気炭素捕集プロセスをＣＯ２吸着、ＣＯ２脱着、吸収剤または吸着剤再生、及びＣＯ２濃縮などのプロセスに簡素化し、ＣＯ２分離プロセスをなくして、ＣＯ２分離段階でのエネルギー消費を効果的に削減し、空気を冷却媒体として利用して、再生段階での吸着剤材料を直接冷却し、吸着剤材料の再生段階でのエネルギー消費を効果的に削減する。以上の３つのプロセスにおける総合的なエネルギー削減プロセスにより、本システムを用いて、全体的に空気中の二酸化炭素の直接捕集のエネルギー消費の８０％以上を低減することができ、これによって空気中の二酸化炭素の直接捕集のコストを著しく削減することができる。 The present invention has at least the following beneficial technical effects.
The direct air carbon capture system provided by the present invention uses the altitude difference to form the air self-extraction force when using the absorber tower, so that the power for the free flow of air is formed and the intake By eliminating the fan, the energy consumption level of the adsorption process is greatly reduced, circulating some of the captured carbon dioxide as the desorption medium, realizing the desorption process of the adsorbent, and the recycled carbon dioxide is desorbed containing carbon dioxide is directly enriched, simplifying the direct air carbon capture process to processes such as CO2 adsorption, CO2 desorption, absorbent or adsorbent regeneration, and CO2 enrichment, eliminating the CO2 separation process effectively reduce the energy consumption in the CO2 separation stage, use air as a cooling medium to directly cool the adsorbent material in the regeneration stage, and effectively reduce the energy consumption in the regeneration stage of the adsorbent material. reduce With the overall energy reduction process in the above three processes, the system can be used to reduce overall energy consumption of direct capture of carbon dioxide from the air by more than 80%, thereby can significantly reduce the cost of direct carbon dioxide capture.

本考案は、一部の二酸化炭素の循環に基づく直接空気炭素捕集システムを提案し、吸気ファンを用いるとき、捕集された一部の二酸化炭素を脱着媒体として循環させ、吸着剤の脱着プロセスを実現し、再循環された二酸化炭素は脱着された二酸化炭素を含んで直接濃縮され、直接空気炭素捕集プロセスをＣＯ２吸着、ＣＯ２脱着、吸収剤または吸着剤再生、及びＣＯ２濃縮などのプロセスに簡素化し、ＣＯ２分離プロセスをなくして、ＣＯ２分離段階でのエネルギー消費を効果的に削減し、空気を冷却媒体として利用して、再生段階での吸着剤材料を直接冷却し、吸着剤材料の再生段階でのエネルギー消費を効果的に削減する。本システムを用いて、全体的に空気中の二酸化炭素の直接捕集のエネルギー消費の３０％以上を低減することができ、これによって空気中の二酸化炭素の直接捕集のコストを著しく削減することができる。 The present invention proposes a direct air carbon capture system based on the circulation of part of carbon dioxide, when using an intake fan, the part of the captured carbon dioxide is circulated as the desorption medium, and the desorption process of the adsorbent , the recycled carbon dioxide is directly enriched, including the desorbed carbon dioxide, allowing direct air carbon capture processes such as CO2 adsorption, CO2 desorption, absorbent or adsorbent regeneration, and CO2 enrichment. , eliminating the CO2 separation process, effectively reducing the energy consumption in the CO2 separation stage, using air as a cooling medium to directly cool the adsorbent material in the regeneration stage, Effectively reduce the energy consumption in the regeneration stage of the adsorbent material. Overall, the energy consumption of direct capture of carbon dioxide from air can be reduced by more than 30% using this system, thereby significantly reducing the cost of direct capture of carbon dioxide from air. can be done.

本考案が吸収塔を用いるときの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram when the present invention uses an absorption tower; FIG. 本考案が吸気ファンを用いるときの概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of when the present invention uses an intake fan; ＤＡＣシステムのフローチャートである。1 is a flow chart of a DAC system;

以下、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施例をより詳細に説明する。図面には本開示の例示的な実施例が示されているが、本開示は、本明細書に記載の実施例によって制限されるべきではなく、様々な形態で本開示を実現することができることを理解されたい。むしろ、これらの実施例を提供することは、本開示をより完全に理解し、本開示の範囲を当業者に完全に伝達できるようにするためである。なお、衝突しない場合、本考案の実施例及び実施例の特徴を互いに組み合わせてもよい。以下、図面を参照して実施例と併せて本考案を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of the present disclosure will now be described in greater detail with reference to the accompanying drawings. Although the drawings illustrate exemplary embodiments of the disclosure, the disclosure should not be limited by the embodiments set forth herein, and the disclosure can be embodied in various forms. Please understand. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be thorough, and will fully convey the scope of this disclosure to those skilled in the art. In addition, the embodiments of the present invention and the features of the embodiments may be combined with each other without conflict. Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments with reference to the drawings.

