一种两级连续矿化碳捕集系统及运行方法

技术特征：
1.一种两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，包括：回质单元，所述回质单元的输入端与进口管相连通，用于接收含碳气体；富集部，所述富集部的输入端与所述回质单元的输出端相连通，所述富集部的净化气输出端与外部大气连通，用于接收所述接收含碳气体，吸附所述含碳气体内的二氧化碳并暂存；矿化部，所述矿化部的碳吸附气体输入端与所述富集部的碳吸附气体输出端相连通，用于接收经所述富集部富集后的碳吸附气体，进行集气并暂存；所述矿化部的净化气输出端与所述回质单元的输入端相连通；所述矿化部上还设有矿化物料进口和矿化物料出口；工业废热导通部，连通至所述富集部，用于提供热量至所述富集部；其中，所述矿化物料进口用于接收矿化材料，所述矿化材料与所述矿化部内暂存的二氧化碳反应并形成固体产物，所述固体产物经所述矿化物料出口排出。2.如权利要求1所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，还包括缓冲容器；所述缓冲容器的输入端和输出端分别连通于所述富集部的碳吸附气体输出端和所述矿化部的碳吸附气体输入端。3.如权利要求2所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述富集部包括至少两个富集装置；每一所述富集装置的输入端均与所述回质单元的输出端相连通；所述回质单元的输出端处设有回质单元输出单向阀，每一所述富集装置的输入端处均设有入口阀；每一所述富集装置的净化气输出端均与外部大气连通，每一所述富集装置的碳吸附气体输出端均与所述缓冲容器的输入端相连通；且每一所述富集装置的净化气输出端和碳吸附气体输出端均依次设有富集单向阀和富集排气阀。4.如权利要求3所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述富集装置为碳吸附装置；所述碳吸附装置包括沿气体流动方向依次布置的原料气富集单元、填充单元和排气富集单元；所述原料气富集单元上设有所述碳吸附装置的输入端；所述排气富集单元上设有所述碳吸附装置的净化气输出端和碳吸附气体输出端。5.如权利要求4所述的多级复叠连续固体吸附碳捕集系统，其特征在于，所述填充单元内填充的组分包括固态复合二氧化碳吸附剂和/或硫化膨胀石墨，其填充比例质量为1:1～200:1；所述固态复合二氧化碳吸附剂包括乙二胺、二乙烯三胺、聚乙烯亚胺、四乙烯五胺等含胺基官能团的材料的任一种或任多种，通过浸渍、接枝、氧化等任一种或任多种方法搭载在碳基材料、沸石基材料、氧化物材料、双层金属氧化物材料、碱性陶瓷材料、有机框架材料的任一种或任多种上。6.如权利要求2所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述矿化部为流化床；所述流化床包括自下而上依次设置的碳吸附气体富集单元、流化反应单元和矿化排气单元；所述碳吸附气体富集单元的碳吸附气体输入端与所述缓冲容器的输出端相连通；所述缓冲容器的输出端处设有缓冲容器输出单向阀，所述碳吸附气体富集单元的碳吸附气体输入端处设有矿化入口阀；
所述矿化排气单元的净化气输出端与所述回质单元的输入端相连通；所述矿化排气单元的净化气输出端依次设有矿化单向阀和矿化排气阀；所述矿化物料进口设于所述流化反应单元与所述矿化排气单元之间，所述矿化物料出口设于所述碳吸附气体富集单元与所述流化反应单元之间；其中，所述矿化物料进口用于接收固态矿化材料，所述固态矿化材料下落至所述流化反应单元与所述碳吸附气体富集单元富集的二氧化碳发生矿化反应，矿化反应形成所述固体产物，所述固体产物经所述矿化物料出口排出。7.如权利要求6所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述固态矿化材料为含催化材料的浸渍硝酸盐、碳酸盐、氨水、水蒸汽、海水中的任一种或任多种，搭载于碳基材料、沸石基材料、氧化物材料、碱性陶瓷材料、高分子有机聚合物的任一种或任多种惰性载体，并利用包括挤出滚圆法、压制成型法、共沉淀法、静电纺丝法、添加粘合剂法的任一种或任多种成型方法制备的包括氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化钾、氧化钠、氧化钛的任一种或任多种的颗粒状复合材料。8.如权利要求1所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述富集部上设有与所述工业废热部导通的第一换热入口和第一换热出口。9.如权利要求1所述的两级连续矿化碳捕集系统，其特征在于，所述回质单元用于将所述进口管输出的含碳气体与所述矿化部的净化气输出端输出的净化气进行均匀混气并形成复合气，所述复合气用于输出至所述富集部的输入端。10.一种运行方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任意一项所述的两级连续矿化碳捕集系统，如下：第一工作模式：打开所述富集部的输入端和净化气输出端，使所述回质单元生成的复合气中的二氧化碳被所述富集部富集并暂存，所述富集部生成的净化气通过净化气输出端直接排放；所述富集部储存完成后，关闭所述富集部的输入端和净化气输出端；第二工作模式：打开所述富集部的碳吸附气体输出端以及所述矿化部的碳吸附气体输入端和净化气输出端，同时利用所述工业废热导通部的热量对所述富集部进行加热，使得所述富集部中暂存的二氧化碳被释放形成碳吸附气体，并进入所述矿化部，所述碳吸附气体中的二氧化碳与所述矿化物料进口输入的矿化材料发生矿化反应，矿化反应生产的产物由所述矿化物料出口排出，所述矿化部生成的净化气通过净化气输出端进入所述回质单元；所述富集部施放完成后，关闭所述富集部的碳吸附气体输出端以及所述矿化部的碳吸附气体输入端和净化气输出端。

技术总结
本发明公开了一种两级连续矿化碳捕集系统及运行方法，通过由回质单元对进口管的含碳气体与矿化部生产的净化气进行混合，混合的复合气依次进入富集部进行富集以及进入矿化部进行矿化；在矿化流程中，矿化材料经由矿化物料进口进入矿化部与二氧化碳进行矿化，形成的固体产物经矿化物料出口排出；富集部在利用工业废热进行加热的同时，利用矿化部内的吸附材料形成再吸附反应，促进富集部中吸附材料的再生，降低了再生能耗，提高了经济性，从而解决了现有矿化碳捕集方案经济性较差的问题。现有矿化碳捕集方案经济性较差的问题。现有矿化碳捕集方案经济性较差的问题。


技术研发人员：王丽伟 张宸 苏亭宇 张鑫琦 吴韶飞
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/6/10