[發(fā)明專利]脫除二氧化碳中雜質氣體的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310005870.3
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103011162A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 金向華;孫猛;李荷慶
• 申請（專利權）人: 徐州金宏二氧化碳科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: C01B31/20
• 分類號: C01B31/20
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周新亞

技術領域

本發(fā)明涉及一種脫除二氧化碳中雜質氣體的方法。特別涉及一種利用光催化材料一次性脫除二氧化碳中大部分雜質氣體的方法。

背景技術

二氧化碳是一種寶貴的資源，可以被廣泛地應用于多種領域：化學合成工業(yè)、機械保護焊接、金屬鑄造加工、農(nóng)業(yè)施肥、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、石油開采、消防滅火、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)都需要大量二氧化碳。我國二氧化碳的來源非常豐富，但由于回收二氧化碳的措施不利，每年回收再利用的二氧化碳還不足排放量的2％，世界范圍內每年排放到大氣中的二氧化碳大約有200億噸左右，既造成了大氣的污染，形成可怕的溫室效應，又浪費了寶貴的資源。

所以二氧化碳的回收再利用不僅可以減少二氧化碳的制造，還可以減少大氣中的二氧化碳，最終起到降低大氣污染的作用。而目前二氧化碳的回收主要采用的方法有吸收法、變壓吸收法、膜分離法、低溫精餾法、催化燃燒法。

而對于廢氣中二氧化碳含量較大的情況，一般用催化燃燒法來回收，但是催化燃燒法首先要建一套深冷空分法生產(chǎn)液氧的裝置，把純氧加入到已經(jīng)有96%純度的二氧化碳中，與之混合，然后全部氣體加熱到350℃，進入催化燃燒器中，靠過量氧氣作用把少量有機雜質燒掉（沒有過量氧氣就不能把雜質燃燒到ppm級）。生成的全部氣體再降溫到20℃左右，穩(wěn)壓后進入壓縮機中增壓，經(jīng)過分子篩干燥脫水，吸附除雜質，再經(jīng)過液化后進入精餾塔中脫除加入的過量氧氣，塔底可以得到液體二氧化碳產(chǎn)品。

可見催化燃燒法在流程前部要用一套液氧生產(chǎn)裝置和燃燒加熱降溫系統(tǒng)，前期投入成本大，而且工藝復雜，運行成本高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服背景技術關于二氧化碳回收技術的缺點，提供一種利用紫外光照射光催化材料降解二氧化碳氣體中大部分雜質氣體的方法。

本發(fā)明紫外線燈管和負載光催化材料去除雜質氣體的原理為：二氧化碳和氧化鋅是n型半導體材料,即在價帶和導帶之間存在一個禁帶。當光子能量高于光催化材料吸收閾值的光照射時,?光催化材料的價帶電子發(fā)生帶間躍遷,即從價帶躍遷到導帶,從而產(chǎn)生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負離子,而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負離子和氫氧自由基具有很強的氧化性,能將二氧化碳中含有的幾乎所有雜質氣體去除。

本發(fā)明的技術方案是：一種脫除二氧化碳中雜質氣體的裝置，包括精餾塔，精餾塔通過管道連接有一矩形裝置，該矩形裝置內部上方設有紫外線燈管，下方設有負載光催化材料的基底。所述的光催化材料為二氧化鈦或者氧化鋅或者為Fe、Co、Cr、Ni、Mo、Cu、Pb、W對這兩種材料進行摻雜的復合物。

一種脫除二氧化碳中雜質氣體的方法，本方法包括以下步驟：

1）、先將光催化材料制備于脫除二氧化碳中雜質氣體裝置中的負載光催化材料的基底上；

2）、打開的紫外線燈，照射光催化材料；

3）、開啟閥門使得二氧化碳通過矩形裝置；

4）、經(jīng)過矩形裝置后，可以去除一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、總硫（除二氧化硫外，以硫外）、碳氫化合物、苯、甲醇、乙醇、乙醛、其它含氧有機物、油脂、氨、磷化氫等雜質氣體，催化后生成的氧氣、氮氣、氫氣，再進入精餾塔進行進一步去除；

5）、此時從精餾塔排出的氣體為純度較高的二氧化碳；

本發(fā)明的有益效果是：光催化材料及由此形成的光催化系統(tǒng)具有較低的成本，工藝簡單，能耗低，可以同時去除二氧化碳中含有的幾乎所有雜質氣體，本發(fā)明為制備食品級液體二氧化碳添加劑和其它用途的高純度二氧化碳關鍵技術，具有廣闊的應用前景。而本專利中的方法，只利用光催化系統(tǒng)即可完成大部分雜質氣體的降解，然后再通入精餾塔中完成氧氣、氮氣等輕組分的去除。所以流程比催化燃燒法簡單一倍，另外，沒有了液氧生產(chǎn)和燃燒加熱降溫的流程，能耗也極大的降低了。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

其中：1、矩形裝置，2、負載光催化材料的基底，3、紫外燈管，4、光催化材料，5、二氧化碳氣體的通道，6、連接管，7、精餾塔。

具體實施方式

本實施例為一種脫除二氧化碳中雜質氣體的裝置，它包括矩形裝置1，精餾塔7，所述矩形裝置1內部上方設有紫外線燈管4，下方設有負載光催化材料的基底2，所述精餾塔7通過連接管6與矩形裝置1連接。