[实用新型]一种二氧化碳分离装置

说明书

本实用新型提供了一种二氧化碳分离装置，所述装置包括筒状主体、主体内部排布的分离膜管、简易捕集管、流动管等部件，通过将需要处理的副产气体导入主体内部，利用二氧化碳的分压差，通过多孔性高分子硅膜材质的分离膜管和流动管，能够轻松分离出二氧化碳，尤其是能从填埋气体和燃烧气体等产业设施及生产设施所产生的副产气体中分离和处理二氧化碳，实现二氧化碳气体的资源化利用，减少温室气体的排放；进一步的，利用设置在分离膜管和流动管内部的弹簧，能更好地确保分离膜管和流动管在真空泵产生压力的作用下也能保持原来的形态，使得二氧化碳的处理及排放量不受任何影响，以此最大限度地提升二氧化碳的分离及回收效率。

技术领域

本实用新型涉及一种二氧化碳分离装置，尤其是一种能从填埋气体和燃烧气体等产业设施及生产设施所产生的副产气体中，分离和处理二氧化碳的二氧化碳分离装置。

背景技术

通常，下水处理厂、废水处理厂以及填埋场等场所的废弃物中，有机物质在分解过程中会产生气体，这种气体称之为填埋气体；这种填埋气体在废弃物填埋初期，在氧气作用下会发生分解；随着周边氧气含量的逐渐减少，大部分填埋气体会进一步以厌氧消化方式发生分解。在厌氧消化过程中，大部分填埋气体被分解为二氧化碳和甲烷，占比分别40～60%和45～60%，其中还含微量的氮气、氨气等其他气体成分。

此外，燃料在燃烧过程中同样会产生气体，这种气体称之为燃烧气体；根据燃料的种类、空燃比、燃烧程度等因素，燃烧气体的成分构成会有所差异，但大体上含12～17%的二氧化碳、76～78%的氮气、4～5%的氧气以及其他微量的水分和SO_x、NO_x化合物。

上述填埋气体的主要成分——甲烷和二氧化碳，是导致地球变暖的主要诱因；如果想提高上述填埋气体在相关产业中的利用率，必须分离出甲烷和二氧化碳；同样，如果想提高燃烧气体在相关产业中的利用率，必须从各种气体成分中分离并提纯二氧化碳。

正如前面所述，填埋气体以及燃烧气体中含有的二氧化碳是导致地球变暖的主要诱因，是人类必须解决的重要环境问题之一，因此，现在已相继开发出了多种分离和处理二氧化碳的技术。

其中，最具标志性的技术有吸附法、吸收法、深冷法、膜分离法等。

吸收法主要是利用水进行吸收处理，该工艺的处理效率主要取决于吸收液的种类、气液的接触面积、气体和水的温度；此外，因为提纯后的甲烷气体中含有水分，所以，还需要通过后处理工艺清除其中的水分。

吸附法是利用吸附剂和混合气体的压力循环过程中产生的吸附平衡差异，选择性地分离混合气体中特定成分的技术，具体工艺是：在高压条件下吸附二氧化碳，然后在低压条件下脱落吸附成分。由于吸附过程是在非正常状态下进行的，所以各种变数的预测和工艺设计难度较大，而且，有些吸附剂需要对水分进行前期处理。

深冷法是将低温条件下发生液化的二氧化碳和未发生液化的其他气体进行气液分离的传统方法，其优点在于，可生产出大量的液化二氧化碳，但存在冷却工艺需要耗费大量能源的缺陷。

相比之下，膜分离法无需相变过程，对能源的需求也不大，只需最低限度的驱动力即可，不仅可以节约能源，而且因为没有相变，在整个分离过程中不会发生分离对象的性状变化；另外，膜分离法无需配备蒸发装置或冷凝装置，大部分只需配备泵、管道、分离膜以及控制装置即可，整套设备比较简单。

分离膜大体可分为两种：一种是气体经吸收或溶解后，利用穿过分离膜内部的速度差，对不同气体进行分离的分离膜；另一种是以气体分子通过高分子侧链之间细微缝隙的方式，对气体进行分离的分离膜。

因为氢或氦等气体可以通过高分子侧链之间的缝隙，因此可以采用上述后一类分离膜；而水蒸气或者二氧化碳等，则可采用上述前一类分离膜，利用吸收或溶解后穿过分离膜内部的速度差进行分离。