专利名称：用于去除二氧化碳的方法和系统的制作方法
用于去除二氧化碳的方法和系统
背景技术：
从诸如航天器和潜水器之类的封闭环境去除二氧化碳对于将二氧化碳水平维持在公认的可呼吸极限内是有必要的。当前，二氧化碳的去除通常通过不可逆化学固定吸着剂(氢氧化锂、超氧化钾)、可逆化学固定吸着剂(液胺)或可逆物理吸附(分子筛)来完成。这些去除系统的每一个均具有一个或多个缺点。例如，不可逆吸着剂不允许被捕获的二氧化碳用于萨巴蒂尔反应(Sabatier reaction)以便生成水和氧。经由萨巴蒂尔反应生成氧气可降低航天器的再供给需求。没有二氧化碳可用于另外的反应，并且经使用的吸着剂必须被存储在航天器或潜水器上以便随后丢弃，这占据了空间并且增加了航天器或潜水器的重量。通过诸如乙醇胺(MEA)之类的液胺进行的化学固定需要高温(120°C)从而需要大量的能量来逆转二氧化碳捕获反应。由于其相对低的蒸气压力，MEA还会在升高的温度退化并且会潜在地污染封闭环境。分子筛需要非常干燥的空气流。在将空气流输送到分子筛之前， 必须从空气流去除水蒸气。分子筛的再生循环还需要200°C (400下)量级的温度以及大量的能量。考虑到现有技术的缺点，希望获得一种替代的二氧化碳去除方法和系统，其是再生的并且允许下游处理(即萨巴蒂尔反应)。
发明内容
一种二氧化碳(CO2)去除系统包括第一和第二吸着剂床、换热系统和用于降低(X)2 的分压的装置。第一和第二吸着剂床的每一个具有用于吸附和解吸CO2的固态胺吸着剂。 在给定时间，吸着剂床中的一个吸附(X)2并且另一个吸着剂床解吸co2。换热系统冷却吸附 CO2的吸着剂床并且加热解吸(X)2的吸着剂床，使得解吸(X)2的吸着剂床的温度高于吸附CO2 的吸着剂床的温度。用于降低CO2的分压的装置降低解吸CO2的吸着剂床处的CO2的分压。一种用于从气体流去除(X)2的方法包括将气体流供应到包含固态胺吸着剂的第一吸着剂床和包含固态胺吸着剂的第二吸着剂床，以导致CO2被吸附并从工艺空气流去除。在第一和第二吸着剂床中的一个处降低压力，以导致(X)2被解吸并从第一和第二吸着剂床去除，使得第一和第二吸着剂床中的一个吸附CO2,并且另一个吸着剂床解吸co2。加热解吸 CO2的吸着剂床并冷却吸附(X)2的吸着剂床，使得解吸(X)2的吸着剂床的温度高于吸附(X)2的吸着剂床的温度。从解吸(X)2的吸着剂床去除(X)2作为(X)2气体流。
图1示出了二氧化碳去除系统处于第一操作模式。图2示出了图1的二氧化碳去除系统处于第二操作模式。图3示出了二氧化碳去除系统的另一个实施例。图4示出了图3的二氧化碳去除系统处于第二操作模式。图5示出了用于从工艺流去除二氧化碳的方法。
具体实施例方式本发明提供了用于去除二氧化碳的系统和方法。该二氧化碳去除系统采用热链接的吸着剂床。最小额外能量被用于分别加热和冷却解吸和吸附床。泵或真空被用于降低解吸床处的二氧化碳分压。被去除的二氧化碳可从该系统去除，或者被导引用于诸如萨巴蒂尔反应的其他用途。本发明的二氧化碳去除方法和系统使得能够使用一系列的床尺寸，其可以按照各种频率在吸附和解吸之间循环，而不产生显著的功率损失，这是因为吸附和解吸床的温度被保持为低温。根据本文所描述的二氧化碳去除系统和方法，工艺流包括任何气态流。工艺流通常包括在封闭环境中循环的气体流，该封闭环境包括但不限于航天器、潜水器、飞机和其他封闭的空气环境。示例性的工艺流包括航天器和潜水器中的空气流，例如机舱空气。这些工艺流包含二氧化碳，可将所述二氧化碳从工艺流去除并且再引入另一流中以便用于其他反应，或者将所述二氧化碳从航天器、潜水器、飞机或其他封闭空气环境去除。图1示出了二氧化碳(CO2)去除系统10的一个实施例。