CN106241738A - 二氧化碳和氢气分离装置 - Google Patents

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王超生
张�林
雷亚辉
季猛
倪建飞
崔桃源
万文雷
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Abstract

本发明涉及一种二氧化碳和氢气分离装置，包括第一密闭容器、第二容器，第一密闭容器内设有将从进料管进入第一密闭容器内的二氧化碳和氢气分离的纳米陶瓷分离装置，在第一密闭容器上设有供分离出的氢气排出的氢气排出端；分离出的二氧化碳溶于水形成二氧化碳水溶液储于第一密闭容器中；在第二容器内设置有气液两相膜，通过连通管流向第二容器内的二氧化碳水溶液在气液两相膜上形成液膜，及设于第二容器中的抽吸装置。本发明结构简单设计合理，设备的制造安装成本大大降低，且在使用条件上不受限制，不会产生对空气和水源造成污染的物质，达到节能环保的要求，且不会对人身健康造成损失，安全性能高。

Description

二氧化碳和氢气分离装置
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳和氢气分离装置。
背景技术
现有对二氧化碳和氢气进行分离的方法多数采用如下两种方式，一通过添加化学成分产生化学反应，使二氧化碳和氢气分开，但是在反应过程中，生成另外一种成分，可能会对空气和水源造成污染，危害人身健康；二是采用炭来进行吸收，使二氧化碳和氢气进行分离，但是，这种方式分离效率及效果都不能够达到理想状态。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构设计合理，不会产生污染且分离效率高的二氧化碳和氢气分离装置。
实现本发明目的的技术方案如下：
二氧化碳和氢气分离装置，包括第一密闭容器、第二容器，所述第一封闭容器内的压力高于第二容器内的压力，第一密闭容器连通有向第一密闭容器内添加二氧化碳和氢气混合气体的进料管，第一密闭容器内设置有将从进料管进入第一密闭容器内的二氧化碳和氢气分离的纳米陶瓷分离装置，纳米陶瓷分离装置浸在第一密闭容器内的水中，在第一密闭容器上设置有供分离出的氢气排出的氢气排出端；
分离出的二氧化碳溶于水形成二氧化碳水溶液储于第一密闭容器中；
以及连通第一密闭容器、第二容器以供分离出的二氧化碳水溶液从第一密闭容器流向第二容器中的连通管，在第二容器内设置有气液两相膜，通过连通管流向第二容器内的二氧化碳水溶液在气液两相膜上形成液膜，以及设置于第二容器中使第二容器内气体冲破液膜的抽吸装置，抽吸装置的排出端为二氧化碳收集端。
采用了上述技术方案，第一封闭容器内的压力高于第二容器内的压力，通过进料管向第一密闭容器内添加二氧化碳和氢气的混合气体，混合气体通入到第一密闭容器内的水下方，由于二氧化碳易溶于水，氢气难溶于水，这样分离出的氢气从第一密闭容器的氢气排出端排出进行收集；含有二氧化碳的水溶液通过连通管进入第二容器内并在气液两相膜上形成液膜，通过抽吸装置将第二容器内的二氧化碳气体冲破液膜，使喷淋下的二氧化碳水溶液中夹杂的二氧化碳快速的分离出来，并通过抽吸装置排出第二容器进行收集以备用。本发明中采用纳米陶瓷分离装置能够增大混合气体中二氧化碳与水的接触面积，以增加二氧化碳溶于水的效率，相对于现有技术中的分离装置，本发明结构简单设计合理，设备的制造安装成本大大降低，且在使用条件上不受限制，不会产生对空气和水源造成污染的物质，达到节能环保的要求，且不会对人身健康造成损失，安全性能高。
进一步地，所述纳米陶瓷分离装置包括若干个内部中空的陶瓷体，若干个陶瓷体间隔设置且浸于第一密闭容器内的水中，每一陶瓷体的内部与进料管连通，以及开设于陶瓷体上连通陶瓷体内部与陶瓷体外部的若干纳米微孔。
进一步地，为了使进入第二容器中的二氧化碳水溶液均匀的分布，所述连通管与第一密闭容器连通的一端伸入第一密闭容器内的水面下方，连通管的另一端处于第二容器中并设置有将二氧化碳水溶液喷淋于气液两相膜上形成液膜的喷淋装置。
进一步地，所述抽吸装置为设置于第二容器顶部的风机。
进一步地，为了节省资源以及对第二容器中水含有的少量二氧化碳进行循环分离，所述第一密闭容器与第二容器之间还设置有将第二容器内底部的水导流到第一密闭容器中的循环管，循环管上设置有循环泵。