本考案によって提供される低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムでは、そのシステムの流れは図１に示すように、主に以下のことを含む。
（１）システムは、複数の吸着／脱着／再生装置１、吸収塔８、加熱器２、冷却器６、及び制御弁群からなる。
（２）吸収塔８は円形構造で、高度差を利用して空気自己引き抜き力を形成し、吸収塔の周辺には複数の吸着／脱着／再生装置１が配置されている。
（３）単一の吸着／脱着／再生装置１は、吸着装置吸気口調節ドア１０１、吸着装置排気口調節ドア１０３、モジュール化可能に組み立てられる単一または複数の粒子状または空隙状の二酸化炭素吸着剤材料１０２からなる。
（４）吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３は、０°～９０°範囲内の開閉調節が可能である。
（５）加熱器２は、脱着媒体としての二酸化炭素を６０℃～８５℃に加熱可能である。
（６）脱着媒体としての二酸化炭素が、加熱器２、制御弁、ＣＯ２ノズル１０４を順に通して吸着剤材料に吹き込まれる。
（７）脱着媒体としての二酸化炭素が、吸着剤材料に捕集された二酸化炭素を含んで制御弁、冷却器６を通してから濃縮される。
（８）脱着媒体としての二酸化炭素が制御弁によって制御される。
（９）冷却器６は、濃縮された二酸化炭素を外部輸送可能または貯蔵に必要な温度まで下げることができる。 In the low energy consumption direct air carbon capture system provided by the present invention, the system flow mainly includes the following, as shown in FIG.
(1) The system consists of a plurality of adsorption/desorption/regeneration devices 1, absorption towers 8, heaters 2, coolers 6, and control valve groups.
(2) The absorption tower 8 has a circular structure, and utilizes the height difference to form an air self-extraction force, and a plurality of adsorption/desorption/regeneration devices 1 are arranged around the absorption tower.
(3) A single adsorption/desorption/regeneration device 1 consists of an adsorber inlet control door 101, an adsorber outlet control door 103, and a single or multiple particulate or void carbon dioxide that can be modularly assembled. It consists of adsorbent material 102 .
(4) The adsorption device intake port control door 101 and the adsorption device exhaust port control door 103 can be opened and closed within a range of 0° to 90°.
(5) The heater 2 can heat carbon dioxide as a desorption medium to 60°C to 85°C.
(6) carbon dioxide as a desorption medium is blown into the adsorbent material through heater 2, control valve and CO2 nozzle 104 in sequence;
(7) Carbon dioxide as a desorption medium is condensed after passing through the control valve, the cooler 6, including the carbon dioxide trapped in the adsorbent material.
(8) Carbon dioxide as a desorption medium is controlled by a control valve.
(9) The cooler 6 can lower the temperature of the concentrated carbon dioxide to the temperature necessary for external transport or storage.

