一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统及方法

本发明涉及一种二氧化碳捕集与转化，具体涉及一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统及方法。

背景技术：

1、由于全球人口和能源需求的不断增长，以二氧化碳为主的温室气体在大气中的增长率达到历史最高水平，严重制约人类的可持续发展。

2、二氧化碳捕集、利用与封存技术被视为实现碳中和的关键技术之一。

3、二氧化碳再生与运输成本高，限制了该技术的大规模推广。实现二氧化碳补集和利用一体化，可以省去二氧化碳的再生与运输成本，具有较大的应用潜力。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提出一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，其能够通过催化剂吸附二氧化碳并在同一位点进行干重整转化反应，实现二氧化碳捕集与干重整转化集成；本发明的另一目的在于提供一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法。

2、实现本发明的技术方案包括：

3、一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，包括：

4、吸附子系统：所述吸附子系统包括空气进气管道(1)、吸附器(2)、尾气排气管道(3)，空气经空气进气管道(1)进入吸附反应器(2)，经吸附剂吸附后将尾气从排气管道(3)排出；

5、反应子系统：所述反应子系统包括甲烷进气管道(5)、脱附转化器(6)、合成气排气管道(7)，甲烷气通过甲烷进气管道(5)进入脱附转化反应器(6)，与催化剂接触，在太阳能加热下实现脱附与干重整转化，生成一氧化碳和氢气，从合成气排气管道(7)流出；

6、旋转子系统：所述旋转子系统包括驱动装置、旋转轮毂(4)，所述催化吸附剂负载于旋转轮毂(4)上，所述驱动装置驱动所述旋转轮毂旋转依次经过吸附区、脱附反应区，催化吸附剂在吸附区吸附二氧化碳，在脱附反应区脱附二氧化碳并与甲烷气体发生干重整反应，生成合成气。

7、进一步的，所述反应子系统中吸附区温度为25℃，脱附区温度为250℃，反应区温度为700℃。

8、进一步的，所述反应子系统中利用光热驱动二氧化碳脱附与转化。

9、进一步的，所述催化吸附剂通过卡槽约束，负载于整个轮毂外圈，通过拆卸卡槽可直接更换已失效的催化吸附剂。

10、一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，包括：

11、二氧化碳吸附阶段：在室温下，通过吸气装置吸入的空气经进气管道流入吸附区，负载于旋转轮毂外圈且位于吸附区的催化吸附剂对空气中的二氧化碳进行吸附，与二氧化碳分离后的空气经尾气排放管道排入大气中；

12、二氧化碳脱附阶段：吸附满二氧化碳的催化吸附剂随旋转轮毂转动进入脱附反应区，在脱附反应区使用太阳光照射催化吸附剂，使二氧化碳脱离催化吸附剂；

13、二氧化碳与甲烷干重整反应阶段：二氧化碳首先在脱附反应区脱附，然后与甲烷进气管道中通入的甲烷在催化吸附剂的催化作用下发生干重整反应，转化生成一氧化碳和氢气，最终从从出口流出。

14、进一步的，二氧化碳吸附阶段温度为25℃，二氧化碳脱附阶段温度为250℃，二氧化碳与甲烷干重整反应阶段温度为700℃。

15、进一步的，利用太阳光光热驱动二氧化碳脱附与转化。

16、进一步的，所述催化吸附剂随旋转轮毂旋转，依次经过吸附区、脱附区和反应区，并按所述步骤循环进行。

17、进一步的，循环10次以后，需要对所述催化吸附剂进行定期更换。

18、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：所述nix/naa双功能催化吸附剂具有较高的二氧化碳捕集与转化能力；脱附与催化反应时所需的能量来自光热驱动，且在催化吸附剂同一位点实现吸附、转化全过程，省去二氧化碳的运输过程，可以有效降低二氧化碳再生和转化成本。

技术特征：

1.一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，其特征在于，所述反应子系统中吸附区温度为25℃，脱附区温度为250℃，反应区温度为700℃。

3.根据权利要求1所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，其特征在于，所述反应子系统中利用光热驱动二氧化碳脱附与转化。

4.根据权利要求1所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成系统，其特征在于，所述催化吸附剂通过卡槽约束，负载于整个轮毂外圈，通过拆卸卡槽可直接更换已失效的催化吸附剂。

5.一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，包括：

6.根据权利要求5所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，其特征在于，二氧化碳吸附阶段温度为25℃，二氧化碳脱附阶段温度为250℃，二氧化碳与甲烷干重整反应阶段温度为700℃。

7.根据权利要求5所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，其特征在于，利用太阳光光热驱动二氧化碳脱附与转化。

8.根据权利要求5所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，其特征在于，所述催化吸附剂随旋转轮毂旋转，依次经过吸附区、脱附区和反应区，并按所述步骤循环进行。

9.根据权利要求5所述一种旋转式二氧化碳捕集与干重整转化集成方法，其特征在于，循环10次以后，需要对所述催化吸附剂进行定期更换。

技术总结本发明公开了一种旋转式二氧化碳补集与干重整转化集成系统及方法，属于二氧化碳捕集与转化技术领域，从空气中直接捕获的二氧化碳，与通入的甲烷发生干重整反应，将温室气体转化为一氧化碳和氢气。该系统包括吸附系统、反应子系统、旋转子系统，旋转子系统中的旋转轮毂带动催化吸附剂依次经过吸附区、脱附反应区，在同一位点完成二氧化碳的捕集与利用；该方法包括二氧化碳吸附阶段、脱附阶段、与甲烷干重整反应阶段，通入空气中的二氧化碳在旋转轮毂上催化吸附剂作用下依次发生吸附、脱附、干重整反应，转化成所需的燃料。本发明利用光热驱动二氧化碳脱附与转化，并实现了捕集与利用的集成，降低了成本，具有广阔的应用前景。技术研发人员：李少阳,路普阳,王佳妮,范佳宁,李齐焱,姜明汐,刘向雷,张凯受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18