一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及籠型物物性研究方法及實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]籠型物是一種包合物，一般由兩種分子組成，在空間結(jié)構(gòu)上一種分子包絡(luò)于另一種分子。分子組成上，形成包裹骨架的分子稱為主體分子，而被包絡(luò)的分子稱為客體分子。根據(jù)主-客體分子的幾何分布可以將包合物分為三個(gè)類型:層型，籠型以及通道型?；\型物根據(jù)主體分子的種類可以細(xì)分為水溶液籠型物與無(wú)水籠型物。由水分子構(gòu)成籠型骨架的通常稱為氣體水合物或籠型水合物。當(dāng)籠型骨架不是由水分子構(gòu)成如酚類籠型物，則屬于無(wú)水籠型物。對(duì)苯二酸(HQ)與氣體分子在一定的條件下能形成的對(duì)苯二酸籠形物屬于無(wú)水籠型物。
[0004]在一定條件下對(duì)苯二酚與煙氣反應(yīng)形成對(duì)苯二酚籠形物時(shí)，會(huì)對(duì)二元?dú)怏w混合物(CO2/N2)產(chǎn)生選擇性吸收，其中CO2分子比N2分子更容易捕獲到HQ籠型物框架中。對(duì)苯二酚與CO2分子形成對(duì)苯二酚籠形物所需要的條件較為溫和，且對(duì)苯二酚籠型物通過(guò)動(dòng)力學(xué)的擴(kuò)孔過(guò)程使得CO2儲(chǔ)存在該籠型物的籠子中，使得對(duì)苯二酚在可逆地吸附和儲(chǔ)存CO2的方面有著廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套用于研究對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置以及與之對(duì)應(yīng)的分離煙氣的方法。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。
[0007]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的方法，向反應(yīng)器內(nèi)裝進(jìn)兩根相同長(zhǎng)度的已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，先對(duì)反應(yīng)器通入煙氣進(jìn)行排空，然后通過(guò)調(diào)節(jié)減壓閥向反應(yīng)器充入煙氣，并使用加熱套對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱至對(duì)苯二酚的升華溫度，保持反應(yīng)器溫度在對(duì)苯二酚的升華溫度下進(jìn)行反應(yīng)6?12h，然后停止加熱，待反應(yīng)器冷卻到室溫后用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，得到分離后的煙氣;接著再次加熱反應(yīng)器進(jìn)行解析，最后采用氣相色譜儀對(duì)解析氣組成進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比解析氣與原始煙氣的組成變化來(lái)檢測(cè)對(duì)苯二酚對(duì)煙氣的分離效果。
[0008]上述方法中，所述涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管是采用浸漬法將對(duì)苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面。
[0009]上述方法中，陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。
[0010]上述方法包括如下步驟:
(I)操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根長(zhǎng)度一致的已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上； (2)打開(kāi)氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，向反應(yīng)器通入煙氣進(jìn)行排空；
(3)關(guān)閉第三截止閥，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開(kāi)關(guān)和第一截止閥；
(4)打開(kāi)加熱套電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器示數(shù)為T1;
(5)對(duì)反應(yīng)器加熱反應(yīng)6?12h以上，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫；
(6)打開(kāi)第三截止閥，用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥；
(7)對(duì)反應(yīng)后的樣品進(jìn)行解析:再次打開(kāi)加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時(shí)間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2;
(8)停止加熱，打開(kāi)第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，對(duì)解析氣組成進(jìn)行分析。
[0011]—種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，包括氣瓶、減壓閥、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器、氣相色譜儀、溫度顯示器、儲(chǔ)氣袋、陶瓷管和加熱套；
所述氣瓶通過(guò)管道與減壓閥、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器順次連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器的右側(cè)出口與儲(chǔ)氣袋連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀連接;所述溫度顯示器與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器連接；
所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管；所述加熱套設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器外部。
[0012]進(jìn)一步地，還包括第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥；所述第一截止閥設(shè)置于減壓閥與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器之間;所述第二截止閥設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器與氣相色譜儀之間；所述第三截止閥設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器與儲(chǔ)氣袋之間。
[0013]進(jìn)一步地，還包括壓力表;所述壓力表設(shè)置于減壓閥與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器之間。
[0014]進(jìn)一步地，還包括樣品支架;所述樣品支架與對(duì)苯二酸膜反應(yīng)器連接。
[0015]上述方法中，所述的陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
采用對(duì)苯二酚膜分離煙氣，操作壓力較低，分離效果好，分離后的CO2濃度可到99%以上，而且將對(duì)苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面從而可以循環(huán)利用對(duì)苯二酚，無(wú)需重新填裝，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程。
