专利名称：空气中二氧化碳吸收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气中二氧化碳吸收装置，尤指一种利用一全新设计旋转填充床 取代传统填充塔，以进行化学吸收法回收二氧化碳的装置。
背景技术：
温室气体造成全球暖化的问题日益严重，温室气体之中以二氧化碳(CO2)的含量 最多，占有最大比例，约为55%，对于温室气体的减量控制与处理技术的研发，俨然已成为 世界趋势。因此，如何有效率的吸收空气中的二氧化碳，为本发明主要讨论的主题。目前已有化学吸收法来回收二氧化碳。而化学吸收法是以吸收剂与二氧化碳发生 化学反应来达到回收二氧化碳的目的，并且利用其逆反应进行吸收剂再生。化学吸收法为目前最有效率的回收二氧化碳方法，其能获得较高的二氧化碳去除 率，且适合于处理二氧化碳分压低的混合气体。此法可得到纯度较高的二氧化碳，并且吸收 速度快、可处理较大量的气体。但是化学吸收法缺点有以下三点1.溶剂与其它气体(如02、SOx或COS)发生 不可逆的化学反应，使吸收剂的再生次数减少，因而增加操作成本；2.由于吸收剂多为碱 性溶液，会对吸收塔、再生塔及周边管线造成腐蚀作用；3.操作变量较多，因此操作较为繁 琐。在现有成熟的技术中，一般使用传统填充塔进行二氧化碳的吸收。在此传统填充 塔中，若欲增加吸收效率，通常都需要庞大的设备或增加吸收剂量才能达到需求，这将使得 成本大为提高，不符合经济效益，不利市场的竞争。在现有技术中，于公元1981年，自从英国ICI公司的Ramshaw与Mallinson成功 地开发高效率气液质传技术(即气体与液体之间的质量传递)以来，引起工业界的密切关 注。他们所开发的设备常被称为旋转填充床(RotatingPacked Bed)，其主要利用离心的方 式将填充床高速旋转以产生超重力场，在此力场中液体产生高度分散现象，以增加气体与 液体的接触面积与碰撞机率，进而提升气体与液体之间的质量传递效率，并达到快速混合、 分离及反应等目的。此新颖技术具有低液泛、高处理量、较小空间需求、高质传效率、低能源耗用及低 投资与操作成本等优点。此技术可广泛地应用于蒸馏、吸收、气提及具有扩散控制的气液反 应等程序，所以不仅能适用于化学工业，更能应用于其它产业相关程序，如环保产业等。此旋转填充床分为两种类型，即逆流式旋转填充床和错流式旋转填充床。逆流式旋转填充床，如图1所示，系在一封闭的外壳91侧面设有一气体入口 92、顶 面中心设有一气体出口 93及一液体入口 94、且底面设有一液体出口 95 ；外壳91内设有一 以转轴96趋动旋转的转筒97，而转筒97以填充物98填充。 液体自液体入口 94经管线末端的液体分布器99而送入转筒97的中心；气体自气 体入口 92经填充物98而进入转筒97的中心。使液体与气体在转筒97的中心交汇以进行 化学吸收程序。
此种逆流式旋转填充床的内外环流体通道，由于截面积差异大，以致气体速度变 化过大，如此将使气体所受阻力提升，不适合用于气体流量高的气液质传交换程序如吸收寸。为了在气体流量高的气液质传交换程序中引入离心力场强化质传，一些研究者开 始研发不同于逆流式的错流式旋转填充床，其结构如图2所示，其系在一密封的外壳81底 面设有多个气体入口 82及一液体出口 83，而顶面中心设有一气体出口 84及一液体入口 85 ；而外壳81内设有一以转轴86驱动旋转的填充物87，而填充物87上方设有一气体封轴 88。液体自液体入口 85经管线末端的液体分布器89而送入填充物87的中心；气体自 气体入口 82经填充物87而进入中心。使液体与气体在填充物87的中心交汇以进行化学 吸收程序。错流式旋转填充床中由于气体流道截面积固定，因此气体速度恒定，且气体沿旋 转床轴向流动，无需克服离心阻力，故气体阻力远比逆流式小，适合气体流量高的气液接触 程序，且可改善目前常使用洗涤塔压损过高的缺点，如此可大幅地减少操作过程中所使用 的能源耗用量。若能妥善利用此二种旋转填充床设备的优点，将其应用于空气中二氧化碳的吸 收，可大幅增加吸收效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种能大幅增加吸收效 率的空气中二氧化碳吸收装置。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种空气中二氧化碳吸收装 置，其包括一旋转填充床，具有一密封外壳，该外壳上设有一空气入口及一吸收剂出口，且顶 面中心设有一空气出口及一吸收剂入口，而内部设有一以一马达带高速旋转的填充物，而 该填充物中心设有一与该吸收剂入口连通的液体分布器；空气泵，将空气自该空气入口打入该外壳内；一吸收剂储槽，用以储存自该吸收剂出口流出的吸收剂；及一抽水泵，将该吸收剂储槽中的吸收剂自该吸收剂入口打入该外壳内。本发明使用时，空气泵将空气自空气入口打入外壳内，吸收剂储槽用以储存自吸 收剂出口流出的吸收剂，抽水泵将吸收剂储槽中的吸收剂自吸收剂入口打入外壳内，吸收 剂自吸收剂入口经管线末端的液体分布器而送入填充物的中心；而空气自空气入口经填充 物而进入中心；吸收剂经高速旋转于100G以上的超重场受离心力喷射而出与空气中的二 氧化碳于填充物的中心交汇，以进行化学吸收程序，将空气中的二氧化碳吸收，并使剩余气 体自空气出口排出，而吸收二氧化碳的吸收剂回收至吸收剂储槽中。本发明利用旋转填充床进行化学吸收程序，将可以缩减设备大小，降低传统填充 塔内吸收剂输送至塔顶所需能源；而利用旋转填充床的耗能减量，使其在应用上更具竞争 力，进而大幅地降低成本，故以经济观点来看，此旋转填充床将会是高效率的二氧化碳去除 设备。
以下将依据图式所示，详细说明本发明结构特点及使用功效。
