CO2收集方法和系統技術方案

本發明專利技術的名稱是CO2收集方法和系統。公開了收集二氧化碳的方法和系統。在一個實例中，方法包括用冷凝器和干燥劑材料從大氣中去除水以產生干燥空氣、從干燥空氣中將二氧化碳吸附至材料、將所吸附的二氧化碳釋放至真空室和在真空室內將所釋放的二氧化碳從氣體轉化為固體。

【技術實現步驟摘要】
CO2收集方法和系統
本公開的領域一般地涉及二氧化碳(CO2)收集，并且更具體地涉及用于從大氣中收集CO2的方法和系統。
技術介紹
收集CO2用于許多用途。通常，開采CO2的天然來源以收集CO2用于各種工業用途。CO2也作為工業過程的副產物被收集以及為了從空氣供應中去除過量CO2而收集。大量CO2被用于提高采收率法采油(EOR)中?，F今，石油正從許多已被廢棄但仍具有大量原油的油井中被提取出來。一般地，在一次采油階段期間油井僅提供其石油的大約30％?？墒褂枚尾捎图夹g如注水開發以升高地下壓力而開采另外的20％。EOR提供了已用于從地下油層中開采另外20％或更多石油的三次采油技術。EOR階段涉及將非常大量的氣體注入地層，然后連同開采的石油一起回收許多氣體。由于CO2能與原油混合并且使石油具有充分更小的粘性和更容易提取，所以CO2是優選氣體。進行這些EOR操作需要大量的資本投資以獲取地層內的殘余石油。但是，目前的油層產量的下降和升高的石油價格使得今天EOR更加經濟上可行，其引起對于CO2的巨大需求。通常，用于工業過程如EOR中的CO2例如從天然來源或人為來源被收集并且被輸送至它將被使用的位置?？赏ㄟ^罐、管道或其它適合的輸送方法輸送CO2。在許多情況中，使用的位置遠離CO2收集的位置，因此增加了CO2使用者的成本。
技術實現思路
根據本公開的一個方面，收集二氧化碳的方法包括用冷凝器和干燥劑材料從大氣中去除水以產生干燥空氣、從干燥空氣中將二氧化碳吸附至材料、將所吸附的二氧化碳釋放至真空室、以及在真空室內將所釋放的二氧化碳從氣體轉化為固體。在另一方面，用于收集二氧化碳的設備包括多個被配置來產生進入設備的大氣流的氣體輸送裝置(airmovingdevice)，和用于從大氣流中去除水的冷凝器。設備包括從大氣流中去除其它水以產生基本上干燥的空氣的干燥劑，和用于將干燥空氣中的二氧化碳吸附至接觸室中的材料的接觸室。設備包括用于將所吸附的二氧化碳從所述接觸室中抽出并將所抽出的二氧化碳從氣體轉化為固體的真空室。在又另一方面，用于收集二氧化碳的設備包括多個被配置來產生進入設備的大氣流的氣體輸送裝置。設備包括用于從大氣流中去除水的冷凝器、被配置來從來自冷凝器的氣流中提取二氧化碳的第一收集組件、和被配置來從來自所述冷凝器的氣流中提取二氧化碳的第二收集組件。設備包括被配置來將來自冷凝器的氣流交替地引導至第一收集組件和第二收集組件的控制器。已討論的特征、功能和優勢可在各種實施方式中獨立地完成或可在其它實施方式中結合，參照下列說明和附圖可理解這些實施方式的進一步細節。附圖說明圖1是收集二氧化碳的實例方法的流程圖。圖2是根據圖1中顯示的方法用于收集二氧化碳的實例設備的方框圖。圖3是根據圖1中顯示的方法用于收集二氧化碳的另一實例設備的方框圖。圖4是用于收集二氧化碳的另一實例設備的圖。圖5是使用圖4中顯示的設備收集二氧化碳的方法的流程圖。具體實施方式如本文使用，以單數敘述以及用詞語“一個”開始的元件或步驟應當理解為不排除多個元件或步驟，除非這種排除被明確地敘述。而且，提及本專利技術的“一個實施方式”或“示例性實施方式”不意欲解釋為排除同樣并入所敘述特征的其它實施方式的存在。本文描述了用于收集二氧化碳(CO2)的方法和系統。雖然就提高采收率法采油(EOR)和固定位置CO2收集廠中的應用描述了系統和方法，但本公開的方面可用于其它領域和應用中。而且，本文描述的方法和系統可放大或縮小以用于各種其它領域和應用中，包括可移動的或便攜的CO2收集設備中的應用。本文描述的實施方式可提供比一些已知CO2收集方法增加的CO2產量。此外，所述的實施方式可在具有比一些已知方法能夠操作的環境含更大水含量的大氣的環境中提供CO2收集。而且，所述的實施方式提供水作為CO2收集的副產物并且與在收集CO2的過程中通過實施方式產生的CO2相比從環境中去除更多的CO2。更具體而言，參照附圖，圖1是收集CO2的示例性方法——一般地通過指代數字100表示——的流程圖。方法100包括用冷凝器和干燥劑材料從大氣中去除102水以產生干燥空氣。從干燥空氣中將二氧化碳吸附104至材料，以及將所吸附的二氧化碳釋放106至真空室。方法100包括在真空室內將所釋放的二氧化碳從氣體轉化108為固體并且將固體CO2轉化110為氣體以便從真空室抽出。圖2是用于如通過上述方法100收集CO2的示例性設備200的方框圖。大量的大氣被吹過冷凝器202，所述冷凝器202從空氣中去除大部分水。然后將較干燥的空氣引導通過干燥室204，所述干燥室204含有干燥劑以基本上去除空氣中所有殘余的水?？諝饨酉聛磉M入接觸室206，其包括從干燥空氣中吸附CO2的材料。當足夠量的CO2已被吸附至材料時，將所吸附的CO2釋放至真空室208。將真空室208中的氣態CO2轉化為真空室208中的固體。冷凝器202和干燥室204基本上去除空氣中含有的所有水以產生用于收集CO2過程的剩余步驟中的干燥空氣。從空氣中去除的水作為該過程的副產物被收集。然后所收集的水可用于任何適合的用途。干燥室204含有干燥劑材料以從已通過冷凝器202的空氣中基本上去除所有殘余的水。在示例性實施方式中，干燥劑材料是分子篩材料。在一些實施方式中，干燥劑材料是具有堿金屬硅鋁酸鹽結構的分子篩材料，其具有3埃的有效孔口。在其它實施方式中，可使用其它干燥劑材料，其包括例如具有不同結構和/或有效孔徑大小的分子篩材料?？墒褂眠m于基本上去除通過冷凝器202的空氣中殘余的所有水的任何干燥劑材料。接觸室206包括從干燥空氣中吸附CO2的材料。在示例性實施方式中，該材料是分子篩材料。在一些實施方式中，分子篩材料是具有10埃有效孔口大小的分子篩材料。在一些實施方式中，分子篩材料是沸石材料。在其它實施方式中，材料可以是適于從干燥空氣中吸附CO2的任何材料。在示例性實施方式中，通過使材料經歷真空將所吸附的CO2從接觸室206內的材料中釋放。在一些實施方式中，接觸室206基本上與氣流隔離，并且通過真空室208將真空施加至接觸室206。將所吸附的CO2從接觸室206內的材料上釋放至真空室208。在真空室208內，氣態CO2轉化為固體。在示例性實施方式中，使用真空室208中的表面將CO2轉化為固體，所述表面被冷卻至足夠低的溫度以引起氣態CO2在冷表面上固化。在一些實施方式中，真空室包括指形冷凍器，冷卻劑通過指形冷凍器以降低指形冷凍器的外表面的溫度，在指形冷凍器的外表面上CO2固化。在其它實施方式中，可使用任何其它適合的技術以固化所釋放的CO2?？赏ㄟ^任何適合的收集方法收集真空室208內的固體CO2。在示例性實施方式中，固體CO2被轉化回氣體并被提取用于貯藏和/或運輸。通過升高真空室208內的溫度直至固體CO2轉化為氣態CO2，將固體CO2轉化為氣體。在其它實施方式中，可利用使固體CO2轉化為氣體的任何其它適合的方法。圖3是根據方法100用于收集CO2的另一示例性設備300的方框圖。設備300包括冷凝器202、干燥室204、接觸室206和真空室208。設備300還包括干燥室304和接觸室306。干燥室204和接觸室206形成第一收集組件310，同時干燥室304和接觸室306形成第二收集組件312。第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種收集二氧化碳的方法(100、200、300、400)，所述方法包括：用冷凝器(202)和干燥劑材料(404)從大氣中去除水以產生干燥空氣(102)；將二氧化碳從所述干燥空氣中吸附至材料(104)；將吸附的二氧化碳釋放至真空室(106)；和在所述真空室內將釋放的二氧化碳從氣體轉化為固體(108)。

