[实用新型]用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统

说明书

用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统。提供了一种提高废气中二氧化碳、甲烷气的收集效率，简化提纯过程，减少能耗的用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统。包括依次连接的粗滤装置、燃烧器、第一变压吸附装置、第一膜分离器和第一超低温纯化装置；原料气通过所述粗滤装置除去固体颗粒、油滴和水汽；所述燃烧器与氧气储罐连接，通过氧气泵将氧气输入燃烧器内，将未完全燃烧气体在燃烧器内富氧燃烧；所述第一变压吸附装置与氮气源连通，通过第一氮气泵将氮气输入第一变压吸附装置内，作为置换气体；本实用新型具有提高废气中二氧化碳、甲烷气的收集效率，简化提纯过程，减少能耗等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离技术，尤其涉及用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统。

背景技术

随着世界工业化步伐的加快，人类大规模地使用煤、石油、天然气等含碳化合物燃料，这类燃料燃烧后产生的二氧化碳排放入大气，致使大气中二氧化碳的浓度逐年增加。作为一种主要的温室气体，二氧化碳的无限制排放势必对全球气候环境等产生深远的影响。另一方面，二氧化碳也是一种重要的化工原料，可用来制造尿素、干冰、灭火剂、食品添加剂等。如果能将排放的二氧化碳脱除加以回收，那么既可以减少碳排放，又可以治理工业废气带来的环境污染。

目前，用于CO2分离的方法主要有化学吸收法、物理吸收法、变压吸附法、低温冷凝法和膜分离法。膜分离法是当前发展迅速的一项CO2分离技术，它是一种较新的没有相变的物理分离方法，具有设备简单、占地面积小、操作方便、分离效率高、能耗低、环境友好且便于和其他方法集成等优点，使得该技术研究和开发已成为世界各国在高新技术领域中竞争的热点。如在提高原油采收率、天然气的净化、潜艇和空间站等密闭环境中CO2的去除、医疗上膜型人工肺的制作等方面得到了应用。

膜分离法是利用各种气体在不同膜材料中渗透速率的差异来实现分离的，渗透速率相对较快的气体（如H2、CO2）透过膜后富集于膜的渗透侧，而渗透速率相对较慢的气体（如CH4、NH3）则富集于膜的滞留侧，从而使得混合气体分离。气体通过膜的渗透能力与气体分子性质、膜的性质以及渗透气体与膜的相互作用有关，这是膜分离法效率高的主要原因。膜分离法包括分离膜和吸收膜两种类型，在膜分离技术的实施过程中往往需要二者共同来完成。

现有的膜分离法提纯装置结构复杂，且只能对CO2进行提纯，目的单一，且能耗高。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种提高废气中二氧化碳、甲烷气的收集效率，简化提纯过程，减少能耗的用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统。

本实用新型的技术方案是：用于二氧化碳提纯富集的膜分离系统，包括依次连接的粗滤装置、燃烧器、第一变压吸附装置、第一膜分离器和第一超低温纯化装置；

原料气通过所述粗滤装置除去固体颗粒、油滴和水汽；

所述燃烧器与氧气储罐连接，通过氧气泵将氧气输入燃烧器内，将未完全燃烧气体在燃烧器内富氧燃烧；

所述第一变压吸附装置与氮气源连通，通过第一氮气泵将氮气输入第一变压吸附装置内，作为置换气体；

经第一变压吸附装置初步提纯后的CO₂通过第一膜分离器渗透过滤，并通过与之连接的第一加压冷凝器加压冷凝，再进入第一超低温纯化装置，输出高纯度的CO₂。

所述第一变压吸附装置包括若干依次连接的第一吸附塔；所述第一吸附塔内设有胺吸附剂层。

所述第一吸附塔设置的数量不少于三个。

所述第一吸附塔上设有与氮气泵连通的第一氮气进气口。

所述粗滤装置包括压滤机、沙滤器或袋式过滤器。

还包括第二变压吸附装置、第二膜分离器和第二超低温纯化装置；