[發明專利]一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置及其操作方法

在審

• 申請號: 202010431517.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111690946A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 周屈蘭;朱建軍;徐德全;黃少軒;王梓程;李娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;C25B9/08;C25B9/04;C07C29/76;C07C31/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，其特征在于，包括：CO₂捕集器(1)、CO₂解吸裝置(2)、CO₂催化轉化裝置(8)和甲醇膜分離裝置(9)；

所述CO₂捕集器(1)設置有富液出口(106)和貧液入口；

所述CO₂解吸裝置(2)設置有富液入口、堿液入口和堿液出口；其中，所述CO₂解吸裝置(2)設置有CO₂分離膜(204)，用于從富液中分離出CO₂；

所述CO₂催化轉化裝置(8)設置有第一進料口(801)、負電極(802)、質子交換膜(803)、正電極(807)、平衡口(806)和產物出口(805)；其中，所述質子交換膜(803)用于在陰極和陽極之間傳遞氫離子；

所述甲醇膜分離裝置(9)設置有第二進料口(901)、甲醇分離膜(902)、未透出口(904)和蒸汽出口(905)；其中，所述甲醇分離膜用于分離甲醇水溶液；

其中，所述CO₂捕集器(1)的富液出口(106)通過富液傳輸管道(3)與所述CO₂解吸裝置(2)的富液入口相連通；所述CO₂解吸裝置(2)的堿液出口通過第一管路(11)與所述CO₂催化轉化裝置(8)設置的第一進料口(801)相連通；所述CO₂催化轉化裝置(8)的產物出口(805)通過產物輸送管路與所述甲醇膜分離裝置(9)的第二進料口(901)相連通。

2.根據權利要求1所述的一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，其特征在于，所述甲醇膜分離裝置(9)的未透出口(904)通過第二管路與所述CO₂催化轉化裝置(8)的第一進料口(801)相連通；

所述CO₂解吸裝置(2)設置有貧液出口，所述貧液出口通過貧液傳輸管路(4)與CO₂捕集器(1)的貧液入口相連通；

所述第一管路(11)設置有閥門(6)，用于控制通入催化轉化裝置(8)的堿液流量，平衡CO₂捕集和催化轉化兩過程之間的速率差。

3.根據權利要求1所述的一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，其特征在于，還包括：冷凝器(10)；

所述甲醇膜分離裝置(9)的蒸汽出口(905)與所述冷凝器(10)的入口相連通；

所述冷凝器(10)設置有甲醇出口，用于輸出甲醇。

4.根據權利要求1所述的一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，其特征在于，所述CO₂捕集器(1)包括：雙曲線型CO₂捕集塔(101)、抽氣裝置(102)、貧液池(103)、捕集填料(105)、富液出口(106)和加壓噴頭(108)；

雙曲線型CO₂捕集塔(101)的外壁設置有太陽能吸收涂層，用于吸收太陽能加熱塔內的氣體；

雙曲線型CO₂捕集塔(101)的頂部設置有抽氣裝置(102)，底部設置有富液出口(106)；

抽氣裝置(102)和富液出口(106)之間，從上到下依次設置有貧液池(103)和捕集填料(105)；

貧液池(103)設置有若干個出口，出口處設置有加壓噴頭(108)；貧液池(103)的入口設置有貧液傳輸管道(4)，用于與外部連通。

5.根據權利要求4所述的一種間歇式二氧化碳捕集與轉化耦合的裝置，其特征在于，貧液傳輸管道(4)設置有節流閥(104)；捕集填料(105)為多層捕集填料，各層捕集填料(105)之間采用桁架結構支撐。