CN111085106A - 一种二氧化碳吸收反应器及其在线监测装置 - Google Patents

一种二氧化碳吸收反应器及其在线监测装置 Download PDF

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宋吉伟
吴功德
王晓丽
刘雁军
孟心宇
兰建阳
李慧翔
张子君
朱光宇
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Abstract

本发明公开一种二氧化碳吸收反应器，包括壳体、电泵、流量计、喷淋装置、多层支撑结构；壳体分为下箱体和上塔体，上塔体位于下箱体的上方，下箱体上端开口与上塔体下端开口连接；下箱体上方分别设有进气口和进液口，在下箱体的侧壁设有取样口和出气口，在下箱体的外部设有电泵，与上塔体内部顶端液体喷淋装置通过管道连接，所述流量计设置在所述电泵与所述喷淋装置连接管道处，在上塔体内部设有多层支撑结构用于放置催化剂，上塔体下端设有出气口，可排出处理后的气体。本发明还公开一种二氧化碳吸收在线监测装置，将所述二氧化碳吸收反应器的出气口通过气体导管与二氧化碳在线数据监视器连接，所述二氧化碳在线数据监视器与计算机终端联用。

Description

一种二氧化碳吸收反应器及其在线监测装置
技术领域
本发明涉及二氧化碳吸收及浓度监测装置和催化剂性能评价领域，具体涉及一种二氧化碳吸收反应器及其在线监测装置。
背景技术
科学的迅猛发展往往伴随着环境问题的产生。自工业革命后，人类的能源利用方式主要以燃烧化石燃料为主。人类未意识到环境保护问题的初期，工厂、汽车无节制的排放污染气体和污水，引起了一系列污染问题。由于气体排放而产生的环境问题已不容忽视，成为了近十几年来全球关注的焦点。
二氧化碳作为化石燃料燃烧产生的最主要气体，在大气和地表聚集能影响大气层对太阳辐射的吸收和反射。从太阳发出的短波辐射能够直接穿透大气层，而不发生衰减；同时截留来自地表的长波辐射，起到保温的作用。长久的保温作用使辐射长期停留在地球，导致全球气温升高，引起“温室效应”。研究表明，空气中二氧化碳浓度低于2 %时，未对人体产生明显危害，但超过此浓度则会引起人体呼吸器官损坏，即一般情况下二氧化碳并不是有毒物质，但当空气中二氧化碳浓度超过一定限度时则会使肌体产生中毒现象，高浓度的二氧化碳具有刺激和麻醉的作用，并且能使机体发生缺氧窒息。
目前常见的二氧化碳的分离办法包括化学吸收法，物理吸收法和吸附法。前两种方法的吸收效率取决于吸收剂的选择，吸收剂一般为多孔材料，由于二氧化碳的分子空间结构、分子极性等固有性质，绝大多数吸收剂都可用于二氧化碳的分离。但吸收剂在使用过程中仍存在适用范围小，操作不方便等缺点，因此，必须采用催化剂来提高二氧化碳的吸收效率。同时，这些方法也不能对二氧化碳的浓度进行检测，故无法准确获得二氧化碳的浓度。
因此亟需研发一种适用范围广、检测效率高、操作简便的二氧化碳吸收装置和在线监测装置来解决现有技术中的不足。此外，在开发二氧化碳利用的过程中，也急需一种模拟烟气中二氧化碳浓度吸收性能的评价装置，为相关的催化剂筛选提供支持。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种二氧化碳吸收反应器及其在线监测装置，可检测催化剂对于二氧化碳的吸收效果，有效控制二氧化碳的排放。
为实现二氧化碳实时检测和快速吸收的目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
本发明公开一种二氧化碳吸收反应器，包括壳体、电泵、流量计、喷淋装置、多层支撑结构；壳体分为下箱体和上塔体，上塔体位于下箱体的上方，下箱体上端开口与上塔体下端开口连接；
下箱体上方分别设有进气口和进液口，在下箱体的侧壁设有取样口和出气口，在下箱体的外部设有电泵，与上塔体内部顶端液体喷淋装置通过管道连接，在上塔体内部设有多层支撑结构用于放置催化剂，上塔体下端设有出气口，可以排出处理后的气体；
所述流量计设置于电泵与液体喷淋装置连接管道处，流量计可根据反应器内二氧化碳浓度的实时变化有效控制电泵抽取的液体流量，从而寻求达到最佳的吸收效果。
本发明还公开了一种二氧化碳吸收在线监测装置，将所述二氧化碳吸收反应器的所述出气口通过气体导管与二氧化碳在线数据监视器连接，所述二氧化碳在线数据监视器与计算机终端联用，计算机终端用于接收并处理二氧化碳在线数据监视器发送过来的数据并进行实时分析，有效监测二氧化碳吸收反应器内的二氧化碳浓度。
进一步地，反应器还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在液体喷淋装置上方，可改变液体喷淋装置喷淋的流量和速度，加快气体与催化剂的接触，保证二氧化碳测定仪监测结果的实时性。
进一步地，出气口的管道口径与气体导管规格适配且无漏气。
本发明的有益效果是：
本发明公开的二氧化碳吸收及监测装置，结构简单，使用效果好，反应器内部设有多层支撑结构，液体与二氧化碳充分混合反应，催化剂可将二氧化碳催化转化，有效控制二氧化碳的浓度；二氧化碳在线数据监视器与计算机终端相连，可以达到实时监测二氧化碳浓度的效果。
