CN205659542U - Co2超声回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及CO₂超声回收装置，可有效解决CO₂的回收问题，方法是，第一中空纤维过滤器与第二储液罐相连通，第二储液罐经第二蠕动泵与第二中空纤维过滤器相连通，第二中空纤维过滤器经管道与第一储液罐相连通，第一储液罐经第一蠕动泵与第一中空纤维过滤器相连通，第一中空纤维过滤器上装有超声波发生器，第一中空纤维过滤器上部有氧气出口管，下部有二氧化碳、氧气进口管，第二中空纤维过滤器的上部有出气口，下部有进气口，出气口经管道与真空泵相连通，进气口与储气罐相连通，储气罐上连接有真空泵，本实用新型结构简单，新颖独特，安装使用方便，经济节能环保，对膜的抗污染性要求极低，而且降低解吸能耗。

Description

CO2超声回收装置

技术领域

本实用新型涉及气体回收设备，特别是一种CO₂超声回收装置。

背景技术

CO₂作为主要的温室气体，过量排放对环境带来很大危害。因此，CO₂的有效捕集对人类的生存环境意义重大。吸收法是捕集CO₂较为成熟的方法。将膜分离与传统的吸收法结合的膜吸收方法是一种较为有效且具有前景的碳捕集技术。中空纤维膜吸收过程结合了中空纤维膜接触器作为传质分离设备的优点以及吸收过程的优点。一方面，中空纤维膜接触器具有巨大的传质比表面积，有效提高吸收过程的传质传热效率。另一方面可以避免传统吸收设备的雾沫夹带、液泛等操作问题，并且气液两相可以独立调节，增大吸收过程的操作弹性。此外，膜吸收一般在室温条件下进行，节约能耗。

尽管膜吸收法捕集CO₂存在很多优势，但其中也存在如下问题：首先吸收剂一般采用NaOH，K₂CO₃，有机胺等化学药品，价格较高，而且一些化学试剂会对膜造成腐蚀；其次吸收剂和CO₂要回收利用，CO₂被吸收后需要从吸收剂中解吸出来，即与吸收剂分离。但CO₂解吸温度较高，如CO₂在K2CO3中解吸温度为120℃；而且采用化学吸收剂会造成污染，如有机胺在高温解吸时存在挥发问题。此外，膜吸收过程中，在膜壁面附近存在传质阻力。

现虽有一种采用PVDF中空纤维膜作为膜材料，采用纯水作为物理吸收剂。通常情况下在CO₂的饱和溶液中，CO₂以水合CO₂、H₂CO₃、电离的HCO₃ ^-和CO₃ ^2-这3种形式存在，且浓度比大约为 97: 3: 0.01，主要存在形式是水合CO₂。此种结合方式，保证了CO₂在水中的不稳定性，即在较低的温度下即可解吸出来（实验解吸温度为42℃）。因此，用水作为吸收剂，无论是从吸收剂成本上（物质成本）还是从解吸成本上（能耗成本）均比化学吸收剂要低，而且绿色无污染，不存在吸收剂挥发造成能量损耗和污染环境的问题。但由于结构上的问题，在使用中用水作为吸收剂最大的弊端就是与化学吸收剂相比，该法对CO₂的吸收速率较慢。尽管采用了吸收速率较高的中空纤维膜吸收技术，但CO₂吸收速率还有待进一步提高。

还用一种利用超声波的高频振荡原理，在近膜壁面处形成扰动，通过减小传质阻力，进而提高CO₂的吸收速率。但由于结构上存在的问题，其使用效果不尽人意，因此，CO₂回收设备上的改进和创新是必需解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种CO₂超声回收装置，可有效解决CO₂的回收问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括第一储液罐、第二储液罐、第一中空纤维过滤器、第二中空纤维过滤器、第一蠕动泵、第二蠕动泵和储气罐；第一中空纤维过滤器与第二储液罐相连通，第二储液罐经第二蠕动泵与第二中空纤维过滤器相连通，第二中空纤维过滤器经管道与第一储液罐相连通，第一储液罐经第一蠕动泵与第一中空纤维过滤器相连通，第一中空纤维过滤器上装有超声波发生器，第一中空纤维过滤器上部有氧气出口管，下部有二氧化碳、氧气进口管，第二中空纤维过滤器的上部有出气口，下部有进气口，出气口经管道与真空泵相连通，进气口与储气罐相连通，储气罐上连接有真空泵。

