一种可循环吸附二氧化碳的装置论文和设计-梁儒全

全文摘要

一种可循环吸附二氧化碳的装置，属于烟气净化技术领域。所述可循环吸附二氧化碳的装置，包括吸附室一、吸附室二和二氧化碳收集器，进气管道通过换向阀一与吸附室一内的管道一的进气口或吸附室二内的管道二的进气口连通，管道一的出气口与吸附室二通过管道三连通，且管道三上设置有开关二，吸附室二通过换向阀三与大气或二氧化碳收集器连通，管道二的出气口通过管道四与吸附室一连通，且管道四上设置有开关一，吸附室一通过换向阀二与大气或二氧化碳收集器连通，吸附室一内管道一以外的空间由4A沸石填满，吸附室二内管道二以外的空间由4A沸石填满。所述可循环吸附二氧化碳的装置，能够实现二氧化碳的循环吸附，提高工作效率，有效降低吸附成本。

主设计要求

1.一种可循环吸附二氧化碳的装置，其特征在于，包括吸附室一、吸附室二和二氧化碳收集器，进气管道通过换向阀一与吸附室一内的管道一的进气口或吸附室二内的管道二的进气口连通，所述管道一的出气口与吸附室二通过管道三连通，且管道三上设置有开关二，所述吸附室二通过换向阀三与大气或二氧化碳收集器连通，所述管道二的出气口通过管道四与吸附室一连通，且管道四上设置有开关一，所述吸附室一通过换向阀二与大气或二氧化碳收集器连通；所述吸附室一内管道一以外的空间由4A沸石填满，所述吸附室二内管道二以外的空间由4A沸石填满。

设计方案

所述吸附室一内管道一以外的空间由4A沸石填满，所述吸附室二内管道二以外的空间由4A沸石填满。

2.根据权利要求1所述的可循环吸附二氧化碳的装置，其特征在于，所述进气管道上设置有引风机和烟气处理装置。

3.根据权利要求1所述的可循环吸附二氧化碳的装置，其特征在于，所述管道一和管道二分别为直形或者螺旋形。

4.根据权利要求1所述的可循环吸附二氧化碳的装置，其特征在于，所述换向阀一、换向阀二和换向阀三均采用电动三通球阀。

5.根据权利要求1所述的可循环吸附二氧化碳的装置，其特征在于，所述开关一和开关二均采用电动球阀。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，特别涉及一种可循环吸附二氧化碳的装置。

背景技术

目前，二氧化碳的捕集方式主要分为三种，即燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧技术，其中，燃烧后捕集技术是最成熟的二氧化碳捕集方法，常用的燃烧后捕集技术有吸收法、膜分离法和吸附法等。吸收法可以分为物理吸收和化学吸收，物理吸收法通常在加压的条件下用有机溶剂吸收二氧化碳进而实现烟气中二氧化碳的脱除，吸收液不与二氧化碳发生化学反应，但物理吸收方法对于二氧化碳和其他气体的选择性不高，导致处理成本增加；常用的吸收液有环丁砜，聚乙二醇二甲醚，碳酸丙烯酯等；化学吸收法指的是通过化学溶剂来与二氧化碳进行反应，生成新的物质来固定吸收二氧化碳，从而达到对烟道气中二氧化碳吸附分离的效果。膜分离技术主要是利用烟气中二氧化碳通过膜的速率高于其他成分，从而使得二氧化碳被位于膜一侧的化学吸收剂吸收。膜分离法具有能耗较低，分离过程不产生二次污染，操作简便等优点，但是成本较高，推广前景有限。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种可循环吸附二氧化碳的装置，能够实现二氧化碳的循环吸附，提高工作效率，有效降低吸附成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种可循环吸附二氧化碳的装置，包括吸附室一、吸附室二和二氧化碳收集器，进气管道通过换向阀一与吸附室一内的管道一的进气口或吸附室二内的管道二的进气口连通，所述管道一的出气口与吸附室二通过管道三连通，且管道三上设置有开关二，所述吸附室二通过换向阀三与大气或二氧化碳收集器连通，所述管道二的出气口通过管道四与吸附室一连通，且管道四上设置有开关一，所述吸附室一通过换向阀二与大气或二氧化碳收集器连通；

