CN105080323A - 一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水合物应用领域，具体涉及一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法与装置。该方法利用水和二氧化碳在一定压力和温度条件下生成水合物结晶，充分利用工厂废液实现对工厂二氧化碳废气的捕集，对二氧化碳水合物晶体在常温常压下进行分离，不仅可以捕集废气中的二氧化碳，还可以从废液中提取纯净的水。此方法操作简单，便于控制，对于既排放二氧化碳废气，又会产生大量污水的企业，可以起到废气捕集与提取纯净的水一举两得的效果。
Description
技术领域
本发明属于水合物应用技术领域，涉及到一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法与装置。
背景技术
随着温室效应的日益严重，二氧化碳捕集与封存技术受到了广泛的关注；同时由于工厂污水排放的问题，如何更好地处理污水也被广泛研究。现有的二氧化碳技术和污水处理技术普遍存在能耗较高的问题，水合物技术的应用在能耗降低方面具有一定的潜力。基于水合物法的二氧化碳捕集技术的原理在于通过使工厂废气中的水合剂成分(二氧化碳)形成水合物，从而实现水合剂气体同其他废气的分离。对水合物法处理污水的技术展开了研究。其基本原理是基于当污水中的水分子和水合剂结合形成水合物时，污水中的盐性离子在水合剂形成水合物后无法进入晶格而留存在溶液中(排盐效应)，再将水合物从溶液中分离后使其分解，既可储存二氧化碳又可达到处理污水的目的。不论是基于水合物法的二氧化碳捕集还是水合物法处理污水，单独运行时都存在能耗较高的问题。如果能将二者结合起来，能量利用效率将得到显著提升。本作品拟提供一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法及装置，其目的在于在进行工厂废气中二氧化碳捕集的同时充分利用工厂污水并回收部分纯净的水，保护环境的同时又可提高效益。
专利内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法及装置，其目的在于收集工厂废气中二氧化碳的同时，对工厂污水进行适当处理，提取部分纯净的水。本发明水合物生成条件为气过饱和，以工厂废气和废水作为原料。
一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，该方法采用的装置包括：蓄水池(1)，储气罐(2)，第一抽水泵(3)，第二抽水泵(4)，气体增压泵(5)，装水容器(6)，二氧化碳储气罐(7)，管式换热器(8)，水合物反应生成器(9)，水合物分解器(10)，离心机(11)，污水过滤器(12)，第一气液分离器(13)，第二气液分离器(14)，第一针阀(15)，第二针阀(16)，第三针阀(17)，第四针阀(18)，第五针阀(19)，第六针阀(20)，第一闸阀(21)，第二闸阀(22)，止回阀(23)，第一压力传感器(24)，第二压力传感器(25)，第三压力传感器(26)，第四压力传感器(27)，第一温度传感器(28)，第二温度传感器(29)；
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法与装置，其连接顺序为：将工厂废水引入蓄水池(1)，第一抽水泵(3)将污水抽入污水过滤器(12)，气源(2)中的气体经过气体增压泵(5)，同污水一起进入管式换热器(8)，进入管式换热器前的气液压力通过第一压力传感器(24)和第二压力传感器(25)进行监测，废气和废水经管式换热器(8)出口处阀门进入水合物生成反应器(9)，首先开启水合物生成反应器(9)，待水合物生成后，打开水合物反应器气液出口处的针阀，气液混合物经过第一气液分离器(13)，气体回到气源(2)，水合物与溶液混合物进入离心机(11)，分离完毕固态水合物经离心机(11)水合物出口处闸阀(22)进入水合物分解反应器(10)，液体经第二抽水泵(4)回到蓄水池(1)；水合物在水合物分解反应器(10)中发生分解，分解产物经第二气液分离器(14)，气体进入二氧化碳储气罐(7)，水合物分解反应器(10)中的分解气体经第二气液分离器(14)进入二氧化碳储存罐(7)，纯净的水进入装水容器(6)。
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，利用蓄水池(1)中的废水与储气罐(2)中的二氧化碳废气高压低温条件下在水合物生成反应器(9)中生成二氧化碳水合物。
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，水合物反应的余液余气分别回到蓄水池(1)，储气罐(2)参与下一轮反应，可充分利用其冷度。
上述系统中，废液与二氧化碳废气生成水合物既可以满足二氧化碳的捕集，又可以回收纯净的水，经济环保。反应采用循环反应又可充分利用反应余液和余气的冷度。
发明专利优点
本发明的有益效果是：适用于既产生二氧化碳废气又排放污水的高污染工业企业，可满足二氧化碳的捕集，采用换热器预冷，减少冷量损耗，提高能量利用率；水合物生成过程中通过添加表面活性剂增加反应速率；系统结构合理紧凑，满足工业生产要求，运行过程稳定可靠，成本低廉，节能环保。
附图说明
附图为水合物法二氧化碳捕集装置示意图1