図１に示すように、空気吸込み装置が吸収塔である場合、本考案のシステムは以下の通りである。
（１）システム全体の実行戦略は、吸収塔８が形成した自己引き抜き力の大きさに基づいて、吸収塔８の周辺の吸着／脱着／再生装置１が３つのグループに分けられ、そのうちの１グループが吸着プロセスにあるとき、他の２グループのうちの一方が脱着プロセスにあり、他方のグループが再生プロセスにあり、このように循環して、システム全体の連続運転を実現することである。
（２）直接空気炭素捕集吸着プロセス：二酸化炭素循環システムの各制御弁を閉じ、吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を開き、空気流通通路全体が吸収塔８と連通し、空気が吸収塔８の自己引き抜き力によって吸着装置に吸引され、空気が吸着装置内で粒子状または空隙状の二酸化炭素吸着剤材料１０２と直接接触し、空気中の二酸化炭素が吸着剤材料に捕集して吸着され、吸着された空気が吸収塔８を通して吸着装置から流出する。
（３）直接空気炭素捕集脱着プロセス：吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を順に閉じ、吸気ファン７を閉じ、二酸化炭素循環システムの各制御弁を開き、加熱器２を起動し、再循環された二酸化炭素が加熱器２によって６０～８５℃に加熱され、その後、ＣＯ２ノズル１０４によって吸着剤に吹き込まれ、二酸化炭素の流量は制御弁によって制御され、吸着剤材料の温度上昇によって二酸化炭素が脱着放出され、放出された二酸化炭素が再循環された二酸化炭素に含まれて吸着装置から出る。
（４）直接空気炭素捕集再生プロセス：脱着プロセスが完了した後、二酸化炭素循環システムの各制御弁を閉じ、吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を開き、吸気ファン７を起動し、空気が吸着装置に直接吸い込まれ、空気によって吸着剤材料を冷却し、降温再生プロセスを完了させ、加熱された空気が直接排出される。
（５）直接空気炭素捕集濃縮プロセス：吸着装置から送り出された二酸化炭素の一部が再循環媒体として次の脱着循環に参与し、大部分の二酸化炭素が冷却器６によって冷却して降温された後に外部輸送または貯蔵され、プロセス全体を完了させる。 If the air suction device is an absorption tower, as shown in FIG. 1, the system of the present invention is as follows.
(1) The implementation strategy of the whole system is that, according to the magnitude of the self-extraction force generated by the absorber 8, the adsorption/desorption/regeneration devices 1 around the absorber 8 are divided into three groups, one of which is When one group is in the adsorption process, one of the other two groups is in the desorption process and the other group is in the regeneration process, thus circulating to realize continuous operation of the whole system.
(2) direct air carbon capture and adsorption process: each control valve of the carbon dioxide circulation system is closed, the adsorption device inlet control door 101 and the adsorption device outlet control door 103 are opened, and the entire air circulation passage communicates with the absorption tower 8; Then, the air is sucked into the adsorption device by the self-extraction force of the absorption tower 8, the air comes into direct contact with the particulate or porous carbon dioxide adsorbent material 102 in the adsorption device, and the carbon dioxide in the air is absorbed into the adsorbent material. , and the adsorbed air flows out of the adsorption device through the absorption tower 8 .
(3) Direct air carbon capture and desorption process: Close the adsorber inlet control door 101 and the adsorber outlet control door 103 in order, close the intake fan 7, open each control valve of the carbon dioxide circulation system, , the recycled carbon dioxide is heated by the heater 2 to 60-85 ° C., and then blown into the adsorbent by the CO 2 nozzle 104, the flow rate of carbon dioxide is controlled by the control valve, and the adsorbent material Carbon dioxide is desorbed and released from the adsorber in the recycled carbon dioxide.
(4) Direct air carbon capture and regeneration process: After the desorption process is completed, each control valve of the carbon dioxide circulation system is closed, the adsorption device inlet control door 101 and the adsorption device outlet control door 103 are opened, and the intake fan 7 , air is directly sucked into the adsorber, the air cools the adsorbent material, completes the low temperature regeneration process, and the heated air is directly discharged.
(5) Direct air carbon capture and concentration process: Part of the carbon dioxide sent out from the adsorption device participates in the next desorption cycle as a recirculating medium, and most of the carbon dioxide is cooled by the cooler 6 to lower the temperature. It is then transported offshore or stored to complete the entire process.

