一种二氧化碳分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种二氧化碳分离装置。


背景技术：

2.欧盟于2019年达成的绿色协定呼吁，截至2050年要将欧盟的温室气体净排放量降低至零。这需要借助革命性的技术来从废气及其他气体混合物中分离、收集二氧化碳，以避免其进入大气。将二氧化碳储存起来，或者利用它作为反应原材料，可以减少这种温室气体进入大气。那么首先就是找到能有效分离工业废气中二氧化碳的方法。薄膜分离法是现在的主流。除了处理废气以外，二氧化碳分离在很多技术流程中都非常重要。为了制备高品质的天然气、沼气，二氧化碳作为一种破坏性的酸性杂质，必须被提前分离出来。此外，在一些诸如制备合成气体的平衡反应中，分离二氧化碳还能使整个反应趋于稳定。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种二氧化碳分离装置，通过倾斜设置的装置本体或倾斜设置的二氧化碳分离膜，利用二氧化碳本身的比重大于甲烷及空气，减少整个分离过程需要的能耗，还充分利用这一特征又方便分离后的回收收集。
4.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种二氧化碳分离装置，包括与水平面倾斜设置的装置本体或设置在装置本体内与水平面倾斜设置的二氧化碳分离膜，装置本体的低处底端连通有用于回收分离出的二氧化碳收集结构。
5.进一步的技术方案是，装置本体呈圆管状且装置本体的旋转轴线与水平面设有一倾斜夹角，夹角大小小于等于90
°
。若夹角等于90
°
，则装置本体呈竖直布置，也可以充分利用二氧化碳比重重而减少分离的动力需求，减少分离能耗，本实用新型适用于已经经过初步处理(分离)的混合气体或者主要是甲烷与二氧化碳的混合气体的分离。这些气体混合物可以是工厂中排放的废气，也可以是天然气或沼气。本实用新型可以将工业废气、空气或沼气中的二氧化碳精准分离出来并实现再利用。
6.进一步的技术方案是，装置本体的高处端部连通有混合气体进气管，进气管上设置启闭阀，装置本体内设有与其旋转轴线垂直设置的二氧化碳分离膜结构。
7.进一步的技术方案为，二氧化碳分离膜结构包括转动设置在装置本体内壁上的圆框以及固定设置在圆框上的二氧化碳分离膜；圆框上设有一个用于表示圆框是否转动过的标识层；所述二氧化碳分离膜采用聚醚砜膜或聚酰亚胺膜。聚醚砜膜，聚酰亚胺薄膜等可以实现对co2和ch4的分离。圆框转动设置可以实现在分离工作一段时间后将分离膜的上下部分调换，因为二氧化碳比重比较重，分离时主要膜的下半部分使用较多，为保证长期的有效分离效果，定期转动圆框实现分离膜上下损耗接近，节约成本，延长膜的更换周期。
8.进一步的技术方案为，装置本体外侧壁上固定设有振动电机，装置本体内设有位于位于二氧化碳分离膜过滤侧的二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器与设置在装置
本体外的控制器电连接，控制器与启闭阀电连接。振动电机需要设置震动频率，选择合适的振动频率可以实现适当上下分离混合气体中的大比重的二氧化碳以及小比重的甲烷分别向下和向上移动，实现过分离膜前就适当分离，加快分离速度，而二氧化碳浓度传感器的设置则可以在分离膜的过滤侧充满二氧化碳后停止进气与震动，减少能耗。
9.进一步的技术方案为，二氧化碳收集结构包括与装置本体连通的收集管，收集管上设置启闭阀，收集管的另一端连接二氧化碳收集瓶，收集瓶内设有二氧化碳浓度传感器。采用最简单的向上排空法收集二氧化碳，收集瓶收集二氧化碳，收集瓶外也设置控制器，当二氧化碳浓度传感器探测到设定浓度后，控制器控制收集管上的启闭阀关闭，这一瓶收集瓶就收集满二氧化碳再换个收集瓶收集用于回收利用。
