收过程结束，吸收剂负载量为0.68gC0 2/100g吸收剂。吸收富液送入解吸设备内采用摩尔浓度为0.18mol/L的HCl水溶液进行解吸，解吸完成后盐溶液用Ca (OH) 2进行滴定未出现沉淀，说明溶液中已不存在CO 32-或HCO 3_，解吸已达到完全。盐溶液可进入后续装置采用电解工艺或结晶工艺进行处理。
[0021]实施例2:
[0022]采用摩尔浓度为0.35mol/L的NaOH水溶液对模拟气体进行吸收操作，吸收设备内碳酸酐酶负载量为0.4kg/lm3填料，13min后吸收过程结束，吸收剂负载量为1.2gC0 2/100g吸收剂。吸收富液送入解吸设备内采用摩尔浓度为0.4mol/L的H2SCVK溶液进行解吸，解吸完成后盐溶液用Ca (OH) 2进行滴定未出现沉淀，说明溶液中已不存在CO 32-或HCO 3_，解吸已达到完全。盐溶液可进入后续装置采用电解工艺或结晶工艺进行处理。
[0023]实施例3:
[0024]采用摩尔浓度为2.0moI/L的K2CO3水溶液对模拟气体进行吸收操作，吸收设备内碳酸酐酶负载量为0.2kg/lm3填料，20min后吸收过程结束，吸收剂负载量为7.0gCO 2/100g吸收剂。吸收富液送入解吸设备内采用摩尔浓度为0.8mol/L的HNO3水溶液进行解吸，解吸完成后盐溶液用Ca (OH) 2进行滴定未出现沉淀，说明溶液中已不存在CO 32-或HCO 3_，解吸已达到完全。盐溶液可进入后续装置采用电解工艺或结晶工艺进行处理。
[0025]实施例4:
[0026]采用摩尔浓度为1.0moI/L的Na2CO3水溶液对模拟气体进行吸收操作，吸收设备内碳酸酐酶负载量为0.8kg/lm3填料，34min后吸收过程结束，吸收剂负载量为3.2gC0 2/100g吸收剂。吸收富液送入解吸设备内采用摩尔浓度为1.0mol/L的H3PCVK溶液进行解吸，解吸完成后盐溶液用Ca (OH) 2进行滴定未出现沉淀，说明溶液中已不存在CO 32-或HCO 3_，解吸已达到完全。盐溶液可进入后续装置采用电解工艺或结晶工艺进行处理。
[0027]实施例5:
[0028]在吸收设备内采用摩尔浓度为0.7mol/L的KOH水溶液对模拟气体进行吸收操作，第一轮吸收/解吸过程结束后，解吸设备内的盐溶液循环进入吸收剂储存装置中，同时向吸收剂储存装置内投加固体Κ0Η，调节吸收剂储存装置中KOH的摩尔浓度为0.7mol/L的，并用做下一轮吸收/解吸过程。随循环次数增多，吸收剂储存装置中吸收剂的盐浓度逐步增大，当吸收剂摩尔浓度为0.7mol/L的Κ0Η+0.7mol/L的KCl时，12min后吸收过程结束，吸收剂负载量为3.4gC02/100g吸收剂；当吸收剂摩尔浓度为0.7mol/L的K0H+1.4mol/L的KCl时，13min后吸收过程结束，吸收剂负载量为3.4gC02/100g吸收剂；当吸收剂摩尔浓度为0.7mol/L的K0H+2.lmol/L的KCl时，14min后吸收过程结束，吸收剂负载量为3.3gC02/100g吸收剂；当吸收剂摩尔浓度为0.7mol/L的K0H+2.8mol/L的KCl时，17min后吸收过程结束，吸收剂负载量为3.2gC02/100g吸收剂。多次循环后解吸设备内的盐溶液摩尔浓度达到3.5mol/L时，盐溶液可进入后续装置采用蒸发结晶工艺进行处理。
【主权项】
1.一种利用pH摆动原理实现CO2捕集的方法及系统，其特征在于，通过加入酸、碱实现PH摆动，降低CO2分离的能耗；用固载碳酸酐酶的填料提高低分压CO 2的吸收速率，其流程步骤为: A吸收剂通过泵进入吸收设备中，同时待处理气体自吸收设备的气相入口进入，依次经过普通填料区及固载有碳酸酐酶的专有填料区，与吸收剂在填料表面进行接触，实现0)2分离。 B吸收饱和的吸收剂自吸收设备液相出口进入解吸设备，同时将解吸剂注入解吸设备中，利用强酸置换弱酸原理将CO2气体从吸收剂中释放，从解吸设备气相出口排出，进入收集装置。 C完成解吸步骤后，解吸设备中的液相变为盐溶液，可采用电解工艺处理，通过电解作用分别生成吸收剂与解吸剂，吸收剂补充回吸收剂储存装置，解吸剂补充回解吸剂储存装置；盐溶液也可在多次循环达到一定浓度后采用蒸发结晶工艺进行处理，将盐从体系中移出，实现盐回收。
2.根据权利要求1所述的利用pH摆动实现CO2捕集的系统，其特征在于:所述的吸收剂是氢氧化钾水溶液、碳酸钾水溶液、氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的利用pH摆动实现CO2捕集的系统，其特征在于:所述的解吸剂是盐酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液、磷酸水溶液中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的利用pH摆动实现CO2捕集的系统，其特征在于:所述吸收剂以有效浓度计的摩尔浓度范围为0.1?3mol/L。
5.根据权利要求1所述的利用pH摆动实现CO2捕集的系统，其特征在于:所述解吸剂以有效浓度计的摩尔浓度范围为0.1?2mol/L。
6.根据权利要求1所述的利用pH摆动实现CO2捕集的系统，其特征在于:所述吸收设备内专有填料上的碳酸酐酶固载量为0.1?0.8kg/Im3填料。
【专利摘要】本发明公开了一种利用pH摆动原理实现CO2捕集的方法及系统。本发明涉及一种利用pH摆动原理实现CO2捕集的方法及系统。本发明通过加碱吸收、加酸解吸产生pH摆动代替传统的温度或压力摆动过程，是一种高效低耗的新型处理工艺。具体工艺为，待处理气体通过固载有碳酸酐酶填料的吸收设备，使CO2被吸收剂吸收；吸收剂饱和后进入解吸设备，在此步骤通过加入酸液，利用强酸置换弱酸的原理，将CO2气体释放出来并送入CO2收集装置中。解吸后的吸收剂为盐溶液，可循环或采用电解、结晶等方式进行处理。该方法避免了吸收、吸附等传统工艺使用的热再生或减压再生法，从而降低能耗并克服了传统工艺因解吸不彻底引起的无效循环问题；所采用的碳酸酐酶填料能够加速低浓度CO2吸收的速率。
【IPC分类】B01D53-96, B01D53-85, B01D53-62
【公开号】CN104607037
【申请号】CN201410804153
【发明人】张卫东, 于天然, 金显杭, 邢津铭, 杨叶, 任钟旗, 杜乐
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月23日