所述吸附室一内管道一以外的空间由4A沸石填满，所述吸附室二内管道二以外的空间由4A沸石填满。

所述进气管道上设置有引风机和烟气处理装置。

所述管道一和管道二分别为直形或者螺旋形。

所述换向阀一、换向阀二和换向阀三均采用电动三通球阀。

所述开关一和开关二均采用电动球阀。

本实用新型中的有益效果：

本实用新型与现有技术相比，提供了一种全新的二氧化碳吸附方案。(1)本实用新型采用的吸附剂为4A沸石，吸附过程为物理吸附，不需要消耗化学用品，经济实惠；(2)本实用新型利用4A沸石低温吸附和高温脱附的特性，设置有两个吸附室，其中，一个吸附室完成吸附过程，另一个吸附室完成脱附过程；(3)整个可循环吸附二氧化碳的装置可以循环对二氧化碳进行吸附，既降低了人工成本，又可多联机工作，实现大规模的二氧化碳吸附。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种可循环吸附二氧化碳的装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的第一工作状态的示意图；

图3是本实用新型提供的第二工作状态的示意图；

图4是本实用新型提供的吸附室一的结构示意图。

其中，

1-烟气，2-换向阀一，3-换向阀二，4-换向阀三，5-吸附室一，6-吸附室二，7-开关一，8-开关二，9-二氧化碳收集器，10-4A沸石，11-引风机，12-烟气处理装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，此外，术语“一”、“二”、“三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图4所示，本实用新型提供了一种可循环吸附二氧化碳的装置，包括吸附室一5、吸附室二6和二氧化碳收集器9，进气管道通过换向阀一2与吸附室一5内的管道一的进气口或吸附室二6内的管道二的进气口连通，管道一的出气口与吸附室二6通过管道三连通，且管道三上设置有开关二8，吸附室二6通过换向阀三4与大气或二氧化碳收集器9连通，管道二的出气口通过管道四与吸附室一5连通，且管道四上设置有开关一7，吸附室一5通过换向阀二3与大气或二氧化碳收集器9连通；

吸附室一5内管道一以外的空间由4A沸石10填满，吸附室二6内管道二以外的空间由4A沸石10填满。

进气管道上设置有引风机11和烟气处理装置12。如图1所示，引风机11位于烟气处理装置12和换向阀一2之间，以防止未处理烟气1对引风机11的损伤，在实际使用时也可以是烟气处理装置12位于引风机11和换向阀一2之间。

本实施例中，如图1所示，换向阀一2、换向阀二3和换向阀三4均用于控制烟气1的走向，开关一7用于控制吸附室一5内烟气1的进入，开关二8用于控制吸附室二6内烟气1的进入，吸附室一5内设置有管道一，吸附室二6内设置有管道二，在吸附室一5和吸附室二6内完成对二氧化碳的吸附和脱附过程，管道一和管道二分别为直形或者螺旋形，优选为螺旋形的，效率更高。换向阀一2、换向阀二3和换向阀三4均采用电动三通球阀，电动三通球阀为ZERFON的电动三通球阀，型号为ZF300-94，开关一7和开关二8均采用电动球阀，电动球阀为ZERFON的电动不锈钢法兰球阀，型号为ZF100-9，整个吸附和脱附过程中，换向阀一2、换向阀二3和换向阀三4换向频率以及开关一7和开关二8的开闭频率根据实际状态设置。吸附室一5和吸附室二6的内部结构相同，吸附室一5的排出管道通过换向阀二3与大气或二氧化碳收集器9连通，吸附室二6的排出管道通过换向阀三4与大气或二氧化碳收集器9连通。由于吸附室一5内管道一以外的空间由4A沸石10填满，吸附室二6内管道二以外的空间由4A沸石10填满，使吸附室一5和吸附室二6可以水平放置、可以竖直放置，也可以根据实际工作的需要放置。本实施例中，烟气处理装置12的型号为科尔诺CL-50，烟气处理装置12主要用于去除烟气1中的液体杂质和固体杂质，处理的步骤包括将烟气1进行冷却，使液体杂质凝结，得到冷却烟气1，对冷却烟气1进行过滤，得到处理烟气1。

