專利名稱：碳捕集與封存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種碳捕集與封存系統(tǒng)，且特別涉及一種可有效地節(jié)能減碳的碳 捕集與封存系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
碳捕集與封存(carbon capture and storage, CCS)技術(shù)是一項(xiàng)新興的且具有大 規(guī)模減少排放二氧化碳的技術(shù)，而降低使用化石能源時(shí)的所排放的二氧化碳。碳捕集與封 存技術(shù)將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集并安全地存儲(chǔ)在特定抵制結(jié)構(gòu)中，減少向大 氣的排放，以減少溫室氣體在大氣層中的聚積，從而減緩全球氣候變化?，F(xiàn)有常見的碳捕集與封存技術(shù)為利用物理或化學(xué)的方法，透過吸收或吸附方式捕 集二氧化碳，經(jīng)過耗能的逆向化學(xué)或物理反應(yīng)，重新釋出濃縮的二氧化碳，再進(jìn)行封存處 理，包括地底或海底灌注，或者銷售作為食品原料。然而，這類方法的問題是耗費(fèi)大量能源 進(jìn)行反應(yīng)，且封存的二氧化碳有重新回到大氣圈的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種碳捕集與封存系統(tǒng)，能有效地進(jìn)行二氧化碳的補(bǔ)集與封存。本實(shí)用新型提出一種碳捕集與封存系統(tǒng)，包括二氧化碳洗滌設(shè)備及養(yǎng)殖設(shè)備。二 氧化碳洗滌設(shè)備內(nèi)含洗滌液，洗滌液吸收含二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，而生成含碳化合 物。養(yǎng)殖設(shè)備與二氧化碳洗滌設(shè)備連通，且內(nèi)含以含碳化合物作為營養(yǎng)源的生物物種，而由 生物物種吸收含碳化合物。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的二氧化碳洗滌設(shè)備是填充式洗滌塔或噴霧式 洗滌塔。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的養(yǎng)殖設(shè)備是開放式養(yǎng)殖池、封閉式生物反應(yīng) 器、光合生物反應(yīng)器或發(fā)酵槽。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的生物物種是藻類或菌類。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的碳捕集與封存系統(tǒng)還包括連接管路，連通二 氧化碳洗滌設(shè)備及養(yǎng)殖設(shè)備。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的碳捕集與封存系統(tǒng)還包括營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備， 與二氧化碳洗滌設(shè)備及養(yǎng)殖設(shè)備連通。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的碳捕集與封存系統(tǒng)還包括收成設(shè)備，與養(yǎng)殖 設(shè)備連通。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的收成設(shè)備是濾膜、濾袋、濾布、離心機(jī)、壓濾機(jī) 或噴霧干燥機(jī)。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，上述的碳捕集與封存系統(tǒng)還包括自動(dòng)化控制設(shè)備， 與分別設(shè)置于二氧化碳洗滌設(shè)備上及養(yǎng)殖設(shè)備上的多個(gè)感測(cè)器電性連接?；谏鲜?，本實(shí)用新型的碳捕集與封存系統(tǒng)是通過二氧化碳洗滌設(shè)備進(jìn)行二氧化
3碳的補(bǔ)集并產(chǎn)生含碳化合物，且養(yǎng)殖設(shè)備可將含碳化合物封存于生物體內(nèi)，因此可有效地 且快速地達(dá)到碳補(bǔ)集與碳封存的目的。 為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面特舉實(shí)施例，并配合附圖 作詳細(xì)說明如下。


圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例的一種碳捕集與封存系統(tǒng)的示意圖. 主要元件符號(hào)說明
100 碳捕集與封存系統(tǒng)
104 養(yǎng)殖設(shè)備；
108 排氣口 ；
112 洗滌液；
118 生物物種；
