【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及碳捕獲，具體而言，涉及一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的裝置和方法。
技術(shù)介紹
1、二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的重要物質(zhì)，在未來數(shù)十年內(nèi)，化石燃料仍將在世界能源供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，碳減排仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)，目前國際社會根據(jù)環(huán)境領(lǐng)域的相關(guān)要求，廣泛認(rèn)為二氧化碳捕獲與封存（英文名：carbon?dioxide?capture?andsequestration，簡稱：ccs）技術(shù)的深入開展對緩解全球氣候變暖具有重要意義，如何將二氧化碳從混合氣體中捕集并分離是減少二氧化碳排放的前提和基礎(chǔ)。
2、傳統(tǒng)的碳捕集方法有吸收法、吸附法、低溫分離法、金屬氧化物法、膜分離法等，其中，化學(xué)吸收法較為成熟，并且適用于二氧化碳濃度不高且常壓的狀態(tài)，但是吸收劑用量大，循環(huán)過程中需進(jìn)行補(bǔ)充，試劑要求高，且其再生過程能耗高。而膜分離法雖然工藝過程簡單，操作簡便，但其對原料氣要求高，要進(jìn)行前處理、脫水和過濾，且得到的產(chǎn)物純度不高。因此，亟需高捕集效率及低捕集成本的方法和設(shè)備。
3、由于水合物結(jié)構(gòu)物化性質(zhì)和儲氣特性，近年來利用氣體水合物法回收和儲存二氧化碳技術(shù)成為一個新興的研究熱點(diǎn)。利用水合物法進(jìn)行煙氣中二氧化碳?xì)怏w的分離，與傳統(tǒng)分離方法相比，能夠在有效地提高分離效率的前提下大大降低分離成本。氣體水合物是一種由水分子及氣體分子在高壓、低溫條件下構(gòu)成的化合物。在適當(dāng)?shù)蜏囟燃案邏簵l件下，水分子經(jīng)氫鍵鍵合作用形成具不同形狀、尺寸的籠形結(jié)構(gòu)，不同種類的氣體分子被圈閉于此結(jié)構(gòu)中，便形成氣體水合物。利用水合物法進(jìn)行混合氣體分離的原理是二元
4、水合物法碳捕集技術(shù)中，二氧化碳水合物形成所需的條件相對于氮?dú)馑衔锔訙睾停?73.15k時，二氧化碳水合物形成所需壓力為1.24mpa，而氮?dú)馑衔镄纬伤鑹毫?6.3mpa。因此，水合物法可應(yīng)用于二氧化碳等溫室氣體的捕集。另外，氣體水合物的能量密度很高，1體積的水合物在標(biāo)準(zhǔn)條件下可以釋放約170體積氣體。但是，水合物成核過程具有隨機(jī)性特征，且成核前會伴隨一個長時間的誘導(dǎo)期。且水合物形成釋放熱量，若生成熱量不能被及時移走，會抑制水合物進(jìn)一步生成。這意味著，一般情況下水合物的形成效率較低。當(dāng)水合物形成后，水-氣界面處形成的水合物層會明顯降低氣體的滲透性，因此，在水合物成核后的生長階段，氣體的物質(zhì)傳輸能力會逐漸顯著下降。這意味著，一般情況下水合物最終的能量存儲能力較低。而且現(xiàn)有技術(shù)下生成的水合物多為疏松雪花狀或者形成水合物漿，這占據(jù)了大部分生長空間且不利于反應(yīng)高效連續(xù)進(jìn)行。因此，雖然氣體水合物在二氧化碳的捕集和封存方面具有巨大潛力，但是采用一般水合物法碳捕集過程中，存在的相對較低的捕集速率、較低的氣體捕獲能力等問題，限制了水合物法碳捕集技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用規(guī)模。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請的目的是提供一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的裝置和方法，該裝置和方法能從煙道廢氣中高效地捕集、分離二氧化碳。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本專利技術(shù)提供一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的裝置，裝置包括機(jī)架和安裝在機(jī)架上的電機(jī)、聯(lián)動軸和反應(yīng)筒，電機(jī)用于驅(qū)動聯(lián)動軸轉(zhuǎn)動，反應(yīng)筒可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在聯(lián)動軸上，反應(yīng)筒由聯(lián)動軸帶動轉(zhuǎn)動；
3、反應(yīng)筒包括筒體和設(shè)置在筒體內(nèi)部的撥動片，筒體上設(shè)置有轉(zhuǎn)動接口，轉(zhuǎn)動接口用于通入煙道廢氣，筒體內(nèi)用于裝入砂礫和水的混合物，反應(yīng)筒用于在預(yù)設(shè)低溫環(huán)境下轉(zhuǎn)動，并利用煙道廢氣、砂礫和水生成固態(tài)水合物。
4、在可選的實(shí)施方式中，聯(lián)動軸的數(shù)量為兩根，兩根聯(lián)動軸平行設(shè)置、且同轉(zhuǎn)速地同向轉(zhuǎn)動，反應(yīng)筒支撐在兩根聯(lián)動軸的中間。
5、在可選的實(shí)施方式中，聯(lián)動軸包括軸體和間隔安裝在軸體上的多個摩擦輪，反應(yīng)筒的筒體支撐在兩根聯(lián)動軸的摩擦輪上。
6、在可選的實(shí)施方式中，反應(yīng)筒還包括套設(shè)在筒體上的兩個限位圈，兩個限位圈分別設(shè)置在全部摩擦輪的兩側(cè)，防止反應(yīng)筒在聯(lián)動軸上竄動。
7、在可選的實(shí)施方式中，反應(yīng)筒包括兩片撥動片，兩片撥動片均沿筒體的軸向延伸，兩片撥動片在筒體的周向的兩端。
8、第二方面，本專利技術(shù)提供一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的方法，方法采用前述實(shí)施方式的裝置，方法包括：
9、s1：將砂礫和水混合，形成混合物，其中，砂礫的平均粒徑不小于2mm；
