固相变温变压CO2吸脱附实验系统
实验室小型固相变温变压CO₂吸脱附实验系统，是碳捕获、利用与封存（CCUS）领域的核心科研工具，对推动我国“双碳”目标实现具有重要作用。（1）可深入研究CO₂在固体吸附剂表面的吸附、脱附机制，揭示CO₂分子与吸附剂表面活性位点的相互作用规律；（2）吸附剂性能评价：能系统评估不同类型固体吸附剂（如沸石、金属有机框架MOFs、活性炭、胺功能化吸附剂等）对CO₂的吸附容量、选择性、稳定性和再生性能；（3）热力学与动力学研究：可建立CO₂吸附~脱附过程的热力学和动力学模型，量化温度、压力、吸附剂性质等参数对吸附过程的影响。
工艺开发与优化作用。（1）新工艺验证：对新型变温变压吸附（TSA/PSA）工艺进行可行性验证，评估其技术成熟度和工业化潜力；（2）参数优化：系统研究吸附温度、脱附温度、吸附压力、脱附压力、循环时间等参数对CO₂捕获效率和能耗的影响，优化工艺条件；（3）集成工艺试验：可开展变温变压吸附与其他碳捕获技术（如膜分离、化学吸收）的集成试验，探索高效、低能耗的复合碳捕获工艺。
系统组成：原料气制备与净化系统、吸附~脱附反应系统、产物分析与检测系统、控制系统。
（1）原料气制备与净化系统
- 核心设备：CO₂气瓶/发生器、氮气/惰性气体气瓶/发生器、气体纯化装置
- 主要参数：
- CO₂纯度：0~10%
- 原料气压力：1~0.5MPa（表压）
- 流量控制范围：10~1000mL/min（标准状态下）
（2） 吸附~脱附反应系统
- 核心设备：固定床吸附反应器、加热/冷却系统、压力控制系统
- 主要参数：
- 反应器类型：固定床（常见）、流化床
- 反应器材质：316L不锈钢
- 反应器尺寸：内径20~50mm，长度300~1000mm
- 吸附温度：室温~200℃
- 脱附温度：100~300℃
- 吸附压力：1~2MPa
- 脱附压力：01~0.1MPa（真空脱附）
- 吸附剂装填量：10~500mL
- 功能：实现CO₂在固体吸附剂表面的吸附和脱附过程
（3）产物分析与检测系统
- 核心设备：气相色谱仪、红外气体分析仪、在线CO₂浓度传感器
- 主要参数：
- CO₂检测范围：0~100%
- 检测精度：±0.1%
- 响应时间：≤10s
- 数据采集频率：1~10Hz
- 功能：实时监测吸附~脱附过程中CO₂浓度变化，计算吸附容量和脱附效率
（4）自动控制系统
- 核心设备：PLC控制器、触摸屏、质量流量控制器、压力变送器、温度传感器
- 主要参数：
- 温度控制精度：±1℃
- 压力控制精度：±0.01MPa
- 流量控制精度：±1%FS
- 循环时间控制精度：±1s
- 功能：实现吸附~脱附过程的自动化控制和数据采集、存储与分析
| 系统组成 | 核心设备 | 关键技术参数 | 参考值 |
| 原料气系统 | CO₂气瓶、氮气发生器 | CO₂纯度≥99.9%，流量范围：10~10NL/min | CO₂纯度99.99%，流量范围：1~5NL/min |
| 反应系统 | 固定床反应器、加热炉 | 吸附温度：室温~200℃，脱附温度：100~300℃ | 吸附温度：25~100℃，脱附温度：150~250℃ |
| 吸附压力：0.1~2MPa，脱附压力：0.01~0.1MPa | 吸附压力：0.5~1MPa，脱附压力：0.02~0.05MPa | ||
| 分析系统 | 气相色谱仪、CO₂传感器 | CO₂检测范围：0~100%，精度±1% | CO₂检测范围：0~100%，精度：±1% |
| 控制系统 | PLC控制器、触摸屏 | 温度控制精度：±1℃，压力控制精度：±0.01MPa | 温度控制精度：±1℃，压力控制精度：±0.01MPa |