CN202983473U

CN202983473U - 一种二氧化碳捕集装置

Info

Publication number: CN202983473U
Application number: CN2012206541553U
Authority: CN
Inventors: 陈敏东; 刘海秋; 崔凤萍; 李园; 陈尚朝; 李洋; 万方
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-03

Abstract

本实用新型公开了一种二氧化碳捕集装置，包括二氧化碳捕集器、冷阱装置和真空泵；二氧化碳捕集器、冷阱装置和真空泵依次相连；捕集器外设有温度控制器。本实用新型能有效捕集二氧化碳，工艺简单，无需高温高压，生产安全，且采用离子液聚合物能循环使用，解析率高达97%，无污染，符合环保和绿色环境的要求。

Description

一种二氧化碳捕集装置

技术领域

本实用新型涉及一种二氧化碳捕集装置，具体涉及一种应用端基烯基烃基咪唑离子液体聚合物对二氧化碳进行捕集的装置。

背景技术

近年来，温室效应加剧等问题使环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。二氧化碳是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55%。目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近300亿吨，二氧化碳利用量则仅为1亿吨左右，远不到排放总量的百分之一。因此，引起温室效应和全球气候变化的二氧化碳的减排技术成为各国关注的焦点。

哥本哈根气候大会达成了不具法律约束力的《哥本哈根协议》，就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减缓行动做出了安排。中国政府在哥本哈根气候大会开幕之前宣布了控制温室气体排放的行动目标，到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%到45%。然而，中国正处于工业化、城镇化中期阶段，未来相当一段时期内，以土木钢石为主的发展格局难以扭转，这就意味着短期内CO₂ 排放仍将呈持续增加趋势。可以预见，中国控制温室气体排放增长面临着巨大的压力和困难。CO₂气体的危害已经引起了人们的广泛关注。全球对于CO₂气体排放、监测以及治理方面进行了大量的研究和探索。目前二氧化碳的收集法主要有化学溶剂吸收法、吸附法和膜分离等方法。传统收集法为化学溶剂胺吸收法。胺与二氧化碳发生化学反应后形成一种含二氧化碳的化合物。然后对溶剂加温，化合物分解，分离出溶剂和二氧化碳。

对二氧化碳捕集的进一步研究表明，端基烯基烃基咪唑离子液体和共聚物DVB（二乙烯基苯）形成的离子液体聚合物对二氧化碳具有较好的捕集效果，且可循环利用（南京信息工程大学硕士学位论文，聚合离子液体的合成及其对二氧化碳吸收性能的研究，2011年6月17日，万方），但对其研究仅限于实验阶段，尚未应用到工业化生产中。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的上述缺陷，提供一种用于工业化生产的二氧化碳捕集装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种二氧化碳捕集装置，包括捕集器、冷阱装置和真空泵；捕集器、冷阱装置和真空泵依次相连；捕集器外设有温度控制器。

其中，捕集器内设有端基烯基烃基咪唑离子液体聚合物，优选烯丙基甲基咪唑离子液与DVB的聚合物或乙烯基氨基咪唑离子液与DVB的聚合物。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：在捕集器内填入端基烯基烃基咪唑离子液体聚合物，能有效对二氧化碳进行捕集；同时捕集器外部套装温度控制器，能有效控制二氧化碳解析温度，利用冷阱装置有效收集二氧化碳。本实用新型能有效捕集二氧化碳，工艺简单，无需高温高压，生产安全，且采用离子液聚合物能循环使用，解析率高达97%，无污染，符合环保和绿色环境的要求。

附图说明

图1为本实用新型二氧化碳捕集装置的结构示意图；

图2为烯丙基甲基咪唑四氟硼酸盐与DVB共聚的反应式；

图3为乙烯基氨基咪唑氢溴酸盐与DVB共聚的反应式。

图中， 1-捕集器，2-温度控制器，3-冷阱装置，4-真空泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型二氧化碳捕集装置进行详细说明。

实施例一

如图1所示，本实用新型二氧化碳捕集装置包括二氧化碳捕集器1、温度控制器2、冷阱装置3和真空泵4。捕集器1采用不锈钢内管，管内装填捕集剂。冷阱装置3采用传统冷凝方式。捕集器1、温度控制器2、冷阱装置3、真空泵4依次相连。温度控制器2套于捕集器1外部，通过温度控制器2控制捕集器1的捕集和解析温度。温度控制器2采用电加热丝与温控仪装置两部分组成，通过温控仪装置控制电加热丝的通断，从而控制捕集器1的温度。捕集器1内捕集剂为烯丙基甲基咪唑离子液与DVB的聚合物。

烯丙基甲基咪唑离子液与DVB的聚合物的制备工艺如下：将1g 烯丙基甲基咪唑离子液体四氟硼酸盐、5g DVB以及引发剂AIBN（偶氮二异丁腈） 0.06g 置于三口烧瓶中。加入溶剂100ml 乙醇和30ml 蒸馏水，于100℃左右氮气保护下反应24小时（反应式参见图2），冷却至室温后停止通氮气，生成白色固体，过滤。所得白色固体依次用四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醚洗涤后抽干，将产物置于80℃烘箱内干燥1天即得。

采用本实用新型装置进行二氧化碳捕集的过程如下（图1所示箭头方向为气体的流向）：打开真空泵4，将装置抽真空，将脱硫脱氮后含二氧化碳的废气通入捕集器1中，通过捕集器1内的填料吸收二氧化碳。吸收饱和后，通过温度控制器2加热捕集器1，控制加热温度为100℃进行解析，解析出的二氧化碳气体通过冷阱装置3，在-20℃下回收，解析回收率为97%。

实施例二

本实用新型二氧化碳捕集装置的结构同实施例一。其中，捕集器1内填料为乙烯基氨基咪唑离子液与DVB的聚合物。

乙烯基氨基咪唑离子液与DVB的聚合物的制备工艺如下：将2g DVB，0.05g AIBN和0. 5g 乙烯基氨基咪唑氢溴酸盐溶解在100ml 乙醇/水混合溶液中（体积比为3:1），在氮气保护下，加热至100℃回流并保持24小时（反应式参见图3）。当反应体系自然冷却到室温后，生成白色固体，过滤。将过滤得到的白色固体分别用四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醚依次洗三次。放入60℃的烘箱中干燥24小时，即得。

对二氧化碳的捕集过程同实施例一。解析回收率为97%。

Claims

1.一种二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述二氧化碳捕集装置包括捕集器、冷阱装置和真空泵；所述捕集器、冷阱装置和真空泵依次相连；所述捕集器外设有温度控制器。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述捕集器内设有端基烯基烃基咪唑离子液体聚合物。