【技術特征摘要】
2011.08.29 US 13/220,2611.一種收集二氧化碳的方法，所述方法包括：用冷凝器(202)和干燥劑材料從大氣中去除水以產生干燥空氣；在接觸室內將二氧化碳從所述干燥空氣中吸附至材料；所述方法的特征在于：通過施加真空至所述接觸室和至真空室將吸附的二氧化碳從所述接觸室釋放至所述真空室；和在所述真空室內將釋放的二氧化碳從氣體轉化為固體。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述從大氣中去除水包括通過使大氣流通過所述冷凝器(202)和含有所述干燥劑材料的干燥室(204)從大氣中去除水以產生干燥空氣。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述吸附二氧化碳包括引導所述干燥空氣通過接觸室(206)中的分子篩材料。4.根據權利要求3所述的方法，其中所述釋放吸附的二氧化碳包括基本上密封所述接觸室并且在所述接觸室內形成足以引起所述分子篩材料釋放所述吸附的二氧化碳至所述真空室(208)的真空。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉化釋放的二氧化碳包括將所述真空室(208)中的表面冷卻至足夠低的溫度以引起所述真空室(208)內的所述釋放的二氧化碳在所述表面上凝固。6.根據權利要求5所述的方法，其進一步包括通過基本上密封所述真空室(208)、終止所述表面的冷卻和加熱所述真空室的內部將所述真空室內的二氧化碳從固體轉化為氣體以便收集。7.根據權利要求5所述的方法，其中所述轉化所述釋放的二氧化碳包括用冷卻劑冷卻所述真空室...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·M·迪肯鄒，J·P·布魯斯基，J·G·帕爾萊特，D·A·加拉索，T·H·克羅克斯，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：