122 營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備；
126:自動(dòng)化控制設(shè)備；
102 二氧化碳洗滌設(shè)備； 106 進(jìn)氣口 ； 110、114:除霧層； 116 培養(yǎng)基； 120 連接管路； 124:收成設(shè)備； 128、130 感測(cè)器。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施例的一種碳捕集與封存系統(tǒng)的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，碳捕集與封存系統(tǒng)100包括二氧化碳洗滌設(shè)備102及養(yǎng)殖設(shè)備104。二氧化碳洗滌設(shè)備102可包括進(jìn)氣口 106與排氣口 108。含二氧化碳?xì)怏w由進(jìn)氣 口 106進(jìn)入二氧化碳洗滌設(shè)備102中，經(jīng)過減碳后的氣體從排氣口 108排出，其中含二氧化 碳?xì)怏w例如是工業(yè)廢氣或公共場(chǎng)所的室內(nèi)空氣。二氧化碳洗滌設(shè)備102例如是如圖1所示 的洗滌塔，洗滌塔可為填充式洗滌塔或噴霧式洗滌塔。此外，二氧化碳洗滌設(shè)備102還可包 括除霧層110。二氧化碳洗滌設(shè)備102內(nèi)含洗滌液112，洗滌液112以物理或化學(xué)的方式吸收含 二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，而生成含碳化合物，以達(dá)到碳捕集的目的。二氧化碳洗滌設(shè)備 102中的洗滌液112可循環(huán)使用，直至達(dá)到洗滌終點(diǎn)。洗滌液112例如是可吸收二氧化碳的 溶液，如淡水、海水、氫氧化鈉溶液、氨水或醇胺溶液等。養(yǎng)殖設(shè)備104與二氧化碳洗滌設(shè)備102連通。養(yǎng)殖設(shè)備104例如是開放式養(yǎng)殖池、 封閉式生物反應(yīng)器、光合生物反應(yīng)器或發(fā)酵槽。在此實(shí)施例中，養(yǎng)殖設(shè)備104是以圖1中的 薄板式光合生物反應(yīng)器為例進(jìn)行說明。此外，養(yǎng)殖設(shè)備104還可包括除霧層114。在養(yǎng)殖設(shè)備104內(nèi)的培養(yǎng)基116中，含有以含碳化合物作為營養(yǎng)源的生物物種 118，而由此生物物種118吸收含碳化合物進(jìn)行生長與繁殖，以達(dá)到碳封存的目的。此生物 物種118例如是藻類或菌類。藻類可為如螺旋藻及綠藻等微藻、或如紅藻及海帶等大型藻。碳捕集與封存系統(tǒng)100還可包括連接管路120，用以連通二氧化碳洗滌設(shè)備102及 養(yǎng)殖設(shè)備104。連接管路120可將來自二氧化碳洗滌設(shè)備102的具有含碳化合物的洗滌液 112輸送至養(yǎng)殖設(shè)備104中，而使得洗滌液112成為培養(yǎng)基116的一部份。碳捕集與封存系統(tǒng)100還可包括營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備122，例如是通過連接管路120與 二氧化碳洗滌設(shè)備102及養(yǎng)殖設(shè)備104連通。營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備122例如是如圖1所示的營 養(yǎng)劑調(diào)整槽。營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備122可將來自二氧化碳洗滌設(shè)備102的洗滌液112進(jìn)行適當(dāng)
4的前處理，例如降溫、殺菌、過濾、添加營養(yǎng)物質(zhì)或調(diào)整PH值等，再將經(jīng)處理后的洗滌液112 輸送至養(yǎng)殖設(shè)備104中。值得注意的是，在碳捕集與封存系統(tǒng)100不包括營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備 122的情況下，可直接在二氧化碳洗滌設(shè)備102中對(duì)于待輸送至養(yǎng)殖設(shè)備104的洗滌液112 進(jìn)行調(diào)整。碳捕集與封存系統(tǒng)100還可包括收成設(shè)備124，例如是通過連接管路120與養(yǎng)殖設(shè) 備104連通。收成設(shè)備124可將經(jīng)繁殖的藻類或菌類等生物物種118由液體中分離，以利 于進(jìn)行進(jìn)一步的加工應(yīng)用。收成設(shè)備124例如是濾膜、濾袋、濾布、離心機(jī)、壓濾機(jī)或噴霧干 燥機(jī)。碳捕集與封存系統(tǒng)100還可包括自動(dòng)化控制設(shè)備126。