[發明專利]一種用于從混合氣中吸收分離酸性氣體的耦合膜分離裝置

在審

• 申請號: 202110653666.7
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113350977A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 賁國勛;湯志剛;郭棟;劉雨冰;周夢月;王濤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;B01D53/14;B01D53/22;B01D53/78;B01D53/40;B01D53/96;B01D53/68;B01D53/60;B01D53/62;B01D53/56;B01D53/52;B01D53/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李全旺

1.一種用于從混合氣中吸收分離酸性氣體的耦合膜分離裝置，其特征在，所述耦合膜分離裝置將氣體的吸收和解吸整合于一套系統中，包括吸收部分和解吸部分，作業時，包含酸性氣體的混合氣進入吸收部分并與不斷循環的吸收劑的水溶液接觸，混合氣體的酸性氣體溶解于吸收劑中形成富液，其它惰性氣體通過吸收部分后排出；吸收酸性氣體后的富液進入解吸部分，再生得到能夠重復使用的吸收劑貧液和酸性氣體，其中吸收劑貧液返回吸收部分中循環使用，酸性氣體收集后進行后續利用。

2.根據權利要求1所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述吸收劑為復配離子液體的無機吸收劑的水溶液，其中，無機吸收劑的濃度范圍為0-20％wt，離子液體的濃度范圍為0-10％wt。

3.根據權利要求2所述的耦合膜分離裝置，其特征在，無機吸收劑為鈉的堿或碳酸鹽溶液、鈉的堿和碳酸鹽的復合溶液、鉀的堿或碳酸鹽溶液、鉀的堿和碳酸鹽的復合溶液、銫的堿或碳酸鹽溶液或者銫的堿和碳酸鹽的復合溶液；離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽或者四甲基銨甘氨酸。

4.根據權利要求1所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述吸收部分采用吸收膜接觸器，所述吸收膜接觸器采用板式膜、卷式膜或者中空纖維膜，其中，

板式膜有效層厚度為10-200微米，材料為無機材料或者有機材料；

卷式膜為板式膜的結構優化，有效層厚度為10-200微米；

中空纖維膜的膜絲材料為聚丙烯或者聚醚砜或者聚偏氟乙烯或者氧化鋁陶瓷，膜絲尺寸為內徑0.2-1微米，外徑0.4-2微米，膜絲以聚丙烯酸進行表面改性。

5.根據權利要求1所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述解吸部分采用解吸膜接觸器，解吸膜接觸器為雙極膜電滲析器，所述雙極膜電滲析器采用含有陽離子交換膜的兩隔室雙極膜，或者含有陰離子交換膜的兩隔室雙極膜，或者同時含有陽離子交換膜和陰離子交換膜的三隔室雙極膜。

6.根據權利要求5所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述雙極膜電滲析器的膜器包括電極板、端板、雙極膜、陰和或陽離子交換膜、隔板和隔網，其中電極板為鈦凃釕銥涂料電極板，端板為有機玻璃材料，雙極膜和陰和或陽離子交換膜基膜材料采用聚乙烯、聚四氟乙烯或者聚乙烯醇，隔板和隔網材料為聚丙烯。

7.根據權利要求1所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述耦合膜分離裝置分離的酸性氣體為二氧化碳、二氧化硫、硫化氫或者四氧化二氮。

8.根據權利要求1所述的耦合膜分離裝置，其特征在，所述耦合膜分離裝置還包括吸收劑循環泵，以及一體化的物料罐與吸收劑罐，在所述吸收劑循環泵的作用下，所述耦合膜分離裝置中物料循環量為40L/h。