一种二氧化碳分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气体分离装置，尤其涉及一种二氧化碳分离装置。
【背景技术】
[0002]目前二氧化碳的的分离主要采用吸收和再生的方法，这种方法造成能耗较高，连续性差，需要重复设置吸收液。
[0003]与其他分离技术比较，膜分离技术能耗交底，操作简单，连续性强。
[0004]二氧化碳的分子动力学直径为0.33nm，氮气的分子动力学直径为0.364nm，氧气分子动力学直径为0.346nm。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种二氧化碳分离装置，利用特制的分离膜对混合气体中的二氧化碳进行分离，操作简单，连续性强，能耗低，具有高效的传质速率和分离效率。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是:一种二氧化碳分离装置，包括相互连通并整体呈十字形连接在一起的活塞筒、分离筒、进气筒和排气筒；所述活塞筒内套设有配套的活塞，活塞外端连接有驱动装置；所述分离筒内设置有二氧化碳分离膜、膜支架和单向阀，分离筒的出口连接有第一搜集装置；所述进气筒内设置有第一电磁阀；所述排气筒内设置有第二电磁阀，排气筒的出口连接有第二搜集装置。
[0007]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述驱动装置包括连接在所述活塞外端的曲柄、连接曲柄外端的转盘以及与转盘轴接的调速电机。
[0008]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述活塞筒和所述分离筒相对设置，所述进气筒和排气筒相对设置，活塞筒的直径、分离筒的直径、进气筒的直径和排气筒的直径均相同，所述第二电磁阀设置在排气筒的最前端。
[0009]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述二氧化碳分离膜的膜基质采用聚酰亚胺(PEI)并以金属有机骨架结构材料(MOFs)为填充材料，二氧化碳分离膜的孔径大于二氧化碳的分子动力学直径(0.33nm)并小于氧气的分子动力学直径(0.346nm)。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型利用特制的分离膜对混合气体中的二氧化碳进行分离，操作简单，连续性强，能耗低，具有高效的传质速率和分离效率。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0012]图1是本实用新型的剖视图。
[0013]图中:1、活塞筒2、分离筒3、进气筒4、排气筒5、活塞6、曲柄7、转盘
8、二氧化碳分离膜 9、膜支架 10、第一搜集装置 11、第一电磁阀12、第二电磁阀13、第二搜集装置14、单向阀。
【具体实施方式】
[0014]参看附图，本实用新型一个【具体实施方式】的结构中相互连通并整体呈十字形连接在一起的活塞筒1、分离筒2、进气筒3和排气筒4 ;所述活塞筒I内套设有配套的活塞5，活塞5外端连接有驱动装置；所述分离筒2内设置有二氧化碳分离膜8、膜支架9和单向阀14，分离筒2的出口连接有第一搜集装置10 ;所述进气筒3内设置有第一电磁阀11 ;所述排气筒4内设置有第二电磁阀12，排气筒4的出口连接有第二搜集装置13。
[0015]所述驱动装置包括连接在所述活塞5外端的曲柄6、连接曲柄6外端的转盘7以及与转盘7轴接的调速电机。
[0016]所述活塞筒I和所述分离筒2相对设置，所述进气筒3和排气筒4相对设置，活塞筒I的直径、分离筒2的直径、进气筒3的直径和排气筒4的直径均相同，所述第二电磁阀12设置在排气筒的最前端。
[0017]所述二氧化碳分离膜的膜基质采用聚酰亚胺(PEI)并以金属有机骨架结构材料(MOFs)为填充材料，二氧化碳分离膜的孔径大于二氧化碳的分子动力学直径(0.33nm)并小于氧气的分子动力学直径(0.346nm)o根据二氧化碳的分子特点进行针对性设计出的二氧化碳分离膜8，具有较高的分离效率。
