吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种干冰的制备方法和设备，具体公开了一种吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法。包括以下步骤：（1）采用碳酸丙烯酯循环液吸收二氧化碳；（2）对吸收液进行闪蒸分离；（3）对生成的回收气进行加压冷却；（4）分离出干冰。本发明专利技术还公开了一种吸收空气中二氧化碳制备干冰的设备，包括一次吸收塔，循环液导入装置，空气输送装置和一次回收装置。本发明专利技术的优点是：1）提供了一种通过吸收空气中二氧化碳来生产干冰的方法，变废为宝；2）整个工艺流程简短，对设备的要求很低；3）通过本方法和设备能有效除去空气中的其他有害气体，起到净化空气的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种干冰的制备方法及设备，尤其是一种吸收二氧化碳用于制备干冰的方法和设备。
技术介绍
目前，全球每年因燃烧化石燃料而排放的二氧化碳达到200亿t左右，由化石能源燃烧产生的二氧化碳总量约占温室气体总量的82％。随着世界各国对地球温室效应问题的关注，二氧化碳减排日益引起全世界的重视。回收二氧化碳不仅是缓解二氧化碳排放危机最直接有效的手段，还能降低生产成本，由于经济发展对工业二氧化碳的需求不断增加，此方法必将会带来可观的经济效益。但收集生产技术尚不完善，问题多，因此，二氧化碳的回收技术将是未来重要的研究课题。二氧化碳最重要的用途之一即是用于制备干冰，干冰是一种比冰更好的制冷剂。目前，干冰已被广泛应用于石油化工电力、食品制药行业、印刷工业、电子及核工业、美容行业、食品行业、冷藏运输领域、娱乐领域、消防领域等众多领域多种用途，可见干冰具有很好的经济价值。干冰的制作方法通常是对二氧化碳气体进行强制冷却或者加压冷却，因此，要制得干冰，首先要制备纯净的二氧化碳。制备二氧化碳的方法有很多，但是有关从空气中分离出二氧化碳用于制备干冰的技术国内的研究还非常之少。公开号为CN101857226A的专利文件公开了一种碳酸丙烯酯生产二氧化碳的技术，其是利用了二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度很高，而污染气体中的其他气体在碳酸丙烯酯中的溶解度较低，从而将污染气体中的二氧化碳和少量其他气体溶解到碳酸丙烯酯溶液中，然后再通过对吸收了二氧化碳和少量其他污染气体的吸收液体进行闪蒸分离，使得其中的二氧化碳和其他气体重新释放出来，然后再经过后续常压解析、气提、精制等工序来对二氧化碳进行提纯，得到纯净的二氧化碳进行回收利用。但是，该方法的目的在于回收和制备纯净的二氧化碳，而不是直接生产干冰，其中闪蒸分离的本质目的在于收集二氧化碳混合气体，况且如果采用该方法先制得纯净二氧化碳气体后在利用二氧化碳气体来制备干冰，工艺非常复杂，生产难度和成本均较高。
技术实现思路
为实现简便的通分离二氧化碳来制取干冰，本专利技术提供了一种吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法及设备。本专利技术所采用的技术方案是：吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，包括如下步骤：（1）将空气和碳酸丙烯酯循环液在0.3～1MP的条件下充分接触，得到吸收液和吸收气；所述碳酸丙烯酯循环液至少包括质量浓度在0.1%以上的碳酸丙烯酯水溶液；（2）对吸收液进行闪蒸分离，得到回收气和回收液；（3）直接对回收气进行加压冷却，得到干冰混合体；（4）除去干冰混合体中的除去非固态物质，分割固态冰层，得到干冰。本专利技术利用碳酸丙烯酯对二氧化碳进行吸收，与现有技术不同的是，本专利技术并未通过此方法来制备纯净二氧化碳气体再制取干冰，而是利用此方法来直接制备干冰。换句话说，本专利技术在提取二氧化碳气体后不需要专门的气体提纯步骤，而是利用冷却过程中二氧化碳与其余物质熔点的不同，冷却的同时实现二氧化碳的提纯。碳酸丙烯酯在一定压强下吸附空气中气体所形成的吸收液中，含有溶解的大量二氧化碳和少量氮气、氧气、一氧化碳等其他杂质气体。对该吸收液进行闪蒸分离，可使得吸收液中吸附的混合气体解析出来，混合气体被解析出来的同时带出少量碳酸丙烯酯循环液中的溶质和水蒸气，形成气液混合体系。专利技术人发现，对该气液混合体系进行冷冻时，其中含有的少量吸收液（溶剂为水）以及二氧化碳气体，会在一定的温度和压强下冻结成固态，而以氧气、氮气、一氧化碳为主的其他空气中的气体成分，由于熔点远低于二氧化碳和水的熔点，将不会形成固态。然而由于二氧化碳与水的熔点的不同，两者会先后形成固态冰层。水溶液（含有碳酸丙烯酯循环液中的一部分溶质）将先形成固态冰层位于下层，二氧化碳后形成干冰层位于上层，两冰层之间存在一条较为清晰的界限，可将其切割分离，从而得到纯净的干冰。由于二氧化碳在碳酸丙烯酯溶液中的溶解度随温度的降低和压强的升高而升高，因此在加压冷却前需要进行闪蒸分离，以使碳酸丙烯酯溶液与二氧化碳分离，防止在冷冻之后无法得到纯净的干冰层。因此本专利技术的闪蒸分离的本质目的是防止大量二氧化碳在冷冻过程中重新溶解在碳酸丙烯酯循环液中。作为本专利技术的进一步改进，将步骤（1）得到的吸收气与碳酸丙烯酯循环液充分接触进行再次吸收处理。