(X)2去除系统10包括入口阀12、第一吸着剂组件14A、第二吸着剂组件14B、换热系统16、气体流出口阀18、CO2出口阀20、泵22和控制器对。工艺流经由入口阀12进入CO2去除系统10。工艺流可通过泵或其他装置输送到CO2去除系统10。入口阀12允许工艺空气流与第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B连通。取决于入口阀12的位置，工艺流被引导到第一吸着剂组件14A或第二吸着剂组件14B。如图1所示，入口阀12被定位成使得工艺流被引导到第一吸着剂组件14A。工艺流包含C02。(X)2去除系统10的示例性进入工艺流包含约0. 5%体积和约体积之间的CO2。第一吸着剂组件14A包括固态胺吸着剂。固态胺吸着剂沈被包含在第一吸着剂组件14A中。固态胺吸着剂沈是可再生的CO2吸着剂。在一个示例性实施例中，固态胺吸着剂26构成美国专利No. 6，364，938中描述的胺吸着剂之一，该专利在此通过引用全文并入。在一定条件下，固态胺吸着剂沈从流过第一吸着剂组件14A并与固态胺吸着剂沈接触的工艺流吸附C02。在这种情况中，当(X)2被固态胺吸着剂沈吸附时，CO2被从流过第一吸着剂组件14A的工艺流去除。在其他条件下，固态胺吸着剂沈将(X)2解吸到流过第一吸着剂组件14A并与固态胺吸着剂沈接触的工艺流。这里，来自固态胺吸着剂沈的(X)2被工艺流获取并且被携带离开第一吸着剂组件14A。固态胺吸着剂沈的温度及其周围的压力决定了固态胺吸着剂26是吸附(X)2还是解吸C02。第二吸着剂组件14B通常位于附近并且可具有与第一吸着剂组件14A相同或相似的大小和尺寸。第二吸着剂组件14B也包括固态胺吸着剂26。第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B被设计成通常在相反的吸附模式中操作。也就是说，当第一吸着剂组件14A吸附(X)2时，第二吸着剂组件14B解吸C02。 当第一吸着剂组件14A解吸(X)2时，第二吸着剂组件14B吸附C02。第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B通过换热系统热链接。在图1所示的实施例中，换热系统包括热电设备16。热电设备16定位在第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B之间。热电设备利用热电效应，所述热电效应描述的是温度差到电压的直接转换，反之亦然。热电设备在每侧上具有不同温度时产生电压。反过来，当向热电设备施加电压时，其产生温度差(即，一侧被加热而另一侧被冷却)。例如，当向热电设备16施加电压时，热电设备16的一侧产生热并且加热相邻的第一吸着剂组件14A。与此同时，热电设备
516的另一侧被冷却并且冷却相邻的第二吸着剂组件14B。电压被反转以冷却第一吸着剂组件14A并加热第二吸着剂组件14B。热电设备16提供高效的温度调节装置，而无需大量的功率。虽然换热系统可具有热电设备以外的其他形式，但将在换热系统是热电设备的情况下更详细地描述(X)2去除系统10。气体流出口阀18与第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B连通。气体流出口阀18允许已经经过CO2吸附床(第一吸着剂组件14A或第二吸着剂组件14B)的工艺流在 CO2的量低于工艺流通过入口阀12进入CO2去除系统10时所包含的CO2的量的情况下排出 CO2去除系统10并返回航天器、潜水器或其他封闭环境。在给定时间，气体流出口阀18与 CO2吸附床连通，但是不与(X)2解吸床连通。CO2出口阀20也与第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B连通。