从气体混合物中提取气体组分制造技术

本发明专利技术涉及从气体混合物中提取气体组分的方法，所述方法包括以下步骤：提供气体混合物；将所述气体混合物通过吸附剂介质，由此选择性地提取所述组分；以及再循环所述吸附剂介质；其中所述吸附剂介质包括浓度梯度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及气体组分提取，并且更具体地，涉及从气体混合物中提取气体组分的方法。
技术介绍
从空气中大量地提取气体，如二氧化碳或氧化氮，需要处理大量的空气。产生大量空气的连续运动通常需要通过使用风扇输入大量的能量。鼓风能够移动大量的空气，但很少是连续的，因此不能提供气体捕获设备的最佳使用。为此，需要空气连续流动。通过利用烟囱效应(chimney effect)蒸发水分引起空气流动在专利申请W02010/032049中进行描述。在此过程中，处于其常规形式的水喷洒在烟 顶部使得水蒸发。这使空气冷却并且由于堆积效应(stack effect)以及通过降水夹带空气,使空气沿着塔向下移动。能够以这种方式引起大流量的缓慢移动的空气。当水蒸发时，这个过程通常由温度、表面积和空气湿度控制。在流动的空气流中，湿度限定了可以进一步蒸发的水量。升高的温度增加了蒸发速率以及能够加入到空气中的湿气量。然而，提高大流量空气的温度，需要低能量过程中不可行的显著能量输入。这使得表面积成为可以对其进行有效控制的唯一参数。理想地，为了将能源使用降至最低，液滴大小需要尽可能小，从而产生最大的表面积相对于体积的比率。以此方式，消耗较少的能量泵送水以产生最大的表面积。然而，产生越来越细小的液滴具有实际的限制，并在大多数情况下，当更细小的液滴产生时需要增加的能量使用。喷嘴堵塞和聚结也是显著的问题。因此，将水喷雾用于蒸发是指除非烟 高度非常高，否则泵送的大多数水将不会蒸发。非常高的烟囱建造昂贵并且通常并不实用。气泡提供了减少泵送水以产生用于蒸发的较大表面积所消耗的能量的有效方法。气泡具有自组装结构，这会自然地自我限制气泡壁厚度。同样地气泡为空气提供两个表面，这使有用的表面积加倍。形成气泡的能量非常小。如果存在足够的发泡剂则易于形成气泡而具有非常大的表面积相对于体积的比率。水体积相对于表面积的比率并不受气泡尺寸的影响。气泡厚度可以不同，但是限制于最大厚度。气泡通常由较厚的壁开始产生，当水从气泡表面蒸发时这些较厚的壁不断地变薄，直到壁厚度减少到爆破点。当气泡破裂时，形成细颗粒的水，这进一步有助于蒸发。虽然气泡大小对水体积相对于表面积的比率没有影响，气泡尺寸确实会影响可以填充到给定空间内的气泡量:气泡越小，每立方米空气的表面积相对于水体积的比率越大。出于这个原因，降低气泡尺寸通常是有用的。理想地，气泡需要足够小使得它们不会过度地互相碰撞并粘在一起，这降低表面积，但同时并不小到使得气泡内部的空气如此降低使得很少发生蒸发并且浪费双重表面。同样地，气泡需要与尽可能多的空气塔(空气柱)相互作用从而实现饱和湿度。这可以通过横过塔顶部喷洒形成气泡使得下降的气泡能够与进入空气的所有部分混合来辅助。典型应用的一个实例是具有一个烟囱，其中横过塔横截面朝向塔顶部均匀地产生适当大小的气泡使得通过的风不会抽出所产生的气泡。气泡下降而水从已经产生的较大表面积中蒸发。通过蒸发将空气冷却。朝向塔的底部，大部分气泡壁足够薄，使得气泡爆裂。剩余的气泡和破碎的气泡碎片下降至塔底部。大部分落入水贮槽中。有些气泡和碎片被夹带在空气中，离开空气烟囱。空气流横过一系列尖锐点从而破坏剩余的气泡，然后通过漂浮物清除器用来捕获夹带的水颗粒。由于堆积效应(stack effect)在烟囱内冷却后的空气产生向下下降的空气流。气泡提供的表面积相对于体积比率的高比率是指泵送的全部水的非常高的百分数被直接地蒸发。在烟 内使用下降的气泡对于较低的能量输入产生较大体积的冷却空气。在诱导流动泡罩塔的大多数应用中，在塔底部诱导的气流将进行90°的重新定向使得破碎的气泡颗粒能够落入贮槽中而空气水平地离开。对于由随后能够通过一系列吸附剂的喷雾、填充包装、或气泡从所述空气中捕获或分解所希望气体的所产生的空气流中进行气体捕获而言这是理想的。所描述的诱导流动泡罩塔具有延伸超过从气体流中选择性捕获气体的应用。下降泡罩塔提供了非常低的能量蒸发水的手段。这可用于例如污水浓缩或产生冷却空气流的应用中。所描述的方法使用了足够低的能量使得其能够用于通过增加该区域空气的湿度并降低大量空气的温度而改变局部或区域的水循环。这些效应将取决于局部地理，天气条件和水蒸发量。
技术实现思路
本专利技术方法可以用于蒸发水，浓缩溶于所述水中的物质，和/或供给相对于湿度饱和的空气。 如在专利申请W02010/032049中概述的，已经发现以下反应序列对于从空气中捕获二氧化碳特别有用: 1) CaSO4.2H20 — CaS04+2H20(石膏)(硫酸钙)(水)3.91g — 3.09g+0.82g2) NH3+H20 — NH4OH(氨)(水)(氢氧化铵)0.77g+0.82g — 1.59g3) CaSO4 + CO2 + 2NH40H — CaC03+H20+ (NH4) 2S04(硫酸钙)(二氧化碳)(氢氧化铵)(碳酸钙)(水)(硫酸铵)3.09g+lg+l.59g2.27g+0.41g+3.0Og通过实验发现，如果提高悬浮石膏和氨的水平，反应3能够进行优化以捕获更高百分数的给定空气流量。氨和氢氧化铵是碱，并且氨浓度越大，PH值越高。总体上，氨/氢氧化铵的水平越高，碳捕获率越大。