附图说明
图1为本发明公开的一种高效吸收二氧化碳反应器及其在线监测装置的结构示意图。
其中，1-二氧化碳吸收反应器，2-二氧化碳在线数据监视器，3-计算机终端，4-壳体，41-下箱体，42-上塔体，5-进气口，6-进液口，7-取样口，8-出气口，9-电泵，10-流量计，11-液体喷淋装置，12-多层支撑结构，13-流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明公开一种二氧化碳吸收反应器1，包括壳体4、电泵9、流量计10、喷淋装置11，多层支撑结构12；壳体分为下箱体41和上塔体42，上塔体42位于下箱体41的上方，下箱体41上端开口与上塔体42下端开口连接；
下箱体41上方分别设有进气口5和进液口6，在下箱体41的侧壁设有取样口7和出气口8，在下箱体41的外部设有电泵9，与上塔体42内部顶端液体喷淋装置11通过管道连接，在上塔体42内部设有多层支撑结构12用于放置催化剂，上塔体42下端设有出气口8，可以排出处理后的气体；
在电泵9与液体喷淋装置11连接管道处设有流量计10，流量计10可根据反应器内二氧化碳浓度的实时变化有效控制电泵9抽取的液体流量，从而寻求达到最佳的吸收效果。
一种二氧化碳吸收在线监测装置，将所述二氧化碳吸收反应器1的所述出气口8通过气体导管与二氧化碳在线数据监视器2连接，所述二氧化碳在线数据监视器2与计算机终端3联用，计算机终端3用于接收并处理二氧化碳在线数据监视器2发送过来的数据并进行实时分析，有效监测二氧化碳吸收反应器1内的二氧化碳浓度。
上述流量计10可以采用市场上可售的液体流量计、二氧化碳在线数据监视器可以采用市场上可售的具有二氧化碳气体检测功能的仪器，例如产品型号为Gasboard-3200的沼气分析仪(在线型)，可以测出气体成分中CO2的体积浓度。
具体实施时，还可在液体喷淋装置11上方设有流量调节阀13，可改变液体喷淋装置11喷淋的流量和速度，加快气体与催化剂的接触，保证二氧化碳测定仪监测结果的实时性，此处的流量调节阀可以采用市场上可售的ZDLP电动单座流量调节阀或T40H T40Y型号的铸钢手动调节阀。
在装置未使用时，电泵8与流量计9关闭，出气口8由于与气体管道规格相适配，使得整个二氧化碳吸收反应器1处于密闭状态，可以通过取样口7将反应器内存留前次反应剩余的液体排出，以防止对反应器内壁的污染。当打开进气口5通入气体后，电泵8打开，可将二氧化碳与液体充分混合均匀，通过流量调节阀13控制的液体喷淋装置11调节流速进行喷淋，多层支撑结构12的催化剂在室温条件下与喷淋液充分接触反应，实现二氧化碳连续稳定的催化转化，完成二氧化碳的吸收。
二氧化碳吸收反应器1与二氧化碳在线数据监视器2联用，监视数据实时在计算机终端3上显示，可以实时监测环境中二氧化碳的浓度，同时也可以计算催化剂的催化效果，寻找适宜吸收的最佳催化剂与反应条件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种二氧化碳吸收反应器，其特征在于，包括壳体、电泵、流量计、喷淋装置、多层支撑结构；壳体分为下箱体和上塔体，上塔体位于下箱体的上方，下箱体上端开口与上塔体下端开口连接；
下箱体上方分别设有进气口和进液口，在下箱体的侧壁设有取样口和出气口，在下箱体的外部设有电泵，与上塔体内部顶端液体喷淋装置通过管道连接，所述流量计设置在所述电泵与所述喷淋装置连接管道处，在上塔体内部设有多层支撑结构用于放置催化剂，上塔体下端设有出气口，可排出处理后的气体。
2.如权利要求1所述的一种二氧化碳吸收反应器,其特征在于，所述二氧化碳吸收反应器还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在液体喷淋装置上方。
3.如权利要求1所述的一种二氧化碳吸收反应器,其特征在于，所述出气口的管道口径与气体导管规格适配且无漏气。
4.一种二氧化碳吸收在线监测装置，其特征在于，包括权利要求1-3中任意一项所述的二氧化碳吸收反应器、二氧化碳在线数据监视器和计算机终端。
5.如权利要求4所述的一种二氧化碳在线监测装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收反应器的所述出气口通过气体导管与二氧化碳在线数据监视器连接，所述二氧化碳在线数据监视器与计算机终端联用，计算机终端用于接收并处理二氧化碳在线数据监视器发送过来的数据并进行实时分析，有效监测二氧化碳吸收反应器内的二氧化碳浓度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113813749A (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 北京美斯顿科技开发有限公司 一种用于全厂废气碳捕集的节能智慧碳岛
CN115178056A (zh) * 2022-07-29 2022-10-14 北京石大油源科技开发有限公司 一种用于中高浓度二氧化碳的高效捕集方法与装置

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