高效二氧化碳膜分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气体分离设备，具体地，涉及一种高效二氧化碳膜分离装置。
【背景技术】
[0002]随着全球气候变暖，气候问题已经成为严重威胁人类生存和发展的突出问题。二氧化碳(CO2)的过度排放已经被普遍认为是引起全球气候变暖的主要原因。在今后相当长的一段时间内，CO2减排及转化利用将在我国经济发展和科技发展战略中占有非常重要的地位。
[0003]CO2捕集和封存(CCS)技术是一项有望在较短时期内实现CO 2大幅减排目标的综合技术。其中0)2捕集是最为关键的步骤，工业捕集CO 2分为燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集三类。燃烧后捕集是指从燃烧排放的烟气(如火力发电厂的烟道气)中捕集或分离大部分的0)2气体(可达到80-90%)，适用于现有的大部分火力发电站。目前，二氧化碳的捕获和分离技术成本太高，也限制了该技术的广泛应用。因此开发低能耗，低成本的0)2捕集和分离新材料和新技术是降低CCS成本的关键。
[0004]从燃烧后的烟气中捕集和分离CO2与从天然气中吸附并分离0)2是两个密切相关的工业问题，技术上具有相似性，并且都具有非常重大的环境效益和经济效益。天然气是最清洁的化石能源，其燃烧后产生的SO2、氮氧化物和0)2都比煤和石油要少得多。随着近年来对天然气的需求量迅速增加，天然气的净化不仅仅是环境问题，更是天然气液化、运输和商业应用所涉及的关键技术问题。
[0005]目前工业上采用的CO2分离方法主要有物理、化学吸收法，固态吸附法，膜分离法等，各方法对应的装置又各有优缺点。物理、化学吸收法对应的装置对CO2吸收效果好，但成本较高；固态吸附法对应的装置工艺过程简单，能耗低，但需大量吸附剂，且需频繁更换，因此目前装置的自动化程度难以达到要求。膜分离法对应的装置操作简单，能耗低，但难以得到高纯度co2。因此研宄一种结构简单，对CO2分离效果好，能耗低，易在工业领域广泛应用的CO2分离装置在节能减排的大环境下很有实际意义。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种结构简单、0)2分离效果好、能耗低、易于在工业领域广泛应用的高效二氧化碳膜分离装置。
[0007]根据本实用新型提供的一种高效二氧化碳膜分离装置，包括进气口、出气口、第一集气口、第二集气口、多孔透气板、装置箱、第一密封板以及第二密封板；
[0008]第一密封板和第二密封板将装置箱内部空间分隔为空腔A、空腔B、空腔C ；
[0009]进气口、出气口分别设置在空腔B的两侧相对的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔B ;
[0010]第一集气口设置在空腔A的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔A ;
[0011]第二集气口设置在空腔C的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔C ;
[0012]多块正向放置的多孔透气板与多块反向放置的多孔透气板之间两两交替且交错设置；
[0013]正向放置的多孔透气板的前端位于空腔A内，后端位于空腔B内，以连通空腔A与空腔B ;
[0014]反向放置的多孔透气板的前端位于空腔C内，后端位于空腔B内，以连通空腔B与空腔C ;
[0015]多孔透气板安装于设置在空腔B内的透气板固定槽上；
[0016]多孔透气板位于空腔B内的表面设置有二氧化碳分离膜。
[0017]优选地，所述进气口、出气口、第一集气口、第二集气口均分别与不同的通气管连接；
[0018]正向放置的多孔透气板的后端与第二密封板位于空腔B侧的表面之间存在间隙；
[0019]反向放置的多孔透气板的后端与第一密封板位于空腔B侧的表面之间存在间隙；
[0020]多孔透气板壳采用透气钢板。
[0021 ] 优选地，还包括密封条或密封胶；
[0022]所述密封条或密封胶分别设置在所述装置箱的组装连接处、第一密封板与装置箱之间、第二密封板与装置箱之间，还设置在多孔透气板与第一密封板连接处、多孔透气板与第二密封板连接处。
[0023]优选地，连通空腔A与空腔B以及连通空腔B与空腔C的多孔透气板左右交错排列。
[0024]优选地，空腔A、空腔C分别位于空腔B的两侧。
[0025]优选地，二氧化碳分离膜完全覆盖多孔透气板暴露在空腔B内的部分。
[0026]优选地，二氧化碳分离膜采用液体支撑二氧化碳分离膜。
[0027]使用本实用新型分离0)2的过程为:待分离气体经所述进气口的短细孔管流入所述空腔B内，其中的二氧化碳通过所述二氧化碳分离膜进入所述多孔透气板，通过所述多孔透气板流经所述空腔A或所述空腔C，流入所述第一集气口或所述第二集气口的短细孔管，得到分离后的气体。其余气体流经所述空腔B以及所述出气口的短细孔管，得到尾气。
[0028]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0029]1、本装置采用多孔透气板及其左右交错排列的设计极大的提高了气体与二氧化碳分离膜的接触面积，从而提高了分离效率，缩短了分离时间。
[0030]2、二氧化碳分离膜采用一种液体支撑二氧化碳分离膜，对二氧化碳具有很高的选择性和多次吸脱附的稳定性，脱附相对容易，操作成本低。
【附图说明】
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0032]图1和图2为本实用新型高效二氧化碳膜分离装置的结构示意图。
