[實用新型]二氧化碳捕集轉化一體化的裝置

有效

• 申請號: 201520013265.5
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN204412215U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 靳海波;劉鑫;王啟維;楊索和;何廣湘
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;C01B31/20;C07D317/36
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術領域

本實用新型屬于化學工程技術領域涉及到從天然氣、合成氣及煙道氣中吸收捕集并轉化CO₂的一種新的裝置。

背景技術

二氧化碳是地球上最主要的溫室氣體，減少二氧化碳的排放是當今各國政府及科學界的重大戰略課題。而同時二氧化碳也是分布最廣、儲量最豐富的碳資源，這就意味著人類在盡可能減少二氧化碳排放的同時，可以將其作為碳資源轉化成能源、材料和化工產品等。由此可見，無論從資源利用還是從環境保護的角度考慮，有關二氧化碳固定和化學轉化的研究與開發都具有重要意義。每年因人類活動而排放的二氧化碳大約為5.5Gt，而每年在工業上能被利用并轉化成化學品的二氧化碳卻只有110Mt，因此二氧化碳的綜合利用引起了廣泛的關注。實現二氧化碳資源化利用的方法很多，主要包括催化活化、電/光化學還原以及藻類吸收等。不過就目前的技術可行性角度考慮，其化學轉化和利用是最為便捷和最具工業化潛力的途徑。有機碳酸酯、脲、噁唑啉酮和喹唑啉二酮類化合物是重要的有機合成中間體并廣泛存在于藥物的功能結構中，因而成為二氧化碳化學轉化研究的首要目標。另一方面，環境友好的離子液體由于不易揮發、熱穩定性高、回收便捷以及具有良好的Lewis酸堿性質被廣泛用于二氧化碳的合成化學中。

近十幾年來，對于CO₂與環氧化物的環加成反應人們已經研發出大量的均相和多相催化劑。常見的均相催化劑有堿金屬鹽，有機磷化合物，有機堿，有機金屬化合物等。均相催化劑催化活性較高，但是需要通過減壓蒸餾的方式進行產物與催化劑的分離，該操作所需成本較高。常見的多相催化劑有聚合物納米顆粒，金屬氧化物，分子篩，負載型催化劑等。多相催化劑可以通過過濾操作即可實現與產物的分離，操作方法簡單，但是相對于均相催化劑來說，其活性較低，穩定性和/或重復使用性能較差，這些缺點限制了該類催化劑的應用。離子液體由于其不揮發，不易燃，循環使用性能好等性質吸引了人們的極大關注。與傳統離子液體相比，官能化離子液體則表現出一些獨特的性質，如：極性可調，粘度較低，對無機鹽有較高的溶解性，可固載性等。更重要的是，在CO₂與環氧化物的環加成制備環狀碳酸酯的反應中，官能化離子液體顯示出比傳統離子液體更高的催化活性。為了得到穩定的可重復使用的多相催化劑，人們常常將離子液體固載于SiO2，介孔材料以及聚合物等載體上。

實用新型內容

根據背景技術所述，本實用新型的目的在于提供一種用于從包含CO₂的混合氣體中捕集和轉化CO₂的裝置。

一種二氧化碳捕集轉化一體化裝置，包括：用于二氧化碳氣體吸收的吸收裝置（1），所述的吸收裝置（1）為鼓泡塔，在所述吸收裝置（1）的外部，有四個物料出入口，分別為混合氣體入口、富液出口、吸收劑入口、出去二氧化碳的混合氣體出口；所述富液出口連接著解吸裝置（2），所述的解吸裝置（2）為噴淋塔，在解吸裝置（2）的外部，也有四個物料出入口，分別為富液入口，吸收劑出口、CO₂氣體出口、CO₂與環氧化物氣體入口；所述CO₂氣體出口連接著反應裝置（3），所述反應裝置（3）為填料塔，在反應裝置（3）的外部，也有三個物料出入口，分別為CO₂氣體入口、產物出口、反應物殘余出口；各裝置間物料的動力輸送裝置是由泵提供。

所述吸收裝置（1）為鼓泡塔，但不限于鼓泡塔，也可以是其它用于氣體吸收的裝置。所述吸收裝置為塔狀結構，有四個物料出入口，分別為混合氣體入口、富液出口、吸收劑入口、除去二氧化碳的混合氣體出口，其中，混合入口和富液出口在裝置下部，吸收劑入口和除去二氧化碳的混合氣體出口在裝置上部。所述吸收裝置下部安裝有氣體分布器，以利于混合氣體分散，更有助于氣體吸收。

所述解吸裝置（2）為噴淋塔，但不限于噴淋塔，也可以是其它用于氣體解吸的裝置。所述的解吸裝置為噴淋塔，在解吸裝置的外部，也有四個物料出入口，分別為富液入口，吸收劑出口、CO₂氣體出口、CO₂與環氧化物氣體入口，其中富液入口和CO₂氣體出口在裝置上部，吸收劑出口和CO₂與環氧化物氣體入口在裝置下部。所述解吸裝置上部裝有液體分布器，下部裝有氣體分布器，以利于氣體和液體的充分分散，增大氣液接觸面積，利于解吸操作。所述反應裝置為填料塔，但不限于填料塔，也可以是其它用于氣液反應的裝置。