(X)2出口阀 20允许已经经过CO2解吸床(第一吸着剂组件14A或第二吸着剂组件14B)的工艺流排出CO2 去除系统10。通过(X)2出口阀20排出(X)2去除系统10的工艺流通常具有比通过入口阀12 进入(X)2去除系统10的工艺流更高的浓度。在(X)2去除系统10的一个实施例中，CO2出口阀20定位在第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B与泵22之间。泵22是流体泵，其能够降低(X)2去除系统10内在第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B处及其“下游”的压力。泵22将流体泵出并离开CO2 去除系统10。泵22实质地降低了第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B的出口侧上的压力，以提高从解吸床去除(解吸)ω2的速率。如下面更详细描述的，泵22允许CO2去除系统10产生富含(X)2的排出工艺流。在航天器应用中，泵22可被太空真空所取代。流过(X)2出口阀20的工艺流可被丢弃或收集。当太空真空被用来取代泵22时，通过CO2出口阀20从CO2去除系统10去除的工艺流随着其被排放到太空(即倾泻到舱外)而被丢弃。当(X)2去除系统10包括泵22时，通过(X)2出口阀20去除的工艺流可被丢弃(即倾泻到舱外)或被收集用于另外的用途。一些规章不鼓励将CO2丢弃到地球上。其他应用可在萨巴蒂尔反应中使用富含(X)2的工艺流来形成水和/或氧。在图1和图2所示的(X)2去除系统10的实施例中，控制器M与入口阀12、热电设备16、气体流出口阀18、0)2出口阀20和泵22连通。控制器24控制(X)2去除系统10的所述阀、换热系统和泵以使第一吸着剂组件14Α和第二吸着剂组件14Β在CO2吸附和CO2解吸之间循环。下面将更加详细地讨论在(X)2去除过程期间控制器M的作用以及阀、换热系统和泵如何操作。如图1和图2所示，第一吸着剂组件14Α和第二吸着剂组件14Β被热电设备16热链接。在(X)2去除系统10的操作期间，电压被施加到热电设备16，使得(X)2吸附床被冷却而同时CO2解吸床被加热。热电设备16通常将CO2解吸床维持在高于CO2吸附床的温度。当加上由泵22产生的压力降低时，与仅采用吸附床和解吸床之间被动热传递的系统相比，(X)2 去除系统10的工作容量得以增加。将对图1和图2所示的CO2去除系统10的操作进行讨论以说明温度(热电设备16)和压力(泵22)如何影响(X)2吸附和(X)2解吸。如图1所示，CO2去除系统10操作于第一吸着剂组件14Α是吸附床的状态。工艺流通过入口阀12进入(X)2去除系统10。入口阀12定位成允许工艺流进入第一吸着剂组件 14Α。CO2被吸附到第一吸着剂组件14Α中的固态胺吸着剂沈。固态胺吸着剂沈具有用于 CO2吸附的有限容量。固态胺吸着剂沈的温度以及第一吸着剂组件14Α内的(X)2压力决定了有多少CO2可被装载到固态胺吸着剂沈上。当固态胺吸着剂沈的温度降低时，用于CO2 吸附的装载容量增加。当第一吸着剂组件14A内的(X)2的分压增加时，用于(X)2吸附的装载容量也增加。通过固态胺吸着剂26进行的CO2吸附是放热的。因此，当CO2被固态胺吸着剂沈吸附时，固态胺吸着剂沈的温度上升，从而降低了其吸附(X)2的容量直到其达到平衡状态，在该平衡状态下，固态胺吸着剂26的温度防止进一步的(X)2吸附。热电设备16操作以冷却第一吸着剂组件14A，并因而冷却第一吸着剂组件14A内所包含的固态胺吸着剂26。 