10.进一步的技术方案为，二氧化碳分离膜结构包括若干块平行设置的玻璃片，相邻玻璃片之间设有有机分子填充层，有机分子填充层内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器与设置在装置本体外的控制器电连接，控制器与进气管上的启闭阀电连接；有机分子填充层上连通有二氧化碳收集管，收集管上设置启闭阀，收集管的另一端连接二氧化碳收集瓶，收集瓶内设有二氧化碳浓度传感器。采用最简单的向上排空法收集二氧化碳，收集瓶收集二氧化碳，收集瓶外也设置控制器，当二氧化碳浓度传感器探测到设定浓度后，控制器控制收集管上的启闭阀关闭，这一瓶收集瓶就收集满二氧化碳再换个收集瓶收集用于回收利用。这一方案中由数百个独立的玻璃平面组成的粘土矿物。仅一纳米厚度的玻璃薄片被精准地一层层堆叠起来，每两层玻璃平面之间填充着有机分子。通过合理设计其形状和化学属性，使这种材料中的空穴数量达到最优水平以便收集二氧化碳。只有二氧化碳分子能够进到材料的空穴中并被储存起来，而甲烷、氮气和其他气体组分则因为分子尺寸原因而留在外面。借助分子筛效应增强材料对二氧化碳的选择作用，以便从混合气体中连续、有选择性地、高效地分离出二氧化碳。
11.本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型可以将工业废气、空气或沼气中的二氧化碳精准分离出来并实现再利用；通过倾斜设置的装置本体或倾斜设置的二氧化碳分离膜，利用二氧化碳本身的比重大于甲烷及空气，减少整个分离过程需要的能耗，还充分利用这一特征又方便分离后的回收收集。
12.圆框转动设置可以实现在分离工作一段时间后将分离膜的上下部分调换，因为二氧化碳比重比较重，分离时主要膜的下半部分使用较多，为保证长期的有效分离效果，定期转动圆框实现分离膜上下损耗接近，节约成本，延长膜的更换周期。
13.振动电机需要设置震动频率，选择合适的振动频率可以实现适当上下分离混合气体中的大比重的二氧化碳以及小比重的甲烷分别向下和向上移动，实现过分离膜前就适当分离，加快分离速度，而二氧化碳浓度传感器的设置则可以在分离膜的过滤侧充满二氧化碳后停止进气与震动，减少能耗。
14.采用最简单的向上排空法收集二氧化碳，收集瓶收集二氧化碳，收集瓶外也设置控制器，当二氧化碳浓度传感器探测到设定浓度后，控制器控制收集管上的启闭阀关闭，这一瓶收集瓶就收集满二氧化碳再换个收集瓶收集用于回收利用。
附图说明
15.图1是本实用新型一种二氧化碳分离装置实施例一的示意图；
16.图2是图1中二氧化碳分离膜结构的示意图；
17.图3本实用新型实施例二的示意图；
18.图4是图3中二氧化碳分离膜结构的侧视图。
19.图中：1、装置本体；2、二氧化碳分离膜；3、进气管；4、启闭阀；5、圆框；6、标识层；7、振动电机；8、二氧化碳浓度传感器；9、控制器；10、收集管；11、收集瓶；12、玻璃片；13、有机分子填充层。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
21.实施例一：
22.如图1至图2所示，本实用新型是一种二氧化碳分离装置，包括与水平面倾斜设置的装置本体1或设置在装置本体1内与水平面倾斜设置的二氧化碳分离膜2，装置本体1的低处底端连通有用于回收分离出的二氧化碳收集结构。装置本体1呈圆管状且装置本体1的旋转轴线与水平面设有一倾斜夹角，夹角大小小于90
°
。装置本体1的高处端部连通有混合气体进气管3，进气管3上设置启闭阀4，装置本体1内设有与其旋转轴线垂直设置的二氧化碳分离膜2结构。二氧化碳分离膜2结构包括转动设置在装置本体1内壁上的圆框5以及固定设置在圆框5上的二氧化碳分离膜2；圆框5上设有一个用于表示圆框5是否转动过的标识层6；所述二氧化碳分离膜2采用聚醚砜膜或聚酰亚胺膜。装置本体1外侧壁上固定设有振动电机7，装置本体1内设有位于位于二氧化碳分离膜2过滤侧的二氧化碳浓度传感器8，二氧化碳浓度传感器8与设置在装置本体1外的控制器9电连接，控制器9与启闭阀4电连接。二氧化碳收集结构包括与装置本体1连通的收集管10，收集管10上设置启闭阀4，收集管10的另一端连接二氧化碳收集瓶11，收集瓶11内设有二氧化碳浓度传感器8。
