[發明專利]連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑、裝置及方法

有效

• 申請號: 201710252582.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106914121B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 尹小林
• 申請（專利權）人: 長沙紫宸科技開發有限公司
• 主分類號: B01D53/79
• 分類號: B01D53/79;B01D53/62;B01D53/96
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 陸僖;寧星耀

1.一種連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑，其特征在于，包含以下原料：雜環化合物、四級銨鹽、有機硅表面活性劑和碳酸酯化合物；

所述各原料的重量份為雜環化合物30～60份、四級銨鹽30～60份、有機硅表面活性劑1～9份和碳酸酯化合物1～9份。

2.根據權利要求1所述連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑，其特征在于：所述雜環化合物為磺化三聚氰胺、異煙酸、1,3-二氧五環、糠醇、四氫糠醇、四氫呋喃或2-甲基四氫呋喃中的一種或幾種；所述四級銨鹽為氯化芐基三乙基銨、硫酸氫四丁基銨、四丁基氫氧化銨、四丁基溴化銨、四丁基氟化銨、四乙基氟化銨或矮壯素中的一種或幾種；所述有機硅表面活性劑為陰離子型、陽離子型、非離子型或兩性離子型有機硅表面活性劑；所述碳酸酯化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯或碳酸二甲酯中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑，其特征在于：所述有機硅表面活性劑為硅酮表面活性劑、聚乙氧基聚三硅氧烷、聚環醚改性聚三甲基硅氧烷、氯化（r-三乙氧基硅丙基）二甲基十二烷基銨或烷氧基改性三硅氧烷表面活性劑中的一種或幾種。

4.一種用于權利要求1～3之一所述原位循環水合物促進劑連續分離二氧化碳的裝置，其特征在于：所述裝置為結構相同的雙塔或多塔式循環捕集塔；所述循環捕集塔由下至上均依次設有進布氣與排液裝置、冷/熱交換裝置、絲網大空間捕集-離釋床、霧化噴淋裝置、液氣分離裝置，所述循環捕集塔頂部還均設有富N₂排出管路、CO₂排出管路和溫壓感應裝置；所述富N₂排出管路上設有CO₂在線監測儀，所述CO₂排出管路上設有N₂、O₂在線監測儀；所述進布氣與排液裝置與霧化噴淋裝置相連，并可在不同循環捕集塔之間隨意切換。

5.根據權利要求4所述連續分離二氧化碳的裝置，其特征在于：所述絲網大空間捕集-離釋床或霧化噴淋裝置均為一至多級裝置。

6.一種用權利要求4或5所述裝置連續分離二氧化碳的方法，其特征在于：先將權利要求1～4之一所述連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑制成質量濃度為5～15%的水溶液；當捕集CO₂時，在煙氣氣體流動壓力為0.1013～1.0MPa，溫度為0～20℃下，使得煙氣與霧化后的連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑溶液相對逆向流動，于絲網大空間捕集-離釋床內，實現煙氣中CO₂的連續捕集；當離釋CO₂時，降低壓力至≤0.1013MPa，升溫至50～100℃，實現固化于絲網大空間捕集-離釋床內的固態結晶水合物原位崩解離釋脫除CO₂。

7.根據權利要求6所述連續分離二氧化碳的方法，其特征在于：所述雙塔或多塔式循環捕集塔通過交替進行CO₂的捕集或離釋程序，實現連續煙氣流中CO₂的連續捕集、分離。

8.根據權利要求7所述連續分離二氧化碳的方法，其特征在于，具體操作如下：

（1）啟動部分循環捕集塔的捕集程序，即將連續分離二氧化碳的原位循環水合物促進劑溶液通過霧化噴淋裝置循環霧化噴入循環捕集塔內的絲網大空間捕集-離釋床中，冷/熱交換裝置輸入冷能流體，關閉CO₂排出管路、開啟富N₂排出管路，將煙氣從循環捕集塔底部的進布氣與排液裝置連續鼓入，CO₂水合物晶體聚集在循環捕集塔內的絲網大空間捕集-離釋床內，選擇性捕集分離CO₂后剩下的富N₂氣流繼續向上經液氣分離裝置液氣分離，液體沿塔內壁流下，富N₂氣體從富N₂排出管路連續排出，直至富N₂排出管路中CO₂含量迅速上升；

（2）啟動其余循環捕集塔的捕集程序，操作如步驟（1）所述，同時，啟動已完成捕集程序的循環捕集塔進入離釋程序，即冷/熱交換裝置切換輸入熱能流體，排出已完成捕集程序的循環捕集塔內的余量富N₂后，關閉富N₂排出管路，開啟CO₂排出管路，以降壓和加熱方式，將步驟（1）中固化于絲網大空間捕集-離釋床內的固態結晶水合物受熱崩解離釋以脫除CO₂，脫除的CO₂氣流向上經液氣分離裝置實施氣液分離，液體沿塔內壁流下供捕集程序循環使用，CO₂氣體從CO₂排出管路連續排出經冷凝壓縮儲存，或送入下一級捕集塔進一步純化；

以此類推，交替進行。