第一蠕动泵和第一中空纤维过滤器连通的管道上装有第一转子流量计。

第二蠕动泵和第二中空纤维过滤器连通的管道上装有第二转子流量计。

超声波发生器有多个，沿径向或轴向装在第一中空纤维过滤器的外壁上。

第二中空纤维过滤器的外壁上装有水夹套。

储气罐上设有二氧化碳出口管。

本实用新型结构简单，新颖独特，安装使用方便，采用水作为CO₂吸收剂，经济环保，对膜的抗污染性要求极低，而且降低解吸能耗，同时采用超声技术促进CO₂的物理吸收过程，节能环保，有显著的经济和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1所示，本实用新型包括储液罐、中空纤维过滤器（又称中空纤维膜器）、储气罐和蠕动泵，第一中空纤维过滤器4与第二储液罐6相连通，第二储液罐6经第二蠕动泵7与第二中空纤维过滤器10相连通，第二中空纤维过滤器10经管道与第一储液罐1相连通，第一储液罐1经第一蠕动泵2与第一中空纤维过滤器4相连通，第一中空纤维过滤器4上装有超声波发生器5，第一中空纤维过滤器4上部有氧气出口管13，下部有二氧化碳、氧气进口管14，第二中空纤维过滤器10的上部有出气口16，下部有进气口17，出气口16经管道与真空泵11相连通，进气口17与储气罐12相连通，储气罐12与真空泵11相连通。

为了保证使用效果，所述的第一蠕动泵2和第一中空纤维过滤器4连通的管道上装有第一转子流量计3；所述的第二蠕动泵7和第二中空纤维过滤器10连通的管道上装有第二转子流量计8；

所述的超声波发生器5有多个，沿径向或轴向装在第一中空纤维过滤器的外壁上；

所述的第二中空纤维过滤器10的外壁上装有水夹套9；

所述的储气罐12上设有二氧化碳出口管15；

本实用新型的使用情况是，本实用新型以第二蠕动泵为界，区别分吸收段和解吸段，初始时将纯水通过第一蠕动泵2打入第一中空纤维过滤器4（吸收段）壳程，通过第一转子流量计3调控水的流量，CO₂等气体从第一中空纤维过滤器4下端进入第一中空纤维过滤器4管程，第一中空纤维过滤器4外部径向或轴向上装有多个超声波发生器5，水在膜表面吸收二氧化碳，有传质阻力，用超声能增强骚动，减小传质阻力。在吸收过程中打开超声波发生器5。从第一中空纤维过滤器4流出含有CO₂的纯水进入第二储液罐6，而后通过第二蠕动泵7进入第二中空纤维过滤器10（解吸段）进行解吸，水的流量可通过第二转子流量计8进行调控。第二中空纤维过滤器10上带有装满循环热水的夹套9，用来加热。打开真空泵11，为第二中空纤维过滤器10提供负压，在负压的条件下，收集解吸出来的CO₂，CO₂沿真空泵管道逸出，真空泵11连接储气罐12，储气罐12与第二中空纤维过滤器10底端连接，储气罐12一端设有二氧化碳气体出口。从第二中空纤维过滤器10出来的水循环进入第一储液罐1。收集第一中空纤维过滤器4中出来的气体（O₂）可以循环利用于聚能废水处理，为其提供氧化剂。具有：

1. 采用水对CO₂进行物理吸收，一方面经济环保，另一方面吸收剂吸收解吸温度低，降低能耗，此外水不腐蚀膜材料。

2. 采用超声波技术对近膜壁面进行扰动，增大CO₂吸收速率，经济和社会效益显著。

Claims (5)

1.CO₂超声回收装置，其特征在于：包括第一储液罐、第二储液罐、第一中空纤维过滤器、第二中空纤维过滤器、第一蠕动泵、第二蠕动泵和储气罐；第一中空纤维过滤器（4）与第二储液罐（6）相连通，第二储液罐（6）经第二蠕动泵（7）与第二中空纤维过滤器（10）相连通，第二中空纤维过滤器（10）经管道与第一储液罐（1）相连通，第一储液罐（1）经第一蠕动泵（2）与第一中空纤维过滤器（4）相连通，第一中空纤维过滤器（4）上装有超声波发生器（5），第一中空纤维过滤器（4）上部有氧气出口管（13），下部有二氧化碳、氧气进口管（14），第二中空纤维过滤器（10）的上部有出气口（16），下部有进气口（17），出气口（16）经管道与真空泵（11）相连通，进气口（17）与储气罐（12）相连通，储气罐（12）上连接有真空泵（11）。

2.根据权利要求1所述的CO₂超声回收装置，其特征在于：所述的超声波发生器（5）有多个，沿径向或轴向装在第一中空纤维过滤器（4）的外壁上。

3.根据权利要求1或2所述的CO₂超声回收装置，其特征在于：所述的第一蠕动泵（2）和第一中空纤维过滤器（4）连通的管道上装有第一转子流量计（3）；所述的第二蠕动泵（7）和第二中空纤维过滤器（10）连通的管道上装有第二转子流量计（8）。

4.根据权利要求3所述的CO₂超声回收装置，其特征在于：所述的第二中空纤维过滤器（10）的外壁上装有水夹套（9）。

5.根据权利要求4所述的CO₂超声回收装置，其特征在于：所述的储气罐（12）上设有二氧化碳出口管（15）。