通过主动地冷却第一吸着剂组件14A，固态胺吸着剂沈的(X)2装载容量得以提高，从而允许第一吸着剂组件14A中另外的(X)2吸附。由于当(X)2被固态胺吸着剂沈吸附时第一吸着剂组件14A被热电设备16冷却，所以在(X)2吸附期间通常不会观察到温度相关的压力升高。 在经过第一吸着剂组件14A后，工艺流被经由气体流出口阀18从(X)2去除系统10去除。通过气体流出口阀18去除的工艺流具有比通过入口阀12进入(X)2去除系统10的工艺流更低量的CO2。在第一吸着剂组件14A吸附(X)2的同时，第二吸着剂组件14B解吸CO2。第二吸着剂组件14B包括固态胺吸着剂沈，其包含从较早(X)2吸附循环所吸附的C02。通过固态胺吸着剂26进行的(X)2解吸是吸热的。如上所述，当固态胺吸着剂沈的温度降低时，用于CO2 吸附的装载容量增加。因此，当(X)2被固态胺吸着剂沈解吸时，固态胺吸着剂沈的温度降低，从而使得更加难以解吸(X)2直到其达到平衡状态，在该平衡状态下，固态胺吸着剂沈的温度防止进一步的(X)2解吸。在热电设备16操作以冷却第一吸着剂组件14A的同时，热电设备16加热第二吸着剂组件14B。通过主动地加热第二吸着剂组件14B，固态胺吸着剂沈的(X)2装载容量降低，使得更加易于从第二吸着剂组件14B内的固态胺吸着剂沈解吸C02。泵22操作以降低第二吸着剂组件14B处的CO2的分压。如上所述，当第二吸着剂组件14B内的(X)2的分压增加时，用于(X)2吸附的装载容量也增加。泵22与(X)2解吸床(在图1所示的系统中为第二吸着剂组件14B)连通。因此，当泵22将流体泵送离开(X)2去除系统10时，第二吸着剂组件14B处的(X)2的分压降低，由此降低第二吸着剂组件14B内的固态胺吸着剂26的(X)2装载容量。由于解吸床的(X)2装载容量降低，第二吸着剂组件14B中存在的(X)2更加易于被从固态胺吸着剂沈去除。包含高水平(X)2的工艺流被从第二吸着剂组件14B去除并且经由(X)2出口阀20排出(X)2去除系统10。通过CO2出口阀20去除的工艺流具有比通过入口阀12进入(X)2去除系统10的工艺流更高量的C02。在示例性实施例中，所去除的工艺流包含至少约90%体积的C02。在更示例性的实施例中，所去除的工艺流包含至少约95%体积的CO2。图2示出了图1的(X)2去除系统10，其中，(X)2吸附床和(X)2解吸床颠倒过来。根据上面的描述以及图1所示的，第一吸着剂组件14A吸附CO2，现在在图2中，第一吸着剂组件14A解吸C02。类似地，根据上面的描述以及图1所示的，第二吸着剂组件14B释放其所吸附的CO2，现在在图2中，第一吸着剂组件14A吸附C02。控制器M调节入口阀12、热电设备16、气体流出口阀18、CO2出口阀20和泵22，使得工艺流和输出流流过适当的吸着剂组件。入口阀12定位成允许工艺流进入第二吸着剂组件14B。热电设备16操作以冷却第二吸着剂组件14B并加热第一吸着剂组件14A。在经过第二吸着剂组件14B后，工艺流被经由气体流出口阀18从CO2去除系统10去除。泵22操作以降低第一吸着剂组件14A处的CO2 的分压。包含高水平(X)2的工艺流被从第一吸着剂组件14A去除并且经由(X)2出口阀20排出CO2去除系统10。上面描述的图1中的(X)2吸附床(第一吸着剂组件14A)和(X)2解吸床(第二吸着剂组件14B)说明了吸附和解吸的概况。在吸附模式和解吸模式之间，每个床可进入转变状态。例如，在吸附床的情况中，一旦第一吸着剂组件14A的固态胺吸着剂沈已经达到其CO2 吸附容量，则第一吸着剂组件14A不再吸附C02。第一吸着剂组件14A现在可被加热以提高第一吸着剂组件14A内的(X)2分压。通过加热第一吸着剂组件14A，第一吸着剂组件14A内的固态胺吸着剂26的(X)2装载容量降低，使得其准备好用于CO2解吸循环。