図２に示すように、空気吸込み装置が吸気ファンである場合、本考案のシステムは以下の通りである。
（１）直接空気炭素捕集吸着プロセス：二酸化炭素循環システムの各制御弁を閉じ、吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を開き、吸気ファン７を起動し、空気が吸着装置に直接吸い込まれ、空気が吸着装置内で粒子状または空隙状の二酸化炭素吸着剤材料１０２と直接接触し、空気中の二酸化炭素が吸着剤材料に捕集して吸着され、吸着された空気が吸気ファン７を通して吸着装置から流出する。
（２）直接空気炭素捕集脱着プロセス：吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を順に閉じ、吸気ファン７を閉じ、二酸化炭素循環システムの各制御弁を開き、加熱器２を起動し、再循環された二酸化炭素が加熱器２によって６０～８５℃に加熱され、その後、ＣＯ２ノズル１０４によって吸着剤に吹き込まれ、二酸化炭素流量は制御弁によって制御され、吸着剤材料の温度上昇によって二酸化炭素が脱着放出され、放出された二酸化炭素が再循環された二酸化炭素に含まれて吸着装置から出る。
（３）直接空気炭素捕集再生プロセス：脱着プロセスが完了した後、二酸化炭素循環システムの各制御弁を閉じ、吸着装置吸気口調節ドア１０１及び吸着装置排気口調節ドア１０３を開き、吸気ファン７を起動し、空気が吸着装置に直接吸い込まれ、空気によって吸着剤材料を冷却し、降温再生プロセスを完了させ、加熱された空気が直接排出される。
（４）直接空気炭素捕集濃縮プロセス：吸着装置から送り出された二酸化炭素の一部が再循環媒体として次の脱着循環に参与し、大部分の二酸化炭素が冷却器６によって冷却して降温された後に外部輸送または貯蔵され、プロセス全体を完了させる。 As shown in FIG. 2, when the air intake device is an intake fan, the system of the present invention is as follows.
(1) Direct air carbon capture and adsorption process: Close each control valve of the carbon dioxide circulation system, open the adsorption device inlet control door 101 and the adsorption device outlet control door 103, start the intake fan 7, and adsorb air. The air is directly sucked into the device, the air is in direct contact with the particulate or porous carbon dioxide adsorbent material 102 in the adsorption device, the carbon dioxide in the air is captured and adsorbed by the adsorbent material, and the adsorbed air flows out of the adsorption device through the intake fan 7 .
(2) Direct air carbon capture and desorption process: Close the adsorption device inlet control door 101 and the adsorption device exhaust port control door 103 in order, close the intake fan 7, open each control valve of the carbon dioxide circulation system, , the recycled carbon dioxide is heated by the heater 2 to 60-85° C., then blown into the adsorbent by the CO 2 nozzle 104, the carbon dioxide flow rate is controlled by the control valve, and the Carbon dioxide is desorbed due to the temperature rise and the released carbon dioxide exits the adsorber in the recycled carbon dioxide.
(3) Direct air carbon capture and regeneration process: After the desorption process is completed, each control valve of the carbon dioxide circulation system is closed, the adsorption device inlet adjustment door 101 and the adsorption device outlet adjustment door 103 are opened, and the intake fan 7 , air is directly sucked into the adsorber, the air cools the adsorbent material, completes the low temperature regeneration process, and the heated air is directly discharged.
(4) Direct air carbon capture and concentration process: Part of the carbon dioxide sent out from the adsorption device participates in the next desorption cycle as a recirculation medium, and most of the carbon dioxide is cooled by the cooler 6 to lower the temperature. It is then transported offshore or stored to complete the entire process.

本考案によって提案される低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムは、二酸化炭素吸着プロセスのエネルギー消費なしを実現し、二酸化炭素の脱着、分離、吸着剤再生などのプロセスを効果的に削減し、二酸化炭素の分離、吸着剤再生プロセスのエネルギー消費を大幅に低減し、それによって全体から捕集エネルギー消費を低減する。本考案によって提案される低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムは、空気中の二酸化炭素の直接捕集プロセス全体の連続性を完全に実現することができ、捕集プロセスの効率を大幅に向上させ、それによって捕集コストを削減する。 The low energy consumption direct air carbon capture system proposed by the present invention realizes no energy consumption in the carbon dioxide adsorption process, effectively reduces the carbon dioxide desorption, separation, adsorbent regeneration and other processes, The energy consumption of the carbon dioxide separation, sorbent regeneration process is greatly reduced, thereby reducing the overall capture energy consumption. The direct air carbon capture system with low energy consumption proposed by the present invention can fully realize the continuity of the whole direct capture process of carbon dioxide in the air, greatly improving the efficiency of the capture process. and thereby reduce collection costs.

上記、一般的な説明及び具体的な実施案を用いて本考案を詳細に説明したが、本考案に基づいて、これに対していくつかの修正又は改善が可能であることは、当業者には明らかである。したがって、本考案の精神から逸脱しないことに加えて行われるこれらの修正または改良は、いずれも本考案の保護を求める範囲に属する。 Although the present invention has been described in detail using the above general description and specific implementations, it will be appreciated by those skilled in the art that several modifications or improvements may be made thereto based on the present invention. is clear. Therefore, any modification or improvement made without departing from the spirit of the present invention shall fall within the scope of protection of the present invention.