自動(dòng)化控制設(shè)備126與設(shè) 置在二氧化碳洗滌設(shè)備102上的感測(cè)器128及設(shè)置在養(yǎng)殖設(shè)備104上的感測(cè)器130電性連 接，且還可與營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備122及收成設(shè)備124電性聯(lián)接。感測(cè)器128例如是pH感測(cè)器， 可用以偵測(cè)洗滌液112的pH值，以利于監(jiān)控洗滌終點(diǎn)。感測(cè)器130例如是光度感測(cè)器(0D sensor)、溫度感測(cè)器或pH感測(cè)器等感測(cè)器，以監(jiān)控養(yǎng)殖設(shè)備104內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。自動(dòng)化控 制設(shè)備126通過感測(cè)器128、130所得到的信息，可自動(dòng)化地進(jìn)行控制洗滌終點(diǎn)、輸送作為 營養(yǎng)劑的洗滌液112、調(diào)整營養(yǎng)劑的成分、及收成經(jīng)繁殖的生物物種118等步驟?；谏鲜?，在碳捕集與封存系統(tǒng)100中，由于二氧化碳洗滌設(shè)備102可捕集二氧化 碳并生成含碳化合物，且養(yǎng)殖設(shè)備104可將含碳化合物封存在生物體內(nèi)，因此可有效地且 快速地達(dá)到碳補(bǔ)集與碳封存的目的。此外，在利用二氧化碳洗滌設(shè)備102吸收二氧化碳時(shí)， 不需進(jìn)行耗能的逆向化學(xué)或物理反應(yīng)，而能達(dá)到節(jié)能的效果。另一方面，碳捕集與封存系統(tǒng)100除了可大幅地降低氣體中的二氧化碳濃度的 外，由于二氧化碳洗滌設(shè)備102會(huì)生成含碳化合物，以作為養(yǎng)殖生物體時(shí)的營養(yǎng)源，因此同 時(shí)可大幅地降低養(yǎng)殖成本。實(shí)驗(yàn)例以下，利用實(shí)施例說明本實(shí)用新型的碳捕集與封存系統(tǒng)的操作實(shí)績(jī)。碳捕集與封存系統(tǒng)的主要操作條件二氧化碳洗滌設(shè)備填充式洗滌塔洗滌液氫氧化鈉(NaOH)溶液養(yǎng)殖設(shè)備薄板式光合生物反應(yīng)器生物物種極大螺旋藻(Spirulina maxima)及鈍頂螺旋藻 (Spirulinaplatensis)實(shí)驗(yàn)方法首先，將使用碳酸氫鈉(NaHCO3)或碳酸鈉(Na2CO3)作為光合作用碳源的螺旋藻， 以薄板式光合生物反應(yīng)器加以培養(yǎng)，同時(shí)設(shè)置以氫氧化鈉溶液作為洗滌液的填充式洗滌 塔。其中，極大螺旋藻的碳源為碳酸氫鈉，而鈍頂螺旋藻的碳源為碳酸鈉。接著，抽取工廠燃燒后廢氣或公共場(chǎng)所人群密集處的污濁空氣并通入填充式洗滌 塔中，利用填充式洗滌塔快速將二氧化碳與氫氧化鈉進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(滯留時(shí)間介于0. 3秒 至10秒)，在洗滌液吸收二氧化碳之后進(jìn)行排氣，且通過洗滌終點(diǎn)的pH值調(diào)控生成極大螺 旋藻所需的碳酸氫鈉或鈍頂螺旋藻所需的碳酸鈉。二氧化碳與氫氧化鈉進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的化 學(xué)式如下。[0048]Na0H(aq)+C02(g) - NaHC03(aq)NaHC03(aq)+Na0H(aq) — Na2CO3 (―+H2O ⑴然后，將內(nèi)含碳源的洗滌液調(diào)配其他營養(yǎng)鹽，其他營養(yǎng)鹽包括氮源、磷源、鎂、鐵、 鈣及鉀等微量元素。接下來，將經(jīng)調(diào)配后的洗滌液輸送至薄板式光合反應(yīng)器中，以作為藻類生長的培
養(yǎng)基的一部分。之后，收成經(jīng)繁殖的的螺旋藻。將經(jīng)繁殖的螺旋藻由液體中分離，以利于進(jìn)行進(jìn)一 步的加工應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(一 )碳捕集表1為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)例的二氧化碳吸收率的結(jié)果。表 1