该方案的目的一是在于进一步回收吸收气中的二氧化碳，以制备干冰。二是可起到净化空气的作用，例如在二次吸收过程中，可在循环液中再加入乙二醇二甲谜作为吸收剂，以吸收污染空气中的H2S、COS等有机硫，以达到以吸收污染空气为原料，制备干冰后再排放净化空气的目的，对环境做出贡献。作为本专利技术的进一步改进，所述碳酸丙烯酯循环液的成分包括碳酸丙烯酯、碘化银和水，其中碳酸丙烯酯、碘化银和水的质量比为2～5:2～25:1000。专利技术人发现，当以城市上空的污染空气作为干冰的生产原料时，由于空气中含有大量带有异味的污染物，将会使得最后制得的干冰和循环液中带有臭味，严重影响干冰产品的质量和循环液回收，因此专利技术人采用加入碘化银来对污染空气进行净化处理，使得该方法可以多种污染空气为原料生产干冰，且提高了干冰产品的质量。在该方案中，还可以向碳酸丙烯酯循环液中加入芳香剂来去除污染空气的臭味。作为本专利技术的进一步改进，将步骤（2）得到的回收液按碳酸丙烯酯循环液的成分重新进行成分配比后返回步骤（1）中循环使用。由于在闪蒸分离过程中，部分溶剂随水蒸气被带出，因此需要对回收液重新进行成分配比再进行回收利用，以充分利用循环液资源。本专利技术还公开了一种吸收空气中二氧化碳制备干冰的设备，包括一次吸收系统，所述一次吸收系统包括一次吸收塔，与一次吸收塔上部连通的循环液导入装置，设置于一次吸收塔上部的出气口，连通于一次吸收塔下部的空气输送装置与连通于一次吸收塔下部的一次回收装置，所述一次回收装置底部设置有排液口。使用本套设备时，将碳酸丙烯酯循环液注入循环液导入装置中，通过设置在吸收塔顶部的喷头向吸收塔中循环喷洒。同时空气通过空气输送装置由下而上在吸收塔中与循环液在一定压强在逆流接触，循环液充分吸收空气中二氧化碳和其他气体之后形成吸收液，吸收后的气体从吸收塔上部的出气口排出，吸收液则进入一次回收装置中，由于回收装置的压强较低（常压），因此吸收液在其中发生闪蒸，吸收液中的二氧化碳混合气体被释放出来，此时可通过底部排液口放出回收装置中的循环液（保留液封），然后对其中剩余的气态物质进行加压冷却处理。冷冻处理完成后，打开一次回收装置，分离出非固物质，找到水溶液冰层和干冰层的界线进行切割分离，得到纯净的干冰层。作为本专利技术的进一步改进，还包括二次吸收系统，所述二次吸收系统包括二次吸收塔，设置于二次吸收塔上部的排气口，连通于二次吸收塔上部的循环液储存装置，设置于二次吸收塔下部的进气口与连通于二次吸收塔下部的二次回收装置，所述进气口与一次吸收塔的出气口连通，所述二次回收装置底部设置有出液口。该方案的目的一是在于进一步回收吸收气中的二氧化碳，以制备干冰。二是可起到净化空气的作用，例如可在二次吸收塔所用循环液中再加入乙二醇二甲谜作为吸收剂，以吸收污染空气中的H2S、COS等有机硫。作为本专利技术的进一步改进，一次吸收塔、二次吸收塔中的至少一个吸收塔中设置填料层。设置填料层的目的在于预先回收空气中可能存在的SO2，H2S等后续工艺不易分离的气体，以提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，包括以下步骤：将空气和碳酸丙烯酯循环液在0.3～1MP的条件下充分接触，得到吸收液和吸收气；所述碳酸丙烯酯循环液至少包括质量浓度在0.1%以上的碳酸丙烯酯水溶液；对吸收液进行闪蒸分离，得到回收气和回收液；对回收气进行加压冷却，得到干冰混合体；除去干冰混合体中的非固态物质，分割固态冰层，得到干冰。

【技术特征摘要】
1.吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，包括以下步骤：将空气和碳酸丙烯酯循环液在0.3～1MP的条件下充分接触，得到吸收液和吸收气；所述碳酸丙烯酯循环液至少包括质量浓度在0.1%以上的碳酸丙烯酯水溶液；对吸收液进行闪蒸分离，得到回收气和回收液；对回收气进行加压冷却，得到干冰混合体；除去干冰混合体中的非固态物质，分割固态冰层，得到干冰。2.根据权利要求1所述的吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，其特征在于：将步骤（1）得到的吸收气与碳酸丙烯酯循环液充分接触进行再次吸收处理。3.根据权利要求1或2所述的吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，其特征在于：所述碳酸丙烯酯循环液的成分包括碳酸丙烯酯、碘化银和水，其中碳酸丙烯酯、碘化银和水的质量比为2～5:2～25:1000。4.根据权利要求3所述的吸收空气中二氧化碳制备干冰的方法，其特征在于：将步骤（2）得到的回收液按碳酸丙烯酯循环液的成分重新进行成分配比后返回步骤（1）中循环使用。5.吸收空气中二氧化碳制备干冰的设备，包括一次吸收系统，所述一次吸收系统包括一次吸收塔（1），与一次吸收塔（1）上部连通的循环液导入装置（2），设置于一次吸收塔（1）上部的出气口（3），连通于一次吸收塔（1）下部的空气输送装置（4）与连通于一次吸收塔下部的一次回收装置（5），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：先朝福，
申请(专利权)人：四川省曌天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51