１ 吸着／脱着／再生装置
１０１ 吸着装置吸気口調節ドア
１０２ 二酸化炭素吸着剤材料
１０３ 吸着装置排気口調節ドア
１０４ ＣＯ２ノズル
２ 加熱器
３ 第１コントローラ
４ 第２コントローラ
５ 第３コントローラ
６ 冷却器
７ 吸気ファン
８ 吸収塔。 Reference Signs List 1 adsorption/desorption/regeneration device 101 adsorber inlet control door 102 carbon dioxide adsorbent material 103 adsorber outlet control door 104 CO2 nozzle 2 heater 3 first controller 4 second controller 5 third controller 6 cooler 7 Intake fan 8 Absorber tower.

Claims (8)

低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システムであって、
吸着／脱着／再生装置、加熱器、冷却器及び空気吸込み装置を含み、
原空気が前記空気吸込み装置を通して前記吸着／脱着／再生装置を介して浄化された空気となり、
脱着媒体の二酸化炭素が前記加熱器で加熱されてから前記吸着／脱着／再生装置の吸着剤材料に送られ、前記脱着媒体の二酸化炭素が、吸着剤材料に捕集された一部の二酸化炭素を含んで前記冷却器を通してから濃縮され、一部の二酸化炭素と引き続き前記加熱器で加熱されてから前記吸着／脱着／再生装置の吸着剤材料に送られる、
ことを特徴とする低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 A low energy consumption direct air carbon capture system comprising:
including adsorption/desorption/regeneration devices, heaters, coolers and air suction devices;
Raw air becomes air purified through the adsorption/desorption/regeneration device through the air suction device,
The carbon dioxide of the desorption medium is heated by the heater and then sent to the adsorbent material of the adsorption/desorption/regeneration device, and the carbon dioxide of the desorption medium is converted to a portion of the carbon dioxide trapped in the adsorbent material. through said cooler and then condensed and a portion of carbon dioxide and subsequently heated in said heater before being sent to the adsorbent material of said adsorption/desorption/regeneration unit;
A low energy consumption direct air carbon capture system characterized by: 前記加熱器は、脱着媒体としての二酸化炭素を６０℃～８５℃に加熱可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 The heater can heat carbon dioxide as a desorption medium to 60 ° C. to 85 ° C.
The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 1, wherein: 前記空気吸込み装置は吸気ファンである、
ことを特徴とする請求項１に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 The air intake device is an intake fan,
The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 1, wherein: 前記空気吸込み装置は吸収塔である、
ことを特徴とする請求項１に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 the air intake device is an absorption tower;
The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 1, wherein: 前記吸収塔は円形構造で、高度差を利用して空気自己引き抜き力を形成可能であり、前記吸収塔の周辺には複数の前記吸着／脱着／再生装置が配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 The absorption tower has a circular structure, and can use the height difference to form an air self-extraction force, and a plurality of the adsorption/desorption/regeneration devices are arranged around the absorption tower.
5. The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 4, wherein: 前記吸着／脱着／再生装置は、吸着装置吸気口調節ドア、吸着装置排気口調節ドア、モジュール化可能に組み立てられる単一または複数の粒子状または空隙状の二酸化炭素吸着剤材料及びＣＯ２ノズルを備え、前記吸着装置吸気口調節ドアと前記吸着装置排気口調節ドアがそれぞれ二酸化炭素吸着剤材料の密封装置の吸気口と排気口に設けられ、加熱された二酸化炭素は前記ＣＯ２ノズルを通して二酸化炭素吸着剤材料に取り込まれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 Said adsorption/desorption/regeneration device comprises an adsorber inlet control door, an adsorber outlet control door, a modularly assembled single or multiple particulate or porous carbon dioxide adsorbent material and a CO2 nozzle. wherein the adsorber inlet adjusting door and the adsorber outlet adjusting door are respectively installed at the inlet and outlet of the sealing device of the carbon dioxide adsorbent material, and the heated carbon dioxide is passed through the CO2 nozzle to the carbon dioxide incorporated into the sorbent material,
The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 1, wherein: 前記吸着装置吸気口調節ドアと前記吸着装置排気口調節ドアは、０°～９０°範囲内の開閉調節が可能である、
ことを特徴とする請求項６に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 The adsorption device intake port control door and the adsorption device exhaust port control door can be opened and closed within a range of 0° to 90°.
7. The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 6, wherein: 前記冷却器は、濃縮された二酸化炭素を外部輸送可能または貯蔵に必要な温度まで下げることができる、
ことを特徴とする請求項１に記載の低エネルギー消費の直接空気炭素捕集システム。 said cooler is capable of reducing the temperature of the concentrated carbon dioxide to the temperature required for external transport or storage;
The low energy consumption direct air carbon capture system of claim 1, wherein:
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