10、s2：將砂礫和水的混合物裝入冷庫中的反應(yīng)筒；
11、s3：向反應(yīng)筒內(nèi)通入煙道廢氣，直到反應(yīng)筒內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值；
12、s4：啟動電機(jī)，使反應(yīng)筒轉(zhuǎn)動，并利用煙道廢氣、砂礫和水生成固態(tài)水合物。
13、在可選的實(shí)施方式中，s4包括：
14、在生成固態(tài)水合物的過程中，持續(xù)向反應(yīng)筒內(nèi)通入煙道廢氣，使反應(yīng)筒內(nèi)維持在預(yù)設(shè)壓力值。
15、在可選的實(shí)施方式中，s4包括：
16、在生成固態(tài)水合物結(jié)束后，控制冷庫的溫度值在-5°c以下，充分凍結(jié)生成的固態(tài)水合物。
17、在可選的實(shí)施方式中，砂礫的平均粒徑的范圍為2mm~4mm。
18、在可選的實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)壓力值為8.5mpa。
19、通過上述技術(shù)方案，可借助砂礫表面的棱角結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)水合物形成反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而避免使用促進(jìn)劑，降低經(jīng)濟(jì)成本與環(huán)境污染風(fēng)險；砂礫可在反應(yīng)筒底部的水中重復(fù)地做浸入、浸出動作，使水在砂礫的表面一層一層地不斷裹覆，在預(yù)設(shè)壓力值、預(yù)設(shè)低溫環(huán)境下，伴隨固態(tài)水合物的快速生成，煙道廢氣中的二氧化碳則會被高效地捕集、分離；反應(yīng)過程中的水使用量不再依賴于砂礫內(nèi)的有效孔隙體積，實(shí)現(xiàn)與砂礫以任意比例的量混合使用，大大提升砂礫表明棱角結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)水合物成核反應(yīng)效率。
20、本申請的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的裝置，其特征在于，所述裝置包括機(jī)架（1）和安裝在所述機(jī)架（1）上的電機(jī)（2）、聯(lián)動軸（3）和反應(yīng)筒（4），所述電機(jī)（2）用于驅(qū)動所述聯(lián)動軸（3）轉(zhuǎn)動，所述反應(yīng)筒（4）可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述聯(lián)動軸（3）上，所述反應(yīng)筒（4）由所述聯(lián)動軸（3）帶動轉(zhuǎn)動，所述聯(lián)動軸（3）的數(shù)量為兩根，兩根所述聯(lián)動軸（3）平行設(shè)置、且同轉(zhuǎn)速地同向轉(zhuǎn)動，所述反應(yīng)筒（4）支撐在兩根所述聯(lián)動軸（3）的中間，所述聯(lián)動軸（3）包括軸體（31）和間隔安裝在所述軸體（31）上的多個摩擦輪（32），所述反應(yīng)筒（4）包括筒體（5）和設(shè)置在所述筒體（5）內(nèi)部的撥動片（7），所述反應(yīng)筒（4）的所述筒體（5）支撐在兩根所述聯(lián)動軸（3）的所述摩擦輪（32）上，所述反應(yīng)筒（4）還包括套設(shè)在所述筒體（5）上的兩個限位圈（6），兩個所述限位圈（6）分別設(shè)置在全部所述摩擦輪（32）的兩側(cè)，防止所述反應(yīng)筒（4）在所述聯(lián)動軸（3）上竄動；
2.一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，所述方法采用權(quán)利要求1所述的裝置，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂礫滾
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，S4包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，所述砂礫（8）的平均粒徑的范圍為2mm~4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)壓力值為8.5Mpa。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種砂礫滾涂液態(tài)水膜形成二氧化碳水合物的裝置，其特征在于，所述裝置包括機(jī)架（1）和安裝在所述機(jī)架（1）上的電機(jī)（2）、聯(lián)動軸（3）和反應(yīng)筒（4），所述電機(jī)（2）用于驅(qū)動所述聯(lián)動軸（3）轉(zhuǎn)動，所述反應(yīng)筒（4）可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述聯(lián)動軸（3）上，所述反應(yīng)筒（4）由所述聯(lián)動軸（3）帶動轉(zhuǎn)動，所述聯(lián)動軸（3）的數(shù)量為兩根，兩根所述聯(lián)動軸（3）平行設(shè)置、且同轉(zhuǎn)速地同向轉(zhuǎn)動，所述反應(yīng)筒（4）支撐在兩根所述聯(lián)動軸（3）的中間，所述聯(lián)動軸（3）包括軸體（31）和間隔安裝在所述軸體（31）上的多個摩擦輪（32），所述反應(yīng)筒（4）包括筒體（5）和設(shè)置在所述筒體（5）內(nèi)部的撥動片（7），所述反應(yīng)筒（4）的所述筒體（5）支撐在兩根所述聯(lián)動軸（3）的所述摩擦輪（32）上，所述反應(yīng)筒（4）還包括套設(shè)在所述筒體（5）上的兩個限...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張鵬，馬旭，吳青柏，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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