[0017]
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置示意圖。
[0019]圖2是圖1中對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器的對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器的剖面圖。
[0020]圖中所示為:氣瓶1、減壓閥2、第一截止閥3、壓力表4、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5、樣品支架6、第二截止閥7、氣相色譜儀8、溫度顯示器9、第三截止閥10、儲(chǔ)氣袋11、陶瓷管12、加熱套13ο
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]本發(fā)明裝置如圖1和圖2所示，其連接結(jié)構(gòu)如下:
一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，包括氣瓶1、減壓閥2、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5、氣相色譜儀8、溫度顯示器9、儲(chǔ)氣袋11、陶瓷管12和加熱套13;所述氣瓶I通過(guò)管道與減壓閥2、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5順次連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5的右側(cè)出口與儲(chǔ)氣袋11連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀8連接;所述溫度顯示器9與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5連接；
所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管12;所述加熱套13設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5外部。還包括第一截止閥3、第二截止閥7和第三截止閥10;所述第一截止閥3設(shè)置于減壓閥2與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5之間;所述第二截止閥7設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5與氣相色譜儀8之間；所述第三截止閥10設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5與儲(chǔ)氣袋11之間。還包括壓力表4;所述壓力表4設(shè)置于減壓閥2與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5之間。還包括樣品支架6;所述樣品支架6與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器5連接。
[0023]本實(shí)施例提供一種利用本裝置分離煙氣的方法，其操作過(guò)程如下:
1、操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根長(zhǎng)度一致的已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管12，然后固定在樣品支架6上；
2、打開(kāi)氣瓶1、第一截止閥3以及第三截止閥10，第二截止閥7處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入一定組成的煙氣進(jìn)行排空；
3、關(guān)閉第三截止閥10，通過(guò)減壓閥2調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7MPa，待壓力表4示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶I開(kāi)關(guān)和第一截止閥3;
4、打開(kāi)加熱套13電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器9示數(shù)為
Ti；
5、對(duì)反應(yīng)器加熱反應(yīng)一段時(shí)間(6?12h以上)，然后關(guān)閉加熱套13的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫。
[0024]6、打開(kāi)第三截止閥10，用儲(chǔ)氣袋11收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥10;
7、對(duì)反應(yīng)后的樣品進(jìn)行解析。再次打開(kāi)加熱套13電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時(shí)間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2;
8、停止加熱，打開(kāi)第二截止閥7，向氣相色譜儀8通入解析氣，對(duì)解析氣組成進(jìn)行分析。
[0025]
實(shí)施例1
向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開(kāi)氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開(kāi)關(guān)和第一截止閥。打開(kāi)加熱套電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，溫度加熱到145 0C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來(lái)，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開(kāi)第三截止閥，用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開(kāi)加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70 0C，加熱時(shí)間為5h，停止加熱，打開(kāi)第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測(cè)得解析氣組成為99%C02+1%N2。
[0026]
實(shí)施例2 向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開(kāi)氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為4 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開(kāi)關(guān)和第一截止閥。打開(kāi)加熱套電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，溫度加熱到150°C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來(lái)，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開(kāi)第三截止閥，用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開(kāi)加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至80°C，加熱時(shí)間為5h，停止加熱，打開(kāi)第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測(cè)得解析氣組成為98%C02+2%N2。
[0027]
實(shí)施例3