[0033]图中:1为装置箱，2为进气口，3为出气口，4为第一集气口，5为第二集气口，6为第一密封板，7为第二密封板，8为多孔透气板，9为透气板固定槽，10为空腔A，11为空腔B，12为空腔C，13为正向放置的多孔透气板的前端，14为反向放置的多孔透气板的前端。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0035]如图1和图2所示，一种高效二氧化碳膜分离装置，包括装置箱1、进气口 2、出气口 3、第一集气口 4、第二集气口 5、第一密封板6、第二密封板7、多孔透气板8、透气板固定槽9。
[0036]进气口 2和出气口 3分别位于装置箱I的前表面和后表面，其上设置有用于通气的短细孔管。第一密封板6和第二密封板7分别通过螺纹连接嵌在装置箱I内。第一密封板6和第二密封板7及装置箱I从左至右分别形成空腔A、空腔B和空腔C。多块多孔透气板8中相邻者之间交错设置在空腔B内。空腔B内多孔透气板8表面设置二氧化碳分离膜。装置气密性依靠密封条或密封胶实现。具体地，多孔透气板8多块，两两左右交错固定在第一密封板6和第二密封板7之间，同时固定在透气板固定槽9和装置箱I上。其中正向放置的多孔透气板的前端稍稍露出一段在空腔A内，反向交错放置的多孔透气板的前端稍稍露出一段在空腔C内，另一端均不穿过第一密封板6和第二密封板7。在位于空腔B内的多孔透气板8表面设置有液体支撑二氧化碳分离膜(主要成分为多乙烯多胺与聚醚砜树脂)。待分离气体经进气口 2内的通气管流入空腔B内，其中的二氧化碳通过所述二氧化碳分离膜进入所述多孔透气板，通过所述多孔透气板流经所述空腔A或所述空腔C，流入所述第一集气口或所述第二集气口的短细孔管，得到分离后的气体。其余气体流经所述空腔B以及所述出气口的短细孔管，得到尾气。
[0037]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【主权项】
1.一种高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，包括进气口、出气口、第一集气口、第二集气口、多孔透气板、装置箱、第一密封板以及第二密封板； 第一密封板和第二密封板将装置箱内部空间分隔为空腔A、空腔B、空腔C ； 进气口、出气口分别设置在空腔B的两侧相对的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔B ; 第一集气口设置在空腔A的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔A ; 第二集气口设置在空腔C的腔壁上，以连通装置箱外部与空腔C ; 多块正向放置的多孔透气板与多块反向放置的多孔透气板之间两两交替且交错设置； 正向放置的多孔透气板的前端位于空腔A内，后端位于空腔B内，以连通空腔A与空腔B ； 反向放置的多孔透气板的前端位于空腔C内，后端位于空腔B内，以连通空腔B与空腔C； 多孔透气板安装于设置在空腔B内的透气板固定槽上； 多孔透气板位于空腔B内的表面设置有二氧化碳分离膜。
2.根据权利要求1所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，所述进气口、出气口、第一集气口、第二集气口均分别与不同的通气管连接； 正向放置的多孔透气板的后端与第二密封板位于空腔B侧的表面之间存在间隙； 反向放置的多孔透气板的后端与第一密封板位于空腔B侧的表面之间存在间隙； 多孔透气板壳采用透气钢板。
3.根据权利要求1所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，还包括密封条或密封胶； 所述密封条或密封胶分别设置在所述装置箱的组装连接处、第一密封板与装置箱之间、第二密封板与装置箱之间，还设置在多孔透气板与第一密封板连接处、多孔透气板与第二密封板连接处。
4.根据权利要求1所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，连通空腔A与空腔B以及连通空腔B与空腔C的多孔透气板左右交错排列。
5.根据权利要求1所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，空腔A、空腔C分别位于空腔B的两侧。
6.根据权利要求2所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，二氧化碳分离膜完全覆盖多孔透气板暴露在空腔B内的部分。
7.根据权利要求2所述的高效二氧化碳膜分离装置，其特征在于，二氧化碳分离膜采用液体支撑二氧化碳分离膜。
【专利摘要】本实用新型提供了一种高效二氧化碳膜分离装置，包括进气口、出气口、第一集气口、第二集气口、多孔透气板、装置箱、第一密封板以及第二密封板；装置箱内部空间分隔为空腔A、空腔B、空腔C；进气口、出气口分别设置在空腔B的两侧相对的腔壁上；第一集气口设置在空腔A的腔壁上；第二集气口设置在空腔C的腔壁上；多块正向、反向放置的多孔透气板之间两两交替且交错设置；多孔透气板位于空腔B内的表面设置有二氧化碳分离膜。本实用新型采用多孔透气板及其左右交错排列的设计极大的提高了气体与二氧化碳分离膜的接触面积，从而提高了分离效率，缩短了分离时间；二氧化碳分离膜采用液体支撑二氧化碳分离膜，脱附相对容易，操作成本低。
【IPC分类】B01D53-22
【公开号】CN204275776
【申请号】CN201420656858
【发明人】蒋峰景, 王希尧, 刘力恒, 尹逸轩, 王垚俣, 章俊良
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月5日