23.实施例二：
24.与实施例一的不同在于，如图3至图4所示，二氧化碳分离膜结构包括若干块平行设置的玻璃片12，相邻玻璃片12之间设有有机分子填充层13，有机分子填充层13内设有二氧化碳浓度传感器8，二氧化碳浓度传感器8与设置在装置本体1外的控制器9电连接，控制器9与进气管3上的启闭阀4电连接；有机分子填充层13上连通有二氧化碳收集管10，收集管10上设置启闭阀4，收集管10的另一端连接二氧化碳收集瓶11，收集瓶11内设有二氧化碳浓度传感器8。
25.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种二氧化碳分离装置，其特征在于，包括与水平面倾斜设置的装置本体或设置在装置本体内与水平面倾斜设置的二氧化碳分离膜，装置本体的低处底端连通有用于回收分离出的二氧化碳收集结构。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述装置本体呈圆管状且装置本体的旋转轴线与水平面设有一倾斜夹角，夹角大小小于等于90
°
。3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述装置本体的高处端部连通有混合气体进气管，进气管上设置启闭阀，装置本体内设有与其旋转轴线垂直设置的二氧化碳分离膜结构。4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述二氧化碳分离膜结构包括转动设置在装置本体内壁上的圆框以及固定设置在圆框上的二氧化碳分离膜；圆框上设有一个用于表示圆框是否转动过的标识层；所述二氧化碳分离膜采用聚醚砜膜或聚酰亚胺膜。5.根据权利要求3或4所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述装置本体外侧壁上固定设有振动电机，装置本体内设有位于二氧化碳分离膜过滤侧的二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器与设置在装置本体外的控制器电连接，控制器与启闭阀电连接。6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述二氧化碳收集结构包括与装置本体连通的收集管，收集管上设置启闭阀，收集管的另一端连接二氧化碳收集瓶，收集瓶内设有二氧化碳浓度传感器。7.根据权利要求3所述的一种二氧化碳分离装置，其特征在于，所述二氧化碳分离膜结构包括若干块平行设置的玻璃片，相邻玻璃片之间设有有机分子填充层，有机分子填充层内设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器与设置在装置本体外的控制器电连接，控制器与进气管上的启闭阀电连接；有机分子填充层上连通有二氧化碳收集管，收集管上设置启闭阀，收集管的另一端连接二氧化碳收集瓶，收集瓶内设有二氧化碳浓度传感器。

技术总结
本实用新型公开了一种二氧化碳分离装置，包括与水平面倾斜设置的装置本体或设置在装置本体内与水平面倾斜设置的二氧化碳分离膜，装置本体的低处底端连通有用于回收分离出的二氧化碳收集结构。本实用新型通过倾斜设置的装置本体或倾斜设置的二氧化碳分离膜，利用二氧化碳本身的比重大于甲烷及空气，减少整个分离过程需要的能耗，还充分利用这一特征又方便分离后的回收收集。分离后的回收收集。分离后的回收收集。


技术研发人员：谢晓峰
受保护的技术使用者：江苏安纳泰环保科技有限公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/3/8