洗滌的氣液比二氧化碳進(jìn)流濃度氫氧化鈉濃度二氧化碳吸收率2 至 3L/Nm310%0. OOlN 至 3N4%至 60%4 至 5L/Nm310%0. OOlN 至 3N40%至 90%由表1可知，當(dāng)填充式洗滌塔的氣液比為2L/Nm3至3L/Nm3且氫氧化鈉濃度為 0. OOlN至3N時(shí)，二氧化碳吸收率為4%至60%。當(dāng)當(dāng)洗滌塔的氣液比為4L/Nm3至5L/Nm3 且氫氧化鈉濃度為0. OOlN至3N時(shí)，二氧化碳吸收率為40%至90%。因此，通過填充式洗 滌塔可有效地吸收二氧化碳，而達(dá)到碳捕集的效果。( 二)碳封存由于空氣中二氧化碳溶解入水中的速度太慢，螺旋藻會(huì)優(yōu)先利用水中的含碳化合 物(碳酸鈉或碳酸氫鈉)作為碳源，以支持其快速的成長。在極大螺旋藻的培養(yǎng)基中，需 添加占營養(yǎng)鹽總重量70%至80%的碳酸氫鈉，以供極大螺旋藻生長及繁殖之用。在鈍頂螺 旋藻的培養(yǎng)基中，需添加占營養(yǎng)鹽總重量70%至80%的碳酸鈉，以供鈍頂螺旋藻生長及繁 殖之用。因此，在使用極大螺旋藻的實(shí)驗(yàn)中，所生成的碳酸氫鈉充分地被極大螺旋藻所吸 收利用。在使用鈍頂螺旋藻的實(shí)驗(yàn)中，所生成的碳酸鈉會(huì)充分地被鈍頂螺旋藻所吸收利用。 基于上述可知，含碳化合物被生物體所吸收，而達(dá)到碳封存的效果。綜上所述，上述實(shí)施例至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1、上述實(shí)施例的碳捕集與封存系統(tǒng)可以節(jié)能的方式有效地且快速地達(dá)到碳補(bǔ)集 與碳封存的目的。2、上述實(shí)施例的碳捕集與封存系統(tǒng)在大幅地降低氣體中的二氧化碳濃度的同時(shí)， 可大幅地降低生物體的養(yǎng)殖成本。雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾， 故本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書保護(hù)的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，包括一二氧化碳洗滌設(shè)備，內(nèi)含一洗滌液，該洗滌液吸收一含二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，而生成一含碳化合物；以及一養(yǎng)殖設(shè)備，與該二氧化碳洗滌設(shè)備連通，且內(nèi)含以該含碳化合物作為營養(yǎng)源的一生物物種，而由該生物物種吸收該含碳化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，該二氧化碳洗滌設(shè)備為填 充式洗滌塔或噴霧式洗滌塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，該養(yǎng)殖設(shè)備為開放式養(yǎng)殖 池、封閉式生物反應(yīng)器、光合生物反應(yīng)器或發(fā)酵槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，該生物物種為藻類或菌類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，還包括一連接管路，連通該 二氧化碳洗滌設(shè)備與該養(yǎng)殖設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，還包括一營養(yǎng)劑調(diào)整設(shè)備， 與該二氧化碳洗滌設(shè)備及該養(yǎng)殖設(shè)備連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，還包括一收成設(shè)備，與該養(yǎng) 殖設(shè)備連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，該收成設(shè)備為濾膜、濾袋、 濾布、離心機(jī)、壓濾機(jī)或噴霧干燥機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳捕集與封存系統(tǒng)，其特征在于，還包括一自動(dòng)化控制設(shè)備， 與分別設(shè)置在該二氧化碳洗滌設(shè)備上及該養(yǎng)殖設(shè)備上的多個(gè)感測(cè)器電性連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種碳捕集與封存系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括二氧化碳洗滌設(shè)備及養(yǎng)殖設(shè)備。二氧化碳洗滌設(shè)備內(nèi)含洗滌液，洗滌液吸收含二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，而生成含碳化合物。養(yǎng)殖設(shè)備與二氧化碳洗滌設(shè)備連通，且內(nèi)含以含碳化合物作為營養(yǎng)源的生物物種，而由生物物種吸收含碳化合物。通過采用本實(shí)用新型的碳捕集與封存系統(tǒng)，能有效地進(jìn)行二氧化碳的補(bǔ)集與封存。
文檔編號(hào)B01D53/84GK201744301SQ20102014740
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者俞銘誠, 楊詠翔, 鄧宗禹 申請(qǐng)人:拜爾特生物科技股份有限公司