进一步地，为了避免水中杂质对纳米陶瓷分离装置的污染，所述第一密闭容器内设置有将从第二容器内回流到第一密闭容器内的水进行过滤的过滤装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1为第一密闭容器，2为第二容器，3为进料管，4为氢气排出端，5为陶瓷体，6为连通管，7为气液两相膜，8为抽吸装置，9为二氧化碳收集端，10为喷淋装置，11为循环管，12为循环泵，13为过滤装置，14为排污管道，15为排污阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，二氧化碳和氢气分离装置，包括第一密闭容器1、第二容器2，第一封闭容器内的压力高于第二容器内的压力，第一密闭容器连通有向第一密闭容器内添加二氧化碳和氢气混合气体的进料管3，第一密闭容器内设置有将从进料管进入第一密闭容器内的二氧化碳和氢气分离的纳米陶瓷分离装置，纳米陶瓷分离装置浸在第一密闭容器内的水中，在第一密闭容器上设置有供分离出的氢气排出的氢气排出端4，分离出的二氧化碳溶于水形成二氧化碳水溶液储于第一密闭容器中；其中，纳米陶瓷分离装置包括若干个内部中空的陶瓷体5，若干个陶瓷体间隔设置且浸于第一密闭容器内的水中，每一陶瓷体的内部与进料管3连通，以及开设于陶瓷体上连通陶瓷体内部与陶瓷体外部的若干纳米微孔(直径为纳米级的通孔，具体的数值可以根据需要来设定)。二氧化碳与氢气的混合气体从进料管中进入后，被分布到各个陶瓷体内，由于每个陶瓷体上开设有纳米微孔，混合气体从纳米微孔中穿到陶瓷体外部，这样以增加混合气体和第一密闭容器中水的接触面积，提升混合气体中二氧化碳溶于水的效率。
以及连通第一密闭容器、第二容器以供分离出的二氧化碳水溶液从第一密闭容器流向第二容器中的连通管6，在第二容器内设置有气液两相膜7，气液两相膜为密布有液膜形成孔的网，通过连通管流向第二容器内的二氧化碳水溶液在气液两相膜上形成液膜，以及设置于第二容器中使第二容器内气体冲破液膜的抽吸装置8，抽吸装置的排出端为二氧化碳收集端9。抽吸装置为设置于第二容器顶部的风机。通过风机将第二容器内的二氧化碳气体向外吸引，吸引过程中二氧化碳气体穿破气液两相膜上的液膜，使液膜爆破，且当第二容器内的压力低于第一密闭容器内的压力时，可以快速将二氧化碳气体从溶液中释放出来，并通过风机排出进行收集。
连通管6与第一密闭容器连通的一端伸入第一密闭容器内的水面下方底部，以便更好的进行导流，连通管的另一端处于第二容器中并设置有将二氧化碳水溶液喷淋于气液两相膜上形成液膜的喷淋装置10。喷淋装置可采用现有技术中的喷头来实现，提升液膜形成率，多个喷头装配在连通管上，进入连通管的二氧化碳水溶液通过喷头喷洒到气液两相膜上形成液膜。
第一密闭容器与第二容器之间还设置有将第二容器内底部的水导流到第一密闭容器中的循环管11，循环管上设置有循环泵12。第二容器内的二氧化碳水溶液分解后的水溶液中，可能会含有少量的二氧化碳气体，这样通过循环泵将第二容器底部的水溶液抽送到第一密闭容器中进行循环，以确保水溶液中的二氧化碳气体分解彻底。第一密闭容器内设置有将从第二容器内回流到第一密闭容器内的水进行过滤的过滤装置13，过滤装置可采用过滤网来实现，避免水溶液中产生的杂质对纳米陶瓷分离装置产生影响。在第二容器底部设置有排污管道14及排污阀15。
本发明的工作原理如下：第一封闭容器1内的压力高于第二容器2内的压力，通过进料管3向第一密闭容器内添加二氧化碳和氢气的混合气体，混合气体通入到第一密闭容器内的水下方，由于第一密闭容器内有一定的压力且二氧化碳易溶于水，氢气难溶于水，这样通过纳米陶瓷分离装置混合气体中的二氧化碳能够快速的溶于水溶液中，而分离出的氢气从第一密闭容器的氢气排出端4排出进行收集，溶于二氧化碳的水溶液通过连通管进入第二容器内并在气液两相膜上形成液膜，由于第二容器内的压力低于第一密闭容器，这样进入第二容器内的二氧化碳水溶液中的二氧化碳气体能够快速的进行释放并通过抽吸装置排出，而水溶液中余留的二氧化碳通过冲破液膜的交换，进一步进行释放并排出，第二容器内的二氧化碳水溶液分解后的水溶液中，可能会含有少量的二氧化碳气体，通过循环泵将第二容器底部的水溶液抽送到第一密闭容器中进行循环，以确保水溶液中的二氧化碳气体分解彻底。

Claims (6)

1.二氧化碳和氢气分离装置，包括第一密闭容器、第二容器，其特征在于，所述第一封闭容器内的压力高于第二容器内的压力，第一密闭容器连通有向第一密闭容器内添加二氧化碳和氢气混合气体的进料管，第一密闭容器内设置有将从进料管进入第一密闭容器内的二氧化碳和氢气分离的纳米陶瓷分离装置，纳米陶瓷分离装置浸在第一密闭容器内的水中，在第一密闭容器上设置有供分离出的氢气排出的氢气排出端；
分离出的二氧化碳溶于水形成二氧化碳水溶液储于第一密闭容器中；
以及连通第一密闭容器、第二容器以供分离出的二氧化碳水溶液从第一密闭容器流向第二容器中的连通管，在第二容器内设置有气液两相膜，通过连通管流向第二容器内的二氧化碳水溶液在气液两相膜上形成液膜，以及设置于第二容器中使第二容器内气体冲破液膜的抽吸装置，抽吸装置的排出端为二氧化碳收集端。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳和氢气分离装置，其特征在于，所述纳米陶瓷分离装置包括若干个内部中空的陶瓷体，若干个陶瓷体间隔设置且浸于第一密闭容器内的水中，每一陶瓷体的内部与进料管连通，以及开设于陶瓷体上连通陶瓷体内部与陶瓷体外部的若干纳米微孔。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳和氢气分离装置，其特征在于，所述连通管与第一密闭容器连通的一端伸入第一密闭容器内的水面下方，连通管的另一端处于第二容器中并设置有将二氧化碳水溶液喷淋于气液两相膜上形成液膜的喷淋装置。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳和氢气分离装置，其特征在于，所述抽吸装置为设置于第二容器顶部的风机。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳和氢气分离装置，其特征在于，所述第一密闭容器与第二容器之间还设置有将第二容器内底部的水导流到第一密闭容器中的循环管，循环管上设置有循环泵。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳和氢气分离装置，其特征在于，所述第一密闭容器内设置有将从第二容器内回流到第一密闭容器内的水进行过滤的过滤装置。
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