然而，更高的氨浓度意味着氨的蒸气压越大。这就意味着随着工作吸附剂的PH值升高氨气逐渐逸出溶液。这并非所希望的。由以下的讨论，可以清楚如何通过本专利技术解决与已知结构和技术相关的上述缺陷，同时提供迄今为止还未考虑或有可能采用已知结构的大量额外优点。根据本专利技术的一个方面，提供了从气体混合物中提取气体组分的方法，所述方法包括以下步骤:提供气体混合物；将所述气体混合物通过吸附剂介质，由此选择性地提取所述组分；并且再循环所述吸附剂介质；其中所述吸附剂介质包括浓度梯度。这种吸附剂介质可以包括石膏、氨和水中至少一种。在至少一些实施方式中，这可以防止吸附剂物质如氨蒸气从本过程中溢出。浓度梯度也同样容许用户管理介质如水蒸汽。在至少一些实施方式中，这可以容许用户提高所产生的碳酸钙例如相对于石膏反应物的比率。另外，例如，这也能够浓缩硫酸铵溶液。本方法可以包括由所述气体混合物形成气泡并使其沿着塔垂直地通过的步骤。所述气体混合物流可以在所述塔的末端进行约90°的重新定向。在实施方式中，诱导流烟囱可以用于产生空气/气体混合物流并随后使本方法的碳/气体组分捕获部分沿着地面离开。例如，本方法的碳捕获部分可以长达26米。在这种情况下，塔可以不必是垂直的。同样地，在一些实施方式中，可能更希望的是操作连接的捕获对来管理处于其中塔并未完全垂直的配置中的氨蒸汽。然而，必须牢记的是，当诱导的空气流塔垂直从而使堆叠效应(stack effect)最有效地工作时可以实现最佳结果。例如，在水平配置中采取连接对捕获碳可能是唯一可行的。所述气体混合物流可以基本上垂直于与其接触的所述吸附剂介质流。这样的布置可能是令人希望的，因为这会产生连接的捕获部分的更简单的布置。还有其他替代方案，但是它们可能更复杂并且建造昂贵，这是不受欢迎的成本。在这种布置中，有可能建造基本上具有填充包装壁安装于其中的管。可选地，这有可能具有一系列的迷你塔(mini tower)，其中空气沿着一个塔向上流动，然后可能会被重定向，随后进入另一个塔并再次上升。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从气体混合物中提取气体组分的方法，所述方法包括以下步骤：提供气体混合物；将所述气体混合物通过吸附剂介质，由此选择性地提取所述组分；以及再循环所述吸附剂介质；其中所述吸附剂介质包括浓度梯度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.24 GB 1012439.41.一种从气体混合物中提取气体组分的方法，所述方法包括以下步骤: 提供气体混合物； 将所述气体混合物通过吸附剂介质，由此选择性地提取所述组分；以及 再循环所述吸附剂介质； 其中所述吸附剂介质包括浓度梯度。2.根据权利要求1所述的方 法，其中所述吸附剂介质包含石膏、氨和水中至少一种。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括由所述气体混合物形成气泡以及使所述气泡沿着塔垂直地通过的步骤。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述气体混合物流在所述塔的末端进行约90°的重新定向。5.根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其中所述气体混合物流基本上垂直于与其接触的所述吸附剂介质流。6.根据权利要求3 5中任一项所述的方法，包括使用发泡剂诱使气泡形成的步骤。7.根据权利要求1 6中任一项所述的方法，其中所述气体组分包括二氧化碳、氧化氮、氨、甲烷和水蒸汽中至少一种。8.根据权利要求1 7中任一项所述的方法，其中所述气体混合物包括空气。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述空气富含由燃烧或另外的工业过程产生的气体。10.根据权利要求1 9中任一项所述的方法，其中所述吸附剂介质处于喷雾剂、填充包装、气泡的溶液或聚集体的形式。11.根据权利要求1 10中任一项所述的方法，包括使用硫酸洗涤氨蒸汽的步骤。12.根据权利要求1 11中任一项所述的方法，其中所述气体组分的提取用于其捕获和/或分解。13.根据权利要求1 12中任一项所述的方法，其中根据以下反应从空气中提取二氧化碳:1)CaSO4 2H20 — CaS04+2H202)NH3+H20 — NH4OH3)CaS04+C02+2NH40H — CaC03+H20+(NH4) 2S04。14.一种使用水冷却空气的方法，包括以下步骤: 产生水气泡； 提供在其顶端开放的塔； 将所述水气泡在塔顶端进料至所述塔中； 允许所述气泡下沉和蒸发，由此产生冷却空气并且产生向下的空气流。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述水是淡水，盐水，或来自杂质污染的污水。16.根据权利要求14或15所述的方法，用于蒸发水，浓缩溶于所述水中的物质，和/或供给相对于湿度饱和的空气。17.一种从气体混合物中提取气体组分的装置，包括至少一对彼此流体连通的吸附剂部分，以及储存用于提取所述气体组分的吸附剂介质的装置，所述吸附剂部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·塞维尔，
申请(专利权)人：碳循环有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB