專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣中二氧化碳吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣中二氧化碳吸收裝置，尤指一種利用一全新設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)填充床 取代傳統(tǒng)填充塔，以進(jìn)行化學(xué)吸收法回收二氧化碳的裝置。
背景技術(shù)：
溫室氣體造成全球暖化的問(wèn)題日益嚴(yán)重，溫室氣體之中以二氧化碳(CO2)的含量 最多，占有最大比例，約為55%，對(duì)于溫室氣體的減量控制與處理技術(shù)的研發(fā)，儼然已成為 世界趨勢(shì)。因此，如何有效率的吸收空氣中的二氧化碳，為本發(fā)明主要討論的主題。目前已有化學(xué)吸收法來(lái)回收二氧化碳。而化學(xué)吸收法是以吸收劑與二氧化碳發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)來(lái)達(dá)到回收二氧化碳的目的，并且利用其逆反應(yīng)進(jìn)行吸收劑再生?；瘜W(xué)吸收法為目前最有效率的回收二氧化碳方法，其能獲得較高的二氧化碳去除 率，且適合于處理二氧化碳分壓低的混合氣體。此法可得到純度較高的二氧化碳，并且吸收 速度快、可處理較大量的氣體。但是化學(xué)吸收法缺點(diǎn)有以下三點(diǎn)1.溶劑與其它氣體(如02、SOx或COS)發(fā)生 不可逆的化學(xué)反應(yīng)，使吸收劑的再生次數(shù)減少，因而增加操作成本；2.由于吸收劑多為堿 性溶液，會(huì)對(duì)吸收塔、再生塔及周邊管線(xiàn)造成腐蝕作用；3.操作變量較多，因此操作較為繁 瑣。在現(xiàn)有成熟的技術(shù)中，一般使用傳統(tǒng)填充塔進(jìn)行二氧化碳的吸收。在此傳統(tǒng)填充 塔中，若欲增加吸收效率，通常都需要龐大的設(shè)備或增加吸收劑量才能達(dá)到需求，這將使得 成本大為提高，不符合經(jīng)濟(jì)效益，不利市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，于公元1981年，自從英國(guó)ICI公司的Ramshaw與Mallinson成功 地開(kāi)發(fā)高效率氣液質(zhì)傳技術(shù)(即氣體與液體之間的質(zhì)量傳遞)以來(lái)，引起工業(yè)界的密切關(guān) 注。他們所開(kāi)發(fā)的設(shè)備常被稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)填充床(RotatingPacked Bed)，其主要利用離心的方 式將填充床高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生超重力場(chǎng)，在此力場(chǎng)中液體產(chǎn)生高度分散現(xiàn)象，以增加氣體與 液體的接觸面積與碰撞機(jī)率，進(jìn)而提升氣體與液體之間的質(zhì)量傳遞效率，并達(dá)到快速混合、 分離及反應(yīng)等目的。此新穎技術(shù)具有低液泛、高處理量、較小空間需求、高質(zhì)傳效率、低能源耗用及低 投資與操作成本等優(yōu)點(diǎn)。此技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于蒸餾、吸收、氣提及具有擴(kuò)散控制的氣液反 應(yīng)等程序，所以不僅能適用于化學(xué)工業(yè)，更能應(yīng)用于其它產(chǎn)業(yè)相關(guān)程序，如環(huán)保產(chǎn)業(yè)等。此旋轉(zhuǎn)填充床分為兩種類(lèi)型，即逆流式旋轉(zhuǎn)填充床和錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充床。逆流式旋轉(zhuǎn)填充床，如圖1所示，系在一封閉的外殼91側(cè)面設(shè)有一氣體入口 92、頂 面中心設(shè)有一氣體出口 93及一液體入口 94、且底面設(shè)有一液體出口 95 ；外殼91內(nèi)設(shè)有一 以轉(zhuǎn)軸96趨動(dòng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒97，而轉(zhuǎn)筒97以填充物98填充。 液體自液體入口 94經(jīng)管線(xiàn)末端的液體分布器99而送入轉(zhuǎn)筒97的中心；氣體自氣 體入口 92經(jīng)填充物98而進(jìn)入轉(zhuǎn)筒97的中心。使液體與氣體在轉(zhuǎn)筒97的中心交匯以進(jìn)行 化學(xué)吸收程序。
此種逆流式旋轉(zhuǎn)填充床的內(nèi)外環(huán)流體通道，由于截面積差異大，以致氣體速度變 化過(guò)大，如此將使氣體所受阻力提升，不適合用于氣體流量高的氣液質(zhì)傳交換程序如吸收寸。為了在氣體流量高的氣液質(zhì)傳交換程序中引入離心力場(chǎng)強(qiáng)化質(zhì)傳，一些研究者開(kāi) 始研發(fā)不同于逆流式的錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充床，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，其系在一密封的外殼81底 面設(shè)有多個(gè)氣體入口 82及一液體出口 83，而頂面中心設(shè)有一氣體出口 84及一液體入口 85 ；而外殼81內(nèi)設(shè)有一以轉(zhuǎn)軸86驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的填充物87，而填充物87上方設(shè)有一氣體封軸 88。液體自液體入口 85經(jīng)管線(xiàn)末端的液體分布器89而送入填充物87的中心；氣體自 氣體入口 82經(jīng)填充物87而進(jìn)入中心。使液體與氣體在填充物87的中心交匯以進(jìn)行化學(xué) 吸收程序。錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充床中由于氣體流道截面積固定，因此氣體速度恒定，且氣體沿旋 轉(zhuǎn)床軸向流動(dòng)，無(wú)需克服離心阻力，故氣體阻力遠(yuǎn)比逆流式小，適合氣體流量高的氣液接觸 程序，且可改善目前常使用洗滌塔壓損過(guò)高的缺點(diǎn)，如此可大幅地減少操作過(guò)程中所使用 的能源耗用量。若能妥善利用此二種旋轉(zhuǎn)填充床設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于空氣中二氧化碳的吸 收，可大幅增加吸收效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能大幅增加吸收效 率的空氣中二氧化碳吸收裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種空氣中二氧化碳吸收裝 置，其包括一旋轉(zhuǎn)填充床，具有一密封外殼，該外殼上設(shè)有一空氣入口及一吸收劑出口，且頂 面中心設(shè)有一空氣出口及一吸收劑入口，而內(nèi)部設(shè)有一以一馬達(dá)帶高速旋轉(zhuǎn)的填充物，而 該填充物中心設(shè)有一與該吸收劑入口連通的液體分布器；空氣泵，將空氣自該空氣入口打入該外殼內(nèi)；一吸收劑儲(chǔ)槽，用以?xún)?chǔ)存自該吸收劑出口流出的吸收劑；及一抽水泵，將該吸收劑儲(chǔ)槽中的吸收劑自該吸收劑入口打入該外殼內(nèi)。本發(fā)明使用時(shí)，空氣泵將空氣自空氣入口打入外殼內(nèi)，吸收劑儲(chǔ)槽用以?xún)?chǔ)存自吸 收劑出口流出的吸收劑，抽水泵將吸收劑儲(chǔ)槽中的吸收劑自吸收劑入口打入外殼內(nèi)，吸收 劑自吸收劑入口經(jīng)管線(xiàn)末端的液體分布器而送入填充物的中心；而空氣自空氣入口經(jīng)填充 物而進(jìn)入中心；吸收劑經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)于100G以上的超重場(chǎng)受離心力噴射而出與空氣中的二 氧化碳于填充物的中心交匯，以進(jìn)行化學(xué)吸收程序，將空氣中的二氧化碳吸收，并使剩余氣 體自空氣出口排出，而吸收二氧化碳的吸收劑回收至吸收劑儲(chǔ)槽中。本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)填充床進(jìn)行化學(xué)吸收程序，將可以縮減設(shè)備大小，降低傳統(tǒng)填充 塔內(nèi)吸收劑輸送至塔頂所需能源；而利用旋轉(zhuǎn)填充床的耗能減量，使其在應(yīng)用上更具競(jìng)爭(zhēng) 力，進(jìn)而大幅地降低成本，故以經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)看，此旋轉(zhuǎn)填充床將會(huì)是高效率的二氧化碳去除 設(shè)備。
以下將依據(jù)圖式所示，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用功效。


圖1為一種逆流式旋轉(zhuǎn)填充床簡(jiǎn)圖，圖2為一種錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充床簡(jiǎn)圖，圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明旋轉(zhuǎn)填充床1密封外殼11空氣入口 12吸收劑出口 13空氣出口 14吸收劑入口 15馬達(dá)16填充物17液體分布器18空氣泵2吸收劑儲(chǔ)槽3抽水泵4夕卜殼81氣體入口 82液體出口 83氣體出口 84液體入口 85轉(zhuǎn)軸86填充物87氣體封軸88液體分布器89外殼91氣體入口 92氣體出口 93液體入口 94液體出口 95轉(zhuǎn)軸 96轉(zhuǎn)筒97填充物98液體分布器99
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明提供一種空氣中二氧化碳吸收的裝置，主要由一旋轉(zhuǎn)填 充床1、空氣泵2、一吸收劑儲(chǔ)槽3及一抽水泵4所構(gòu)成。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)填充床1具有一密封外殼11，該外殼11上設(shè)有一空氣入口 12及一 吸收劑出口 13，且頂面中心設(shè)有一空氣出口 14及一吸收劑入口 15，而內(nèi)部設(shè)有一以一馬達(dá)16 帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的填充物17，而該填充物17中心設(shè)有一與該吸收劑入口連通的液體分布器18?？諝獗?將空氣自該空氣入口 12打入外殼11內(nèi)。吸收劑儲(chǔ)槽3則用以?xún)?chǔ)存自該 吸收劑出口 13流出的吸收劑。抽水泵4將吸收劑儲(chǔ)槽3中的吸收劑自吸收劑入口 15打入 外殼11內(nèi)。實(shí)際操作過(guò)程中，吸收劑自吸收劑入口 15經(jīng)管線(xiàn)末端的液體分布器18而送入填 充物17的中心；而空氣自空氣入口 12經(jīng)填充物17而進(jìn)入中心；吸收劑與空氣在填充物17 的中心交匯以進(jìn)行化學(xué)吸收程序，將空氣中的二氧化碳吸收，并使剩余氣體自該空氣出口 15排出，而吸收二氧化碳的吸收劑回流至該吸收劑儲(chǔ)槽3中。本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)填充床1可以是逆流式旋轉(zhuǎn)填充床，也可以是錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充 床。表1為本發(fā)明中以逆流式旋轉(zhuǎn)填充床實(shí)際操作的規(guī)格及操作范圍表1逆流式旋轉(zhuǎn)填充床的規(guī)格及操作
權(quán)利要求
1.一種空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于包括一旋轉(zhuǎn)填充床，具有一密封外殼，該外殼上設(shè)有一空氣入口及一吸收劑出口，且頂面中 心設(shè)有一空氣出口及一吸收劑入口，而內(nèi)部設(shè)有一以一馬達(dá)帶高速旋轉(zhuǎn)的填充物，而該填 充物中心設(shè)有一與該吸收劑入口連通的液體分布器；空氣泵，將空氣自該空氣入口打入該外殼內(nèi)；一吸收劑儲(chǔ)槽，用以?xún)?chǔ)存自該吸收劑出口流出的吸收劑；及一抽水泵，將該吸收劑儲(chǔ)槽中的吸收劑自該吸收劑入口打入該外殼內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述吸收劑選自由 醇胺溶液、強(qiáng)堿溶液及弱堿溶液所構(gòu)成的族群。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述醇胺溶液選自 由一級(jí)醇胺、二級(jí)醇胺、三級(jí)醇胺、立體障礙醇胺及其混合所構(gòu)成的族群。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述強(qiáng)堿溶液選自 由氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化鋰所構(gòu)成的族群。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述弱堿溶液為氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述吸收劑添加有 增加吸收二氧化碳速率的活化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述活化劑選自以 無(wú)機(jī)活性劑及有機(jī)活性劑所構(gòu)成的族群。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述無(wú)機(jī)活性劑選 自以砷酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽所構(gòu)成的族群。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述有機(jī)活性劑選 自以有機(jī)胺和醛、酮類(lèi)有機(jī)物所構(gòu)成的族群。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)填充床為 逆流式旋轉(zhuǎn)填充床。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)填充床 的填充物內(nèi)半徑為2. Ocm,外半徑為8. Ocm,軸向高度為2. 9cm,液體分布器孔洞數(shù)為8孔，吸 收劑入口濃度為0. 2 10mol/L，流量為0. 1 10L/mim，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為500 3000rpm，及空 氣流量為10 100L/mim。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣中二氧化碳吸收裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)填充床為 錯(cuò)流式旋轉(zhuǎn)填充床。
全文摘要
一種空氣中二氧化碳吸收裝置，主要由旋轉(zhuǎn)填充床、空氣泵、吸收劑儲(chǔ)槽及抽水泵構(gòu)成。此旋轉(zhuǎn)填充床具有一密封外殼，該外殼上設(shè)有一空氣入口及一吸收劑出口，且頂面中心設(shè)有一空氣出口及一吸收劑入口，而內(nèi)部設(shè)有一以馬達(dá)帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的填充物，該填充物中心設(shè)有與該吸收劑入口連通的液體分布器。空氣泵將空氣自該空氣入口打入外殼內(nèi)。吸收劑自吸收劑入口經(jīng)管線(xiàn)末端的液體分布器送入填充物的中心；空氣自空氣入口經(jīng)填充物而進(jìn)入中心；吸收劑經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)于100G以上的超重場(chǎng)受離心力噴射而出與空氣中的二氧化碳于填充物的中心交匯，以進(jìn)行化學(xué)吸收程序，將空氣中的二氧化碳吸收，并使剩余氣體自空氣出口排出，而吸收二氧化碳的吸收劑回收至吸收劑儲(chǔ)槽中。
文檔編號(hào)B01D53/18GK101992006SQ20091030542
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者楊顯銘, 陳詠文 申請(qǐng)人:楊顯銘;吳蕊華