球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法，涉及废气处理技术领域。装置包括并联在废气存储容器与高压存储容器之间的主球磨机和副球磨机，主球磨机通入外部的烟道废气，并将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，将除水汽后的烟道废气最终存入高压存储容器；外部的烟道废气切换到通入副球磨机，同时，主球磨机接收高压存储容器输来的烟道废气，并吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理，实现水合物法对烟道废气中CO2的快速捕集与分离，并保证所形成的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。

【技术实现步骤摘要】
球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法


[0001]本专利技术涉及废气处理
，具体而言，涉及一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法。

技术介绍

[0002]目前，已有的水合物法碳捕集技术，无论是在纯水或溶液中形成水合物，还是在多孔介质内形成，均是通过持续扰动液体相来增大气/液接触面积（如搅拌、喷淋、鼓泡等），或者液体稳定存在于多孔介质内以持续获得巨大的气/液接触面。水合物法碳捕集CO2应用技术的可行性，不仅取决于相关的相平衡问题而且取决于水合物的快速形成是否可行。较为广泛关注的水合物法碳捕集技术如水合物膜法和TBAB/THF水合物法和外加场水合物法等，其水合物的形成时间均在60min以上，反应时间较长。此外，目前现存的大部分水合物捕集、分离CO2方法均在零度以上环境条件下进行，形成之后的固态水合物在常压下易分解，不利于进一步的储存、转运等后续操作。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的包括提供了一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法，其能够对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理，实现水合物法对烟道废气中CO2的快速捕集与分离，并保证所形成的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。
[0004]本专利技术的实施例可以这样实现：第一方面，本专利技术提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置，装置包括主球磨机、副球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；主球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器依次首尾连接，形成循环回路；其中，主球磨机上设置有废气主接口；副球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器依次首尾连接，形成循环回路；其中，副球磨机上设置有废气副接口；主球磨机用于通过废气主接口通入外部的烟道废气，并在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，并将除水汽后的烟道废气依次流入废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；主球磨机还用于接收高压存储容器输来的烟道废气，并在第二转速下将主球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；其中，第二转速大于第一转速；在高压存储容器向主球磨机输送烟道废气的情况下，主球磨机暂停通入外部的烟道废气，由副球磨机的废气副接口通入外部的烟道废气，并在副球磨机内冻结出固态冰，再形成固态二氧化碳水合物，使主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理。
[0005]在可选的实施方式中，主球磨机与副球磨机的外表面均设置有散热冷却结构。
[0006]在可选的实施方式中，散热冷却结构为散热翅片或冷凝软管。
[0007]在可选的实施方式中，主球磨机与副球磨机上均设置有排气阀，排气阀用于将主球磨机或副球磨机内达标的气体排入大气中。
[0008]在可选的实施方式中，装置还包括电磁铁吸盘和传输板，传输板用于承接主球磨机与副球磨机排出的固态二氧化碳水合物和研磨球，电磁铁吸盘用于从传输板上吸走研磨球。
[0009]在可选的实施方式中，装置包括多个主球磨机，多个主球磨机并联设置；装置包括多个副球磨机，多个副球磨机并联设置。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的方法，方法采用前述实施方式的球磨法形成二氧化碳水合物的装置。
[0011]在可选的实施方式中，方法包括：S1：将外部的烟道废气通入主球磨机的废气主接口，控制主球磨机在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，并将除水汽后的烟道废气依次流入废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；S2：将高压存储容器中的烟道废气输至主球磨机，控制主球磨机在第二转速下将主球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；S3：暂停向主球磨机内通入外部的烟道废气，由副球磨机的废气副接口通入外部的烟道废气，并在副球磨机内冻结出固态冰。
[0012]在可选的实施方式中，S2与S3同步开始；S3之后，方法还包括：S4：将高压存储容器中的烟道废气输至副球磨机，控制副球磨机将副球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物。
[0013]在可选的实施方式中，S4开始时，方法同步开始执行S1，如此循环，使主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理。
[0014]本专利技术实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法的有益效果包括：将烟道废气中的大量水汽冷凝并冻结使用，实现对烟道废气中大量水汽的循环再利用；利用冬季低温环境对烟道废气中水汽进行冷凝并冻结，实现对冬季低温“冷能”的循环再利用以节约能源；利用烟道废气自身的高温条件，使水汽可以在球磨机内迅速传播、扩散，实现对烟道废气中大量废热的循环再利用；利用球磨机的快速转动可以使冰粉迅速发生局部融化的作用，在高压环境条件下快速碾磨冰粉使其发生局部融化现象，冰粉一旦出现局部融化便会在高气体压力以及冰粉诱导成核作用下迅速转化为CO2水合物，另外伴随球磨过程的持续进行，冰粉会持续不断地转化为水合物，而高压气体环境可确保已经形成的水合物始终维持稳定而不发生局部分解，因此通过高压条件下的持续球磨过程最终可以获得纯度很高的固态CO2水合物，实现对烟道废气中CO2的快速、高效捕集与分离。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为本专利技术第一实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置的结构示意图；图2为电磁铁吸盘从传输板上吸走研磨球的结构示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的方法的流程图；图4为本专利技术第二实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置的结构示意图。
[0017]图标：100
‑
球磨法形成二氧化碳水合物的装置；1
‑
主球磨机；2
‑
副球磨机；3
‑
散热冷却结构；4
‑
废气存储容器；5
‑
气体增压泵；6
‑
高压存储容器；7
‑
废气主接口；8
‑
废气副接口；9
‑
排气阀；10
‑
研磨球；11
‑
固态冰；12
‑
固态二氧化碳水合物；13
‑
电磁铁吸盘；14
‑
传输板。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述装置包括主球磨机（1）、副球磨机（2）、废气存储容器（4）、气体增压泵（5）和高压存储容器（6）；所述主球磨机（1）、所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）依次首尾连接，形成循环回路；其中，所述主球磨机（1）上设置有废气主接口（7）；所述副球磨机（2）、所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）依次首尾连接，形成循环回路；其中，所述副球磨机（2）上设置有废气副接口（8），所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）上均设置有排气阀（9）；所述主球磨机（1）用于通过所述废气主接口（7）通入外部的烟道废气，并在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰（11），并将除水汽后的烟道废气依次流入所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）；所述主球磨机（1）还用于接收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气，并在第二转速下将所述主球磨机（1）内的所述固态冰（11）融化、以吸收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物（12）；其中，所述第二转速大于所述第一转速；在所述高压存储容器（6）向所述主球磨机（1）输送烟道废气的情况下，所述主球磨机（1）暂停通入外部的烟道废气，由所述副球磨机（2）的所述废气副接口（8）通入外部的烟道废气，并在所述副球磨机（2）内冻结出固态冰（11），再形成固态二氧化碳水合物（12），使所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）交替通入外部的烟道废气。2.根据权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）的外表面均设置有散热冷却结构（3）。3.根据权利要求2所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述散热冷却结构（3）为散热翅片或冷凝软管。4.根据权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述装置还包括电磁铁吸盘（13）和传输板（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，马旭，陈文婷，陈雪萍，张莲海，吴青柏，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：