一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法及设备技术

本发明专利技术属于能源和环境领域，具体涉及一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法及设备。针对现有技术的不足，本发明专利技术提出了一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法及相应的电解槽设备，通过特定的离子交换膜和隔板的设置方式，可以实现同时产生纯的二氧化碳气体、纯的氢气和纯的氧气或氯气。能够富集二氧化碳的同时，制备氢气，有利于碳减排及调整能源结构。本发明专利技术提供的方法和设备还能够实现将二氧化碳的吸收和富集同时进行，采用的吸收液还可以在吸收、纯化二氧化碳的同时，处理掉烟气中的硫化氢、二氧化硫等酸性气体。二氧化硫等酸性气体。二氧化硫等酸性气体。

【技术实现步骤摘要】
一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法及设备


[0001]本专利技术属于能源和环境领域，具体涉及一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法及设备。

技术介绍

[0002]化石燃料一直以来都是能源的主要来源，在燃烧过程中产生了大量的二氧化碳气体，加重了温室效应，造成了全球变暖。
[0003] 改变能源结构，利用清洁能源代替化石能源能够从根本上解决碳排放问题。另一种方法是二氧化碳捕集利用。目前碳捕捉过程主要应用以下技术：吸收法、吸附法、膜分离法、基于水合物的分离和低温蒸馏等。
[0004]化学吸收法具有技术成熟、吸收量大等优势，被普遍认为是最经济实用的CO2捕捉技术。该方法首先利用液体吸收剂从烟气中吸收CO2。然后吸收剂通过剥离、加热或减压进行再生，同时释放纯的CO2，典型的吸附剂包括单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和碳酸钾。解吸过程需对溶剂加热，能耗相对较高。
[0005]利用电化学的方法进行CO2的捕集能够在常温下进行，该方法与氯碱工业相似，在电解过程中将水变为O2和H2，并分别在阳极区和阴极区富集H
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法，其特征在于：所述富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法采用的电解槽包括以下特征：由一个或两个离子交换膜隔离成2个或3个反应室，位于两端的两个反应室分别设置阴极和阳极，称为阴极室和阳极室，阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连，如设置3个反应室则中间的反应室称为中间室，所述富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法按照以下方法之一进行：方法a.电解槽设置2个离子交换膜，阳极侧设置阳离子交换膜，阴极侧设置阴离子交换膜；按以下方法之一加入溶液，并进行电解和收集气体：a1：阳极室加入酸液，阴极室加入碱液，中间室加入吸收液或二氧化碳吸收液；接通电源进行电解，分别收集三个反应室产生的气体；a2：阳极室和中间室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；接通电源进行电解，分别收集三个反应室产生的气体；方法b.电解槽设置2个离子交换膜，阳极侧设置阳离子交换膜，阴极侧设置阳离子交换膜；按以下方法之一加入溶液，并进行电解和收集气体：b1：阳极室加入酸液，阴极室加入碱液，中间室加入吸收液或二氧化碳吸收液；接通电源进行电解，分别收集三个反应室产生的气体；b2：阳极室和中间室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阴极室的阴极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阴极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室、阴极室内阴极区、阴极室内阴极区外靠近离子交换膜的区域产生的气体；方法c：电解槽设置2个离子交换膜，阳极侧设置阴离子交换膜，阴极侧设置阴离子交换膜；按以下方法之一加入溶液，并进行电解和收集气体：c1：阳极室和中间室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；接通电源进行电解，分别收集三个反应室产生的气体；c2：阳极室加入酸液，阴极室加入碱液，中间室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阳极室的阳极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阳极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室内阳极区、阳极室内阳极区外靠近离子交换膜的区域、阴极室产生的气体；方法d：电解槽设置2个离子交换膜，阳极侧设置阴离子交换膜，阴极侧设置阳离子交换膜；按以下方法之一加入溶液，并进行电解和收集气体：d1：阳极室加入酸液，阴极室加入碱液，中间室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阳极室的阳极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阳极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室内阳极区、阳极室内阳极区外靠近离子交换膜的区域、阴极室产生的气体；d2：阳极侧设置阴离子交换膜，阴极侧设置阳离子交换膜；阳极室和中间室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阴极室的阴极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阴极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室、阴极室内阴极区、阴极室内阴极区外靠近离子交换膜的区域产生的气体；方法e：电解槽设置1个阴离子交换膜；按以下方法加入溶液，并进行电解和收集气体：阳极室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阳极室的阳极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阳极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室内阳极区、阳极室内阳极区外靠近离子交换膜的区域、阴极室产生的气体；
方法f：电解槽设置1个阳离子交换膜；按以下方法加入溶液，并进行电解和收集气体：阳极室加入酸液，阴极室加入吸收液或二氧化碳吸收液；阴极室的阴极两侧设置隔板，两隔板之间的区域称为阴极区；接通电源进行电解，分别收集阳极室、阴极室内阴极区、阴极室内阴极区外靠近离子交换膜的区域产生的气体；所述吸收液为碱金属氢氧化物的水溶液、碱金属碳酸盐的水溶液、氨水、碳酸铵水溶液、碱土金属的氢氧化物的悬浊液中的一种或几种的任意比例混合物；所述二氧化碳吸收液为吸收液吸收冶金或化工生产中产生的烟气中的二氧化碳后生成的溶液；所述阴极室或中间室中加入的液体为吸收液时，电解过程中向吸收液中通入冶金或化工生产中产生的烟气，且烟气通入位置距离任一离子交换膜的距离不小于所在反应室总宽度的10％，如在阴极室中阴极两侧设置阴极区，则烟气通入阴极区外；所述隔板的插入深度大于电极插入深度，且与槽底之间存在液体通过的缝隙。2.根据权利要求1所述的富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法，其特征在于：所述阳极室的阳极两侧设置的隔板距离阳极侧离子交换膜的距离不小于阳极室总宽度的10％，隔板到阳极的距离不小于阳极室总宽度的10％；所述阴极室的阴极两侧设置的隔板距离阴极侧离子交换膜的距离不小于阴极室总宽度的10％，隔板到阴极的距离不小于阴极室总宽度的10％。3.根据权利要求1所述的富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法，其特征在于：所述酸液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或几种的任意比例混合物；所述碱液为金属氢氧化物的水溶液、碱金属碳酸盐的水溶液、碱金属碳酸氢盐水溶液、氨水、铵盐水溶液中的一种或几种的任意比例混合物。4.根据权利要求1所述的富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气的方法，其特征在于：所述酸液的质量浓度为0.1％
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50％，所述碱液的质量浓度为0.1％
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50％，所述吸收液的质量浓度为5％至饱和浓度；所述二氧化碳吸收液内，碳酸盐或碳酸氢盐的总质量大于所有分散质总质量的5％。5.根据权利要求1所述的富集二氧化碳联产氢气和氧气或氯气...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅大学，史佳壮，余时铠，王铖宇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：