向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開(kāi)氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開(kāi)關(guān)和第一截止閥。打開(kāi)加熱套電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，溫度加熱到155°C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來(lái)，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開(kāi)第三截止閥，用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開(kāi)加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至90°C，加熱時(shí)間為5h，停止加熱，打開(kāi)第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測(cè)得解析氣組成為96%C02+4%N2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，向反應(yīng)器內(nèi)裝進(jìn)兩根相同長(zhǎng)度的已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，先對(duì)反應(yīng)器通入煙氣進(jìn)行排空，然后通過(guò)調(diào)節(jié)減壓閥向反應(yīng)器充入煙氣，并使用加熱套對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱至對(duì)苯二酚的升華溫度，保持反應(yīng)器溫度在對(duì)苯二酚的升華溫度下進(jìn)行反應(yīng)6?12h，然后停止加熱，待反應(yīng)器冷卻到室溫后用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，得到分離后的煙氣;接著再次加熱反應(yīng)器進(jìn)行解析，最后采用氣相色譜儀對(duì)解析氣組成進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比解析氣與原始煙氣的組成變化來(lái)檢測(cè)對(duì)苯二酚對(duì)煙氣的分離效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，所述涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管是采用浸漬法將對(duì)苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進(jìn)兩根長(zhǎng)度一致的已涂有對(duì)苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上； (2)打開(kāi)氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，向反應(yīng)器通入煙氣進(jìn)行排空； (3)關(guān)閉第三截止閥，通過(guò)減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開(kāi)關(guān)和第一截止閥； (4)打開(kāi)加熱套電源對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器示數(shù)為T1; (5)對(duì)反應(yīng)器加熱反應(yīng)6?12h以上，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫； (6)打開(kāi)第三截止閥，用儲(chǔ)氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥； (7)對(duì)反應(yīng)后的樣品進(jìn)行解析:再次打開(kāi)加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時(shí)間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2; (8)停止加熱，打開(kāi)第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，對(duì)解析氣組成進(jìn)行分析。5.—種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，包括氣瓶(1)、減壓閥(2)、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)、氣相色譜儀(8)、溫度顯示器(9)、儲(chǔ)氣袋(11)、陶瓷管(12)和加熱套(13); 所述氣瓶(I)通過(guò)管道與減壓閥(2)、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)順次連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)的右側(cè)出口與儲(chǔ)氣袋(11)連接;所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀(8)連接;所述溫度顯示器(9)與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)連接； 所述對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管(12);所述加熱套(13)設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)外部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括第一截止閥(3)、第二截止閥(7)和第三截止閥(10);所述第一截止閥(3)設(shè)置于減壓閥(2)與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)之間；所述第二截止閥(7)設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)與氣相色譜儀(8)之間；所述第三截止閥(10)設(shè)置于對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)與儲(chǔ)氣袋(11)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括壓力表(4);所述壓力表(4)設(shè)置于減壓閥(2)與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)之間。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括樣品支架 (6);所述樣品支架(6)與對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器(5)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用對(duì)苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。所述裝置包括氣瓶、減壓閥、第一截止閥、壓力表、對(duì)苯二酚膜反應(yīng)器、樣品支架、第二截止閥、氣相色譜儀、溫度顯示器、第三截止閥、儲(chǔ)氣袋、陶瓷管、加熱套。本發(fā)明采用對(duì)苯二酚膜分離煙氣，操作壓力較低，分離效果好，分離后的CO2濃度可到99%以上，而且將對(duì)苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面從而可以循環(huán)利用對(duì)苯二酚，無(wú)需重新填裝，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程。
【IPC分類】B01D53/22, C01B31/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105709571
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610209065
【發(fā)明人】郎雪梅, 黃嘉寶, 樊栓獅, 王燕鴻
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)