[实用新型]基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于燃烧后烟气中CO₂捕集的装置。特别是涉及一种利用固 定化碳酸酐酶加快烟气中CO₂吸收的基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器。

背景技术

CO₂的捕集和封存技术可有效解决碳排放和温室效应问题，燃烧后烟气中CO₂的捕 集主要是通过物理和化学吸收法，但存在成本过高和能耗大等问题。碳酸酐酶能够将CO₂快 速催化转换成为HCO₃^-,反应速率可由6.2×10^-3s^-1提高到10⁶s^-1，是至今发现的最有效的CO₂水合酶催化剂。将烟气中的CO₂利用CA酶催化吸收分离出来，可有效促进CO₂的吸收，加快CO₂的捕集速率，是具有前景的CO₂捕集应用技术。酶在高温、强酸碱和有机溶剂等条件下易失 活，限制了其被广泛应用。固定化技术不仅可使酶易于分离，也利于酶稳定性的提高，且固 定化酶具有一定形状和机械强度，可装填于反应器中，便于连续生产。利用固定化碳酸酐酶 在反应器捕集燃烧后的CO₂主要存在的问题是：由于烟气中含有粉尘颗粒和SO₂等污染物，降 低固定化酶的活力，且阻碍CO₂在吸收液中的传质吸收；吸收液吸收烟气中CO₂的反应速率低 且能耗高；气液两相流动中，CO₂在反应器的流程短，不能充分与固定化酶接触，催化反应效 率低；为提高反应速率，反应器内布置磁力搅拌器，但增加了能耗且系统复杂；不能在线收 集有效的反应参数，反应过程控制不易控制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够解决燃烧后CO₂捕集存在的CO₂吸收速率低和能耗高等问题的基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反 应器，包括有底座、设置在底座上的透明的柱状反应腔体和盖在柱状反应腔体上端口的盖 板，所述底座上贯通的形成有用于向柱状反应腔体输入外部气体的进气孔，所述柱状反应 腔体的顶部侧壁上设置有吸收液进口，底部侧壁上设置有反应产物出口，所述柱状反应腔 体内的底部由下至上依次设置有用于对从进气孔进入的外部气体过滤的强氧化吸附膜和 多孔板，沿柱状反应腔体内的中心轴线上设置有有机玻璃棒，所述有机玻璃棒的上端连接 盖板，下端连接多孔板，所述柱状反应腔体内位于多孔板的上方通过有机玻璃棒设置有两 级以上用于对进入柱状反应腔体内的烟气进行催化反应的固定化酶载体结构，所述柱状反 应腔体内分别设置有压力传感器、pH电极、气体采样吸气管和气体采样回气管，所述盖板上 分别形成有用于贯穿压力传感器输出导线的压力信号输出孔，用于贯穿所述的pH电极输出 导线的pH电极输出孔，与所述的气体采样吸气管相连通的吸气孔，以及与所述气体采样回 气管相连通的回气孔。

所述的柱状反应腔体的外侧壁上设置有用于读取内部液位的刻度。

所述的柱状反应腔体的外侧还套有用于通过循环水控制柱状反应腔体内部温度 的水浴套筒，所述水浴套筒的上端侧壁上设置有出水口，下端侧壁上设置有进水口。

所述的柱状反应腔体内的底部设置有2层以上的强氧化吸附膜。

所述的固定化酶载体结构包括有多孔陶瓷体，所述多孔陶瓷体的孔内载有固定化 酶，在所述多孔陶瓷体的上端面和下端面上分别设置有用于防止多孔陶瓷体孔内的固定化 酶流失的上滤网和下滤网。

所述的固定化酶载体结构套在有机玻璃棒上，并通过设置在上滤网上端面上且套 在所述的有机玻璃棒上的上树脂环，以及设置在下滤网下端面上且套在所述的有机玻璃棒 上的下树脂环固定在所述机玻璃棒上。

所述的强氧化吸附膜和多孔板是通过套在所述有机玻璃棒上的树脂环进行固定。

所述的进气孔在所述的底座设置有2个，所述进气孔在位于柱状反应腔体的一端 形成渐扩的喇叭形结构。