施加到热电设备16的电压被反转以适应该转变状态中的加热变化。与此同时，第二吸着剂组件14B的固态胺吸着剂26已经将其所能解吸的所有(X)2释放到负压工艺流。第二吸着剂组件14B现在可被冷却以提高第二吸着剂组件14B内的固态胺吸着剂沈的CO2装载容量。通过冷却第二吸着剂组件14B，第二吸着剂组件14B内的固态胺吸着剂沈的(X)2装载容量提高，使得其准备好用于CO2吸附循环。上面描述的转变状态可与吸附和解吸操作隔离，或者可被集成在吸附和解吸操作中。例如，可使用阀12、18和20将第一吸着剂组件14A与CO2去除系统10隔离，以防止工艺流流过第一吸着剂组件14A。一旦第一吸着剂组件14A已经被加热到适当温度，阀12、18 和20可被定位成允许第一吸着剂组件14A转变到解吸模式。替代地，第一吸着剂组件14A 可转变到解吸模式，然后加热并应用负压以增加(X)2解吸的速率。转变状态是与(X)2去除系统10隔离还是集成在(X)2去除系统10中将取决于应用或效率要求以及(X)2去除系统10的设计考虑因素。图3示出了(X)2去除系统10的替代实施例(O)2去除系统10B)，其中，热电设备16 已经被换热系统观取代。在一个实施例中，换热系统观操作成蒸气一压缩制冷循环。换热系统观包括热泵30、膨胀设备32和换向阀34。第一吸着剂组件14A吸附(X)2并且充当蒸发器。热被从第一吸着剂组件14A传递到换热系统观内的制冷剂。制冷剂被输送到换向阀34，在那里，制冷剂被引导到热泵30。热泵30充当压缩机并且将制冷剂输送到第二吸着剂组件14B。第二吸着剂组件14B解吸CO2并且充当冷凝器。热被从制冷剂传递到第二吸着剂组件14B。制冷剂被输送到膨胀设备32，在那里，制冷剂膨胀。然后，制冷剂被输送到第一吸着剂组件14A以重复该过程。当吸附床和解吸床被循环时，使用换向阀34来反转制冷剂的流动。图4示出了(X)2去除系统10B，其中，第二吸着剂组件14B吸附(X)2而第一吸着剂组件14A解吸C02。这里，第二吸着剂组件14B充当蒸发器而第一吸着剂组件14A充当冷凝器。换向阀34可调节换热系统观内的制冷剂流动，使得热泵30仅沿单个方向泵送制冷剂。图3和图4也示出了 0)2去除系统10B，其中，没有泵连接到CO2出口阀20。相反， 通过太空真空36来供应负压。在这种实施例中，由(X)2去除系统IOB去除的(X)2不能被收集用于另外的用途。在(X)2去除过程期间，宽的温度范围对于第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件 14B是合适的。CO2去除系统10通常在约15°C和约80°C之间的温度下最有效地操作。在示例性实施例中，解吸床被加热到约35°C和约80°C之间的温度而吸附床被冷却到约15°C 和约25°C之间的温度。在一个示例性实施例中，解吸床被加热到约55°C和约80 V之间的温度。由于需要能量来主动地加热和冷却第一吸着剂组件14A和第二吸着剂组件14B，所以希望将解吸床和吸附床之间的温差保持在小温差。除了 CO2去除速率要求之外，对于理想温差的确定还取决于(X)2去除系统10所设计用于的具体应用。在示例性实施例中，解吸床和吸附床之间的温差在约10°C和约65°C之间。在一个示例性实施例中，解吸床和吸附床之间的温差在约10°C和约35°C之间。解吸床和吸附床之间低的温差通常允许CO2去除系统10相比液态胺和分子筛系统以高得多的效率操作。一般而言，在能源不受限制的潜水器上不是必须要求低的温差，然而，对于能源受限的一些航天器应用而言，低的温差是优选的。可在解吸床上得到宽的压力范围。CO2去除系统10通常在泵22或太空真空36于解吸床上产生约3. 5 kPa (0.5 psi)和约100 kPa (14.5 psi)之间的负压的情况下最有效地操作。在示例性实施例中，在解吸床上得到约40 kPa (5.8 psi)和约80 kPa (11.6 psi)之间的负压。CO2去除系统10可采用从(X)2吸附到(X)2解吸(反过来也一样)的床转变之间的宽循环时间范围。与吸附床和解吸床之间的温差的情况一样，除了 CO2去除速率要求之外，对于理想循环时间的确定还取决于(X)2去除系统10所设计用于的具体应用。在示例性实施例中，吸附和解吸床以不大于约30分钟的间隔来循环。在一个示例性实施例中，吸附和解吸床以不大于约20分钟的间隔来循环。除了上面描述的(X)2去除系统之外，本发明还提供了一种用于从气体流去除(X)2的方法。从CO2去除系统10的以上描述而来，图5示出了一种从气体流去除CO2的方法。方法40包括将包含(X)2的气体流输送到具有固态胺吸着剂的第一床(步骤42)。气体流中的 CO2被第一床中的固态胺吸着剂吸附。方法40还包括加热具有包含所吸附(X)2的固态胺吸着剂的第二床并冷却第一床，使得第二床的温度高于第一床的温度(步骤44)。方法40还包括降低第二床中的(X)2的分压以从第二床中的固态胺吸着剂解吸(X)2 (步骤46)以及从第二床去除(X)2 (步骤48)。方法40还包括冷却第二床使得第二床中的固态胺吸着剂可吸附 CO2 (步骤 50)。尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解在不背离本发明范围的情况下可做出各种改变，并且其元素可用等同物代替。另外，在不背离本发明的实质范围的情况下，可根据本发明的教导做出各种修改以适应具体的情况或材料。因此，所意图的是，本发明不限于所公开的具体实施例，而是本发明将会包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种二氧化碳(CO2)去除系统，包括第一和第二吸着剂床，所述吸着剂床的每一个均具有用于吸附或解吸(X)2的固态胺吸着剂，其中，在给定时间，所述吸着剂床中的一个吸附CO2并且所述吸着剂床中的另一个解吸ω2 ；换热系统，所述换热系统用于冷却吸附ω2的吸着剂床并且加热解吸ω2的吸着剂床， 使得解吸ω2的吸着剂床的温度高于吸附ω2的吸着剂床的温度；和用于降低解吸ω2的吸着剂床处的ω2的分压的装置。
2.如权利要求1所述的(X)2去除系统，其中，所述换热系统包括热电设备。
3.如权利要求1所述的(X)2去除系统，其中，所述换热系统包括热泵。
4.如权利要求1所述的(X)2去除系统，其中，所述换热系统将解吸(X)2的吸着剂床加热到约35°C和约80°C之间的温度并且将吸附(X)2的吸着剂床冷却到约15°C和约25°C之间的温度。
5.如权利要求4所述的(X)2去除系统，其中，所述换热系统将解吸(X)2的吸着剂床加热到约55°C和约80°C之间的温度。
6.如权利要求1所述的CO2去除系统，其中，解吸CO2的吸着剂床和吸附CO2的吸着剂床之间的温差在约10°C和约65°C之间。
7.如权利要求1所述的(X)2去除系统，还包括控制器，其中，所述控制器确定哪个吸着剂床吸附(X)2以及哪个吸着剂床解吸CO2。
8.如权利要求1所述的(X)2去除系统，其中，所述用于降低第二吸着剂床处的(X)2的分压的装置包括与所述第二吸着剂床流体连通的真空。
9.如权利要求1所述的(X)2去除系统，其中，所述用于降低第二吸着剂床处的(X)2的分压的装置包括与所述第二吸着剂床流体连通的泵。
10.如权利要求1所述的(X)2去除系统，还包括入口通道，所述入口通道能够连接到所述第一吸着剂床和所述第二吸着剂床；入口阀，所述入口阀连接到所述入口通道并且能够在第一位置和第二位置之间切换；出口通道，所述出口通道能够连接到所述第一吸着剂床和所述第二吸着剂床；出口阀，所述出口阀连接到所述出口通道并且能够在第一位置和第二位置之间切换；二氧化碳通道，所述二氧化碳通道能够连接到所述第一吸着剂床和所述第二吸着剂床；和二氧化碳阀，所述二氧化碳阀连接到所述二氧化碳通道并且能够在第一位置和第二位置之间切换。
11.一种用于从气体流去除二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括将所述气体流供应到包含固态胺吸着剂的第一吸着剂床和包含固态胺吸着剂的第二吸着剂床，以导致(X)2被吸附并从所述工艺空气流去除；降低所述第一和第二吸着剂床中的一个的压力，以导致(X)2被解吸并从所述第一和第二吸着剂床去除，使得所述第一和第二吸着剂床中的一个吸附CO2，并且另一个吸着剂床解吸ω2 ；加热解吸CO2的吸着剂床并冷却吸附ω2的吸着剂床，使得解吸ω2的吸着剂床的温度高于吸附ω2的吸着剂床的温度；以及从解吸(X)2的吸着剂床去除(X)2作为(X)2气体流。
12.如权利要求11所述的方法，其中，加热解吸(X)2的吸着剂床包括将从吸附(X)2的吸着剂床进行的(X)2吸附所产生的热传递到解吸(X)2的吸着剂床。
13.如权利要求12所述的方法，其中，加热解吸(X)2的吸着剂床包括使用热泵将热传递流体供应到解吸(X)2的吸着剂床。
14.如权利要求11所述的方法，其中，加热解吸CO2的吸着剂床并冷却吸附CO2的吸着剂床包括向热连接到所述第一和第二床的热电设备施加电压。
15.如权利要求11所述的方法，其中，解吸(X)2的吸着剂床被加热到约35°C和约80°C 之间的温度并且吸附(X)2的吸着剂床被冷却到约15°C和约25°C之间的温度。
16.如权利要求15所述的方法，其中，解吸(X)2的吸着剂床被加热到约55°C和约80°C 之间的温度。
17.如权利要求11所述的方法，其中，解吸(X)2的吸着剂床和解吸(X)2的吸着剂床之间的温差在约10°C和约65°C之间。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二床在吸附(X)2和解吸(X)2之间转变，并且其中，所述转变在不多于30分钟之后发生。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述气体流包含约0.5%体积和约体积之间的 C02。
20.如权利要求11所述的方法，其中，所述(X)2气体流包含至少约90%体积的C02。
全文摘要
本发明涉及用于去除二氧化碳的方法和系统，具体地，一种二氧化碳(CO2)去除系统包括第一和第二吸着剂床、换热系统和用于降低压力的装置。吸着剂床的每一个均具有用于吸附和解吸CO2的固态胺吸着剂。在给定时间，吸着剂床中的一个吸附CO2并且另一个吸着剂床解吸CO2。换热系统冷却CO2吸附床并且加热CO2解吸床，使得CO2解吸床的温度高于CO2吸附床的温度。用于压力的装置降低CO2解吸床处的CO2压力。一种用于去除CO2的方法包括将气体流供应到包含固态胺吸着剂的吸着剂床吸附CO2，降低另一个吸着剂床处的压力以解吸CO2，加热CO2解吸床，冷却CO2吸附床，以及从CO2解吸床去除CO2。
文档编号B01D53/04GK102553392SQ201110435118
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者W.G.帕佩尔 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德空间系统国际有限公司