[发明专利]一种用于密闭室内CO2

说明书

本发明提供了一种用于密闭室内CO₂消减的固态胺吸收系统。所述密闭室内CO₂消减的固态胺吸附系统包括：CO₂监测器、风机、阀门、空气过滤器、固态胺组件、水蒸气发生装置、加热装置、冷却装置、隔膜真空泵、气体压缩机和CO₂存储罐等。当系统监测到室内CO₂达到一定浓度，就会自动开启CO₂吸附功能。固态胺组件中的活性胺基与空气中的CO₂发生化学吸附，从而实现消减室内CO₂的目的。当系统监测到室内CO₂降到一定浓度后，就会关闭CO₂吸附功能，开启CO₂脱附功能，对固态胺组件进行脱附再生。脱附产生的气体经冷却、分离，冷凝的水蒸气可循环使用，脱附的CO₂经气体压缩机压缩储存于气罐中。本固态胺CO₂吸附系统可以及时消减密闭室内的CO₂，维护室内人员的生命安全。

技术领域

本发明涉及一种气体分离系统，具体地涉及一种能够消减密闭室内CO₂的固态胺吸附系统。

背景技术

在密闭室内，由于作业人员呼吸代谢、材料氧化分解和机械设备运行等都会不断产生CO₂，导致室内CO₂浓度升高，当CO₂超过一定浓度就会严重危害人体健康，甚至导致操作人员中毒死亡，因此，必须不断去除CO₂，控制密闭室内的CO₂浓度。近年来，国内外对密闭室内CO₂消除技术进行了广泛的研究，目前为止主要的方法有：(1)金属化合物吸收法，这是一种比较成熟的CO₂消除技术，采用碱性氢氧化物作为CO₂吸收剂，曾被广泛应用于载人航天器。该技术的缺点是难以再生，只适用于短期密闭空间内CO₂的消除。(2)醇胺溶液吸收法，该方法可以在110℃左右再生。美国、英国、俄罗斯等国的核潜艇均采用醇胺溶液作为CO₂吸收剂。受醇胺溶液的性能限制，该项技术只能将密闭室内的CO₂浓度控制在0.5％左右，想再进一步降低浓度难度很大，而且醇胺溶液具有一定挥发性会有泄露的危险。(3)分子筛吸收法，美国和俄罗斯空间站采用沸石分子筛作为吸附剂的四床分子筛系统来处理太空舱内的CO₂，这种分子筛亲水性强，空气中水的竞争会降低其对CO₂的吸附效率，通常会需要硅胶或者13X沸石分子筛作为吸附床前的干燥剂。

固态胺是一种新型的CO₂吸附剂，因其吸附容量大、再生能耗低、操作简单、吸附不受环境湿度的影响等优点受到广泛的关注。因此，设计、制备高效的消减CO₂的固态胺吸附系统是保障密闭室内人员、设备正常工作的关键。近年来，研究人员对固态胺吸附系统进行了广泛的研究。如CN204233937U中涉及一种板式固态胺吸附系统，其主要利用浸渍法将有机胺负载在加入扩孔剂的大孔容二氧化硅中，提高对CO₂的吸附效率和有机胺的利用率，但是该固态胺中的活性胺基是通过物理浸渍负载到载体上去的，载体和胺类化合物之间作用力比较弱，在吸/脱附过程中容易流失，造成二次污染。CN106944004B中涉及到一种有机胺改性海泡石吸附CO₂系统，其主要用于吸附烟道气中的CO₂。CN207012765U中涉及到一种CO₂吸附装置，其主要适用于火力发电站产生的烟气中CO₂的吸附。上述专利并没有涉及到室内低浓度CO₂消减的固态胺吸附系统。我们课题组开发了一种用于脱除密闭室内低浓度CO₂的固态胺中空纤维，这种固态胺中空纤维上的活性胺基是通过化学接枝引入，在吸/脱附过程中不易流失。该项发明已申请国家发明专利(202011306504.8(公开号112337448 A))。这种固态胺中空纤维具有CO₂吸附容量大、吸附速率快、脱附效率高等特点。在这个基础上我们进一步研究开发了一种能高效消减密闭室内CO₂的固态胺吸附系统。