[0018]本实用新型的工作原理是:本实用新型主要是依据分子动力学直径的差别和溶解扩散原理来分离混合气体，混合气体中的二氧化碳在混合气体中水蒸气的作用下能形成碳酸，进而与膜基质聚酰亚胺(PEI)中所含有的氨基进行传递，最终透过二氧化碳分离膜8。
[0019]本实用新型主要用于从含有二氧化碳、氮气和氧气的混合气体中分离二氧化碳；驱动原理是调速电机带动转盘?转动，曲柄6被转盘7驱动，继而引起活塞5的往复运动；分离过程分为进气、分离和排气三个阶段，具体过程如下:
[0020]首先是进气阶段:此时第一电磁阀11打开，第二电磁阀12关闭，活塞5回缩，混合气体从进气筒3吸入。
[0021]然后是分离阶段:此时第一电磁阀11和第二电磁阀12均关闭，活塞5向活塞筒I内移动以增大压强，此时单向阀14由于内侧压强增大而自动打开，二氧化碳的分子动力学直径小于二氧化碳分离膜8的孔径，再加上二氧化碳分离膜中氨基和混合气体中水分对二氧化碳的溶解扩散作用，使二氧化碳气体能够高效地通过二氧化碳分离膜8和单向阀14并最终进入第一搜集装置10，氧气和氮气的分子动力学直径大于二氧化碳分离膜8的孔径，被滞留在二氧化碳分离膜8内侧。
[0022]最后是排气阶段:此时第一电磁阀11关闭，第二电磁阀12打开，活塞5继续向活塞筒I内移动，将滞留的氧气和氮气通过排气筒4排入第二搜集装置13。
[0023]在进气阶段，单向阀14由于其内侧压强小而自动关闭，保证第一搜集装置10中的二氧化碳气体不会回流。
[0024]上述描述仅作为本实用新型可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
【主权项】
1.一种二氧化碳分离装置，其特征在于:包括相互连通并整体呈十字形连接在一起的活塞筒、分离筒、进气筒和排气筒；所述活塞筒内套设有配套的活塞，活塞外端连接有驱动装置；所述分离筒内设置有二氧化碳分离膜、膜支架和单向阀，分离筒的出口连接有第一搜集装置；所述进气筒内设置有第一电磁阀； 所述排气筒内设置有第二电磁阀，排气筒的出口连接有第二搜集装置。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳分离装置，其特征在于:所述驱动装置包括连接在所述活塞外端的曲柄、连接曲柄外端的转盘以及与转盘轴接的调速电机。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳分离装置，其特征在于:所述活塞筒和所述分离筒相对设置，所述进气筒和排气筒相对设置，活塞筒的直径、分离筒的直径、进气筒的直径和排气筒的直径均相同，所述第二电磁阀设置在排气筒的最前端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳分离装置，其特征在于:所述二氧化碳分离膜的膜基质采用聚酰亚胺并以金属有机骨架结构材料为填充材料，二氧化碳分离膜的孔径大于二氧化碳的分子动力学直径并小于氧气的分子动力学直径。
【专利摘要】本实用新型公开了一种二氧化碳分离装置，包括相互连通并整体呈十字形连接在一起的活塞筒、分离筒、进气筒和排气筒；所述活塞筒内套设有配套的活塞，活塞外端连接有驱动装置；所述分离筒内设置有二氧化碳分离膜、膜支架和单向阀，分离筒的出口连接有第一搜集装置；所述进气筒内设置有第一电磁阀；所述排气筒内设置有第二电磁阀，排气筒的出口连接有第二搜集装置。本实用新型利用特制的分离膜对混合气体中的二氧化碳进行分离，操作简单，连续性强，能耗低，具有高效的传质速率和分离效率。
【IPC分类】B01D53-22, C01B31-20
【公开号】CN204522701
【申请号】CN201520003752
【发明人】李丽君, 史本兵, 张业广, 别正威, 贾煜晨, 王济阳, 邵童莹, 王俊龙
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月6日