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明，发明专利涉及一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，该方法所用到的装置包括：蓄水池(1)，储气罐(2)，第一抽水泵(3)，第二抽水泵(4)，气体增压泵(5)，装水容器(6)，二氧化碳储气罐(7)，管式换热器(8)，水合物反应生成器(9)，水合物分解器(10)，离心机(11)，污水过滤器(12)，第一气液分离器(13)，第二气液分离器(14)，第一针阀(15)，第二针阀(16)；第三针阀(17)；第四针阀(18，第五针阀(19)，第六针阀(20)，第一闸阀(21)，第二闸阀(22)，止回阀(23)，第一压力传感器(24)，第二压力传感器(25)，第三压力传感器(26)，第四压力传感器(27)，第一温度传感器(28)，第二温度传感器(29)；
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法与装置，将工厂废水引入蓄水池(1)，第一抽水泵(3)将污水抽入污水过滤器(12)，气源(2)中的气体经过气体增压泵(5)增压至二氧化碳水合物相平衡压力2倍后，同污水一起进入管式换热器(8)预冷，进入管式换热器前的气液压力通过第一压力传感器(24)和第二压力传感器(25)进行监测，废气和废水经管式换热器(8)出口处阀门进入水合物生成反应器(9)；首先开启水合物生成反应器(9)的恒温水浴并设定温度不高于3℃，在水合物生成反应器内加入表面活性剂，待水合物生成后，打开水合物反应器气液出口处的针阀，气液混合物经过第一气液分离器(13)，气体回到气源(2)，水合物与溶液混合物进入离心机(11)进行固液分离，分离完毕固态水合物经离心机(11)水合物出口处闸阀(22)进入水合物分解反应器(10)，液体经第二抽水泵(4)回到蓄水池(1)；水合物在水合物分解反应器(10)中发生分解，分解产物经第二气液分离器(14)，气体进入二氧化碳储气罐(7)，并得到纯净的水；产物储存于排出：水合物分解反应器(10)中的分解气体经第二气液分离器(14)进入二氧化碳储存罐(7)，纯净的水进入装水容器(6)。
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，利用蓄水池(1)中的废水与储气罐(2)中的二氧化碳废气高压低温条件下在水合物生成反应器(9)中生成二氧化碳水合物。
所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，水合物反应的余液余气分别回到蓄水池(1)，储气罐(2)参与下一轮反应，可充分利用其冷度。
Claims (4)
1.一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，方法中采用的装置包括：蓄水池(1)，储气罐(2)，第一抽水泵(3)，第二抽水泵(4)，气体增压泵(5)，装水容器(6)，二氧化碳储气罐(7)，管式换热器(8)，水合物反应生成器(9)，水合物分解器(10)，离心机(11)，污水过滤器(12)，第一气液分离器(13)，第二气液分离器(14)，第一针阀(15)，第二针阀(16)；第三针阀(17)；第四针阀(18，第五针阀(19)，第六针阀(20)，第一闸阀(21)，第二闸阀(22)，止回阀(23)，第一压力传感器(24)，第二压力传感器(25)，第三压力传感器(26)，第四压力传感器(27)，第一温度传感器(28)，第二温度传感器(29)；
其特征在于：将工厂废水引入蓄水池(1)，第一抽水泵(3)将污水抽入污水过滤器(12)，气源(2)中的气体经过气体增压泵(5)，同污水一起进入管式换热器(8)，进入管式换热器前的气液压力通过第一压力传感器(24)和第二压力传感器(25)进行监测，废气和废水经管式换热器(8)出口处阀门进入水合物生成反应器(9)；首先开启水合物生成反应器(9)，待水合物生成后，打开水合物反应器气液出口处的针阀，气液混合物经过第一气液分离器(13)，气体回到气源(2)，水合物与溶液混合物进入离心机(11)，分离完毕固态水合物经离心机(11)水合物出口处闸阀(22)进入水合物分解反应器(10)，液体经第二抽水泵(4)回到蓄水池(1)；水合物在水合物分解反应器(10)中发生分解，分解产物经第二气液分离器(14)，气体进入二氧化碳储气罐(7)，水合物分解反应器(10)中的分解气体经第二气液分离器(14)进入二氧化碳储存罐(7)，纯净的水进入装水容器(6)。
2.如权利要求1所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，其特征在于：气—水输送：将工厂废水引入蓄水池(1)，第一抽水泵(3)将污水抽入污水过滤器(12)，气源(2)中的气体经过气体增压泵(5)，同污水一起进入管式换热器(8)，进入管式换热器前的气液压力通过第一压力传感器(24)和第二压力传感器(25)进行监测，废气和废水经管式换热器(8)出口处阀门进入水合物生成反应器(9)。
3.如权利要求1所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，其特征在于：水合物生成分解控制：首先开启水合物生成反应器(9)，待水合物生成后，打开水合物反应器气液出口处的针阀，气液混合物经过第一气液分离器(13)，气体回到气源(2)，水合物与溶液混合物进入离心机(11)，分离完毕固态水合物经离心机(11)水合物出口处闸阀(22)进入水合物分解反应器(10)，液体经第二抽水泵(4)回到蓄水池(1)；水合物在水合物分解反应器(10)中发生分解，分解产物经第二气液分离器(14)，气体进入二氧化碳储气罐(7)。
4.如权利要求1所述的一种基于水合物法的二氧化碳捕集方法，其特征在于：产物储存与排出：水合物分解反应器(10)中的分解气体经第二气液分离器(14)进入二氧化碳储存罐(7)，纯净的水进入装水容器(6)。
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