[實用新型]一種二氧化碳分離裝置

有效

• 申請號: 201520003752.3
• 申請日: 2015-01-06
• 公開（公告）號: CN204522701U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 李麗君;史本兵;張業廣;別正威;賈煜晨;王濟陽;邵童瑩;王俊龍
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C01B31/20
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型涉及一種氣體分離裝置，尤其涉及一種二氧化碳分離裝置。

背景技術

目前二氧化碳的的分離主要采用吸收和再生的方法，這種方法造成能耗較高，連續性差，需要重復設置吸收液。

與其他分離技術比較，膜分離技術能耗交底，操作簡單，連續性強。

二氧化碳的分子動力學直徑為0.33nm，氮氣的分子動力學直徑為0.364nm，氧氣分子動力學直徑為0.346nm。

實用新型內容

????本實用新型要解決的技術問題是提供一種二氧化碳分離裝置，利用特制的分離膜對混合氣體中的二氧化碳進行分離，操作簡單，連續性強，能耗低，具有高效的傳質速率和分離效率。

????為了實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：一種二氧化碳分離裝置，包括相互連通并整體呈十字形連接在一起的活塞筒、分離筒、進氣筒和排氣筒；所述活塞筒內套設有配套的活塞，活塞外端連接有驅動裝置；所述分離筒內設置有二氧化碳分離膜、膜支架和單向閥，分離筒的出口連接有第一搜集裝置；所述進氣筒內設置有第一電磁閥；所述排氣筒內設置有第二電磁閥，排氣筒的出口連接有第二搜集裝置。

作為本實用新型的一種優選技術方案，所述驅動裝置包括連接在所述活塞外端的曲柄、連接曲柄外端的轉盤以及與轉盤軸接的調速電機。

作為本實用新型的一種優選技術方案，所述活塞筒和所述分離筒相對設置，所述進氣筒和排氣筒相對設置，活塞筒的直徑、分離筒的直徑、進氣筒的直徑和排氣筒的直徑均相同，所述第二電磁閥設置在排氣筒的最前端。

作為本實用新型的一種優選技術方案，所述二氧化碳分離膜的膜基質采用聚酰亞胺（PEI）并以金屬有機骨架結構材料（MOFs）為填充材料，二氧化碳分離膜的孔徑大于二氧化碳的分子動力學直徑（0.33nm）并小于氧氣的分子動力學直徑（0.346nm）。???

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型利用特制的分離膜對混合氣體中的二氧化碳進行分離，操作簡單，連續性強，能耗低，具有高效的傳質速率和分離效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的剖視圖。

圖中：1、活塞筒??2、分離筒??3、進氣筒??4、排氣筒??5、活塞??6、曲柄??7、轉盤??8、二氧化碳分離膜??9、膜支架??10、第一搜集裝置??11、?第一電磁閥??12、第二電磁閥??13、第二搜集裝置??14、單向閥。

具體實施方式

參看附圖，本實用新型一個具體實施方式的結構中相互連通并整體呈十字形連接在一起的活塞筒1、分離筒2、進氣筒3和排氣筒4；所述活塞筒1內套設有配套的活塞5，活塞5外端連接有驅動裝置；所述分離筒2內設置有二氧化碳分離膜8、膜支架9和單向閥14，分離筒2的出口連接有第一搜集裝置10；所述進氣筒3內設置有第一電磁閥11；所述排氣筒4內設置有第二電磁閥12，排氣筒4的出口連接有第二搜集裝置13。

所述驅動裝置包括連接在所述活塞5外端的曲柄6、連接曲柄6外端的轉盤7以及與轉盤7軸接的調速電機。

所述活塞筒1和所述分離筒2相對設置，所述進氣筒3和排氣筒4相對設置，活塞筒1的直徑、分離筒2的直徑、進氣筒3的直徑和排氣筒4的直徑均相同，所述第二電磁閥12設置在排氣筒的最前端。

所述二氧化碳分離膜的膜基質采用聚酰亞胺（PEI）并以金屬有機骨架結構材料（MOFs）為填充材料，二氧化碳分離膜的孔徑大于二氧化碳的分子動力學直徑（0.33nm）并小于氧氣的分子動力學直徑（0.346nm）。根據二氧化碳的分子特點進行針對性設計出的二氧化碳分離膜8，具有較高的分離效率。

本實用新型的工作原理是：本實用新型主要是依據分子動力學直徑的差別和溶解擴散原理來分離混合氣體，混合氣體中的二氧化碳在混合氣體中水蒸氣的作用下能形成碳酸，進而與膜基質聚酰亞胺（PEI）中所含有的氨基進行傳遞，最終透過二氧化碳分離膜8。

本實用新型主要用于從含有二氧化碳、氮氣和氧氣的混合氣體中分離二氧化碳；驅動原理是調速電機帶動轉盤7轉動，曲柄6被轉盤7驅動，繼而引起活塞5的往復運動；分離過程分為進氣、分離和排氣三個階段，具體過程如下：

首先是進氣階段：此時第一電磁閥11打開，第二電磁閥12關閉，活塞5回縮，混合氣體從進氣筒3吸入。