图1为一种逆流式旋转填充床简图，图2为一种错流式旋转填充床简图，图3为本发明结构示意图。标号说明旋转填充床1密封外壳11空气入口 12吸收剂出口 13空气出口 14吸收剂入口 15马达16填充物17液体分布器18空气泵2吸收剂储槽3抽水泵4夕卜壳81气体入口 82液体出口 83气体出口 84液体入口 85转轴86填充物87气体封轴88液体分布器89外壳91气体入口 92气体出口 93液体入口 94液体出口 95转轴 96转筒97填充物98液体分布器99
具体实施例方式请参照图3所示，本发明提供一种空气中二氧化碳吸收的装置，主要由一旋转填 充床1、空气泵2、一吸收剂储槽3及一抽水泵4所构成。本发明的旋转填充床1具有一密封外壳11，该外壳11上设有一空气入口 12及一 吸收剂出口 13，且顶面中心设有一空气出口 14及一吸收剂入口 15，而内部设有一以一马达16 带动高速旋转的填充物17，而该填充物17中心设有一与该吸收剂入口连通的液体分布器18。空气泵2将空气自该空气入口 12打入外壳11内。吸收剂储槽3则用以储存自该 吸收剂出口 13流出的吸收剂。抽水泵4将吸收剂储槽3中的吸收剂自吸收剂入口 15打入 外壳11内。实际操作过程中，吸收剂自吸收剂入口 15经管线末端的液体分布器18而送入填 充物17的中心；而空气自空气入口 12经填充物17而进入中心；吸收剂与空气在填充物17 的中心交汇以进行化学吸收程序，将空气中的二氧化碳吸收，并使剩余气体自该空气出口 15排出，而吸收二氧化碳的吸收剂回流至该吸收剂储槽3中。本发明中的旋转填充床1可以是逆流式旋转填充床，也可以是错流式旋转填充 床。表1为本发明中以逆流式旋转填充床实际操作的规格及操作范围表1逆流式旋转填充床的规格及操作
权利要求
1.一种空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于包括一旋转填充床，具有一密封外壳，该外壳上设有一空气入口及一吸收剂出口，且顶面中 心设有一空气出口及一吸收剂入口，而内部设有一以一马达带高速旋转的填充物，而该填 充物中心设有一与该吸收剂入口连通的液体分布器；空气泵，将空气自该空气入口打入该外壳内；一吸收剂储槽，用以储存自该吸收剂出口流出的吸收剂；及一抽水泵，将该吸收剂储槽中的吸收剂自该吸收剂入口打入该外壳内。
2.根据权利要求1所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述吸收剂选自由 醇胺溶液、强碱溶液及弱碱溶液所构成的族群。
3.根据权利要求2所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述醇胺溶液选自 由一级醇胺、二级醇胺、三级醇胺、立体障碍醇胺及其混合所构成的族群。
4.根据权利要求2所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述强碱溶液选自 由氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化锂所构成的族群。
5.根据权利要求2所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述弱碱溶液为氨水。
6.根据权利要求2所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述吸收剂添加有 增加吸收二氧化碳速率的活化剂。
7.根据权利要求6所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述活化剂选自以 无机活性剂及有机活性剂所构成的族群。
8.根据权利要求7所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述无机活性剂选 自以砷酸盐、硼酸盐和磷酸盐所构成的族群。
9.根据权利要求7所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述有机活性剂选 自以有机胺和醛、酮类有机物所构成的族群。
10.根据权利要求1所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述旋转填充床为 逆流式旋转填充床。
11.根据权利要求10所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述旋转填充床 的填充物内半径为2. Ocm,外半径为8. Ocm,轴向高度为2. 9cm,液体分布器孔洞数为8孔，吸 收剂入口浓度为0. 2 10mol/L，流量为0. 1 10L/mim，马达转速为500 3000rpm，及空 气流量为10 100L/mim。
12.根据权利要求1所述的空气中二氧化碳吸收装置，其特征在于，所述旋转填充床为 错流式旋转填充床。
全文摘要
一种空气中二氧化碳吸收装置，主要由旋转填充床、空气泵、吸收剂储槽及抽水泵构成。此旋转填充床具有一密封外壳，该外壳上设有一空气入口及一吸收剂出口，且顶面中心设有一空气出口及一吸收剂入口，而内部设有一以马达带动高速旋转的填充物，该填充物中心设有与该吸收剂入口连通的液体分布器。空气泵将空气自该空气入口打入外壳内。吸收剂自吸收剂入口经管线末端的液体分布器送入填充物的中心；空气自空气入口经填充物而进入中心；吸收剂经高速旋转于100G以上的超重场受离心力喷射而出与空气中的二氧化碳于填充物的中心交汇，以进行化学吸收程序，将空气中的二氧化碳吸收，并使剩余气体自空气出口排出，而吸收二氧化碳的吸收剂回收至吸收剂储槽中。
文档编号B01D53/18GK101992006SQ20091030542
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者杨显铭, 陈咏文 申请人:杨显铭;吴蕊华