本实施例中，采用4A沸石10是因为4A沸石10有着与氯化钠类似的晶体结构，A型沸石由[SiO4]4-这一基本结构单元构成，其中每一个硅原子与四个氧桥互相联结起来，每个氧原子与两个硅原子结合。通过多种结合方式，这些初级结构单元组成了多元环的一个基本骨架结构SOD笼。A型沸石晶体因其特殊的笼型结构而具有极高的极性作用，这样导致了4A沸石10具备极高的吸附性能，以用于气体的吸附脱附过程，在工业上常用于乙醇，二氧化碳、甲烷的吸附分离，同时，因为其对水也有一定的极强的吸附作用，是一种性能非常好的静态干燥剂。4A沸石10的笼型结构与孔道结构使其能够吸附二氧化碳，并且同时具有对二氧化碳与氮气极高的选择吸附性，能够排除气体中氮气对其影响，是分离烟道气中的二氧化碳理想的物理吸附剂，同时温度对它的吸附性能有着重要的影响，随着温度的上升，4A沸石10的吸附量变小，发生脱附过程。从热力学角度来说，4A沸石10吸附气体主要靠的是他的笼型和孔道结构，是物理吸附，而物理吸附又是一个放热反应，因此，温度的升高反而阻碍了吸附作用；从分子动力学角度来说，随着吸附温度的升高，气体分子的动能增加，而4A沸石10又难于捕捉较为活跃的分子，已经被捕捉的分子也容易从孔道结构当中逃脱，因此，随着温度的升高，4A沸石10的平衡吸附量降低，本实用新型的可循环吸附二氧化碳的装置中运用了4A沸石10的这一特性。

上述一种可循环吸附二氧化碳的装置的工作过程是：

首先，利用烟气处理装置12对烟气1进行过滤处理，去除烟气1中的液体杂质(如水分和一些液体有机物)和固体杂质，以防止液体杂质和固体杂质影响4A沸石10的吸收效果。整个处理过程需要保证烟气1的温度不会有过多的下降，因为根据4A沸石10的吸附曲线，30℃时4A沸石10最终二氧化碳吸附量最高可达到3.57mmol\/g，而其他条件不变，温度升为60℃时，二氧化碳的平衡吸附量为1.50mmol\/g，与30℃的吸附量相比，减少了57.98％，当温度继续上升到达90℃时，吸附速率放缓，吸附量继续减小，平衡之后饱和吸附量仅为0.84mmol\/g，与30℃的吸附量相比，减少了76.47％。所以，为了达到脱附的效果，烟气1在进入吸附室一5或者吸附室二6之前需要保证温度在90℃左右。

处理后的烟气1进入吸附室一5为第一种工作状态，如图2所示，换向阀一2转向吸附室一5，换向阀二3转向二氧化碳收集器9，换向阀三4转向大气端，开关一7处于关闭状态，开关二8处于打开状态，具体工作过程是，烟气1通过换向阀一2进入到吸附室一5的管道一内，吸附室一5内含有已经完成吸附且内含二氧化碳的4A沸石10，4A沸石10被管道内的烟气1加热后，将内含的二氧化碳排出，排出后的二氧化碳通过换向阀二3进入二氧化碳收集器9中，接着烟气1通过开关二8直接进入到吸附室二6中，与吸附室二6中4A沸石10直接接触，烟气1中的二氧化碳被4A沸石10吸附后，通过换向阀三4排入大气中。通过第一种工作状态，吸附室一5内4A沸石10中的二氧化碳被加热排出并收集，并在吸附室二6中完成对烟气1中的二氧化碳的吸附，达到烟气1净化的目的。

处理后的烟气1进入吸附室二6为第二种工作状态，如图3所示，换向阀一2转向吸附室二6，换向阀二3转向大气端，换向阀三4转向二氧化碳收集器9，开关一7处于打开状态，开关二8处于关闭状态，具体工作过程是，烟气1通过换向阀体一进入到吸附室二6中的管道二内，吸附室二6内含有已经完成吸附且内含二氧化碳的4A沸石10，4A沸石10被管道内的烟气1加热后，将内含的二氧化碳排出，排出后的二氧化碳通过换向阀三4进入二氧化碳收集器9中，管道二内的烟气1经过开关一7进入到吸附室一5内，由于吸附室内的4A沸石10在上一个工作过程中已经将二氧化碳排出，4A沸石10与烟气1直接接触后，将会发生吸附，将烟气1中的二氧化碳吸收，完成烟气1的净化，净化后的烟气1通过换向阀二3排到大气中。通过第二种工作状态，吸附室二6内4A沸石10中的二氧化碳被加热排除并收集，在吸附室一5中完成对烟气1中的二氧化碳的吸附，达到烟气1净化的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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