一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及籠型物物性研究方法及實驗裝置，具體涉及一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]籠型物是一種包合物，一般由兩種分子組成，在空間結(jié)構(gòu)上一種分子包絡(luò)于另一種分子。分子組成上，形成包裹骨架的分子稱為主體分子，而被包絡(luò)的分子稱為客體分子。根據(jù)主-客體分子的幾何分布可以將包合物分為三個類型:層型，籠型以及通道型。籠型物根據(jù)主體分子的種類可以細分為水溶液籠型物與無水籠型物。由水分子構(gòu)成籠型骨架的通常稱為氣體水合物或籠型水合物。當(dāng)籠型骨架不是由水分子構(gòu)成如酚類籠型物，則屬于無水籠型物。對苯二酸(HQ)與氣體分子在一定的條件下能形成的對苯二酸籠形物屬于無水籠型物。
[0004]在一定條件下對苯二酚與煙氣反應(yīng)形成對苯二酚籠形物時，會對二元氣體混合物(CO2/N2)產(chǎn)生選擇性吸收，其中CO2分子比N2分子更容易捕獲到HQ籠型物框架中。對苯二酚與CO2分子形成對苯二酚籠形物所需要的條件較為溫和，且對苯二酚籠型物通過動力學(xué)的擴孔過程使得CO2儲存在該籠型物的籠子中，使得對苯二酚在可逆地吸附和儲存CO2的方面有著廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明設(shè)計了一套用于研究對苯二酚膜分離煙氣的裝置以及與之對應(yīng)的分離煙氣的方法。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種用對苯二酚膜分離煙氣的方法，向反應(yīng)器內(nèi)裝進兩根相同長度的已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，先對反應(yīng)器通入煙氣進行排空，然后通過調(diào)節(jié)減壓閥向反應(yīng)器充入煙氣，并使用加熱套對反應(yīng)器進行加熱至對苯二酚的升華溫度，保持反應(yīng)器溫度在對苯二酚的升華溫度下進行反應(yīng)6?12h，然后停止加熱，待反應(yīng)器冷卻到室溫后用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，得到分離后的煙氣;接著再次加熱反應(yīng)器進行解析，最后采用氣相色譜儀對解析氣組成進行分析，通過對比解析氣與原始煙氣的組成變化來檢測對苯二酚對煙氣的分離效果。
[0008]上述方法中，所述涂有對苯二酚膜的陶瓷管是采用浸漬法將對苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面。
[0009]上述方法中，陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。
[0010]上述方法包括如下步驟:
(I)操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根長度一致的已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上； (2)打開氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，向反應(yīng)器通入煙氣進行排空；
(3)關(guān)閉第三截止閥，通過減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開關(guān)和第一截止閥；
(4)打開加熱套電源對反應(yīng)器進行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器示數(shù)為T1;
(5)對反應(yīng)器加熱反應(yīng)6?12h以上，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫；
(6)打開第三截止閥，用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥；
(7)對反應(yīng)后的樣品進行解析:再次打開加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2;
(8)停止加熱，打開第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，對解析氣組成進行分析。
[0011]—種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，包括氣瓶、減壓閥、對苯二酚膜反應(yīng)器、氣相色譜儀、溫度顯示器、儲氣袋、陶瓷管和加熱套；
所述氣瓶通過管道與減壓閥、對苯二酚膜反應(yīng)器順次連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器的右側(cè)出口與儲氣袋連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀連接;所述溫度顯示器與對苯二酚膜反應(yīng)器連接；
所述對苯二酚膜反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管；所述加熱套設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器外部。
[0012]進一步地，還包括第一截止閥、第二截止閥和第三截止閥；所述第一截止閥設(shè)置于減壓閥與對苯二酚膜反應(yīng)器之間;所述第二截止閥設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器與氣相色譜儀之間；所述第三截止閥設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器與儲氣袋之間。
[0013]進一步地，還包括壓力表;所述壓力表設(shè)置于減壓閥與對苯二酚膜反應(yīng)器之間。
[0014]進一步地，還包括樣品支架;所述樣品支架與對苯二酸膜反應(yīng)器連接。
[0015]上述方法中，所述的陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
采用對苯二酚膜分離煙氣，操作壓力較低，分離效果好，分離后的CO2濃度可到99%以上，而且將對苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面從而可以循環(huán)利用對苯二酚，無需重新填裝，簡化了操作過程。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置示意圖。
[0019]圖2是圖1中對苯二酚膜反應(yīng)器的對苯二酚膜反應(yīng)器的剖面圖。
[0020]圖中所示為:氣瓶1、減壓閥2、第一截止閥3、壓力表4、對苯二酚膜反應(yīng)器5、樣品支架6、第二截止閥7、氣相色譜儀8、溫度顯示器9、第三截止閥10、儲氣袋11、陶瓷管12、加熱套13ο
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明。
[0022]本發(fā)明裝置如圖1和圖2所示，其連接結(jié)構(gòu)如下:
一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，包括氣瓶1、減壓閥2、對苯二酚膜反應(yīng)器5、氣相色譜儀8、溫度顯示器9、儲氣袋11、陶瓷管12和加熱套13;所述氣瓶I通過管道與減壓閥2、對苯二酚膜反應(yīng)器5順次連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器5的右側(cè)出口與儲氣袋11連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器5的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀8連接;所述溫度顯示器9與對苯二酚膜反應(yīng)器5連接；
所述對苯二酚膜反應(yīng)器5內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管12;所述加熱套13設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器5外部。還包括第一截止閥3、第二截止閥7和第三截止閥10;所述第一截止閥3設(shè)置于減壓閥2與對苯二酚膜反應(yīng)器5之間;所述第二截止閥7設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器5與氣相色譜儀8之間；所述第三截止閥10設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器5與儲氣袋11之間。還包括壓力表4;所述壓力表4設(shè)置于減壓閥2與對苯二酚膜反應(yīng)器5之間。還包括樣品支架6;所述樣品支架6與對苯二酚膜反應(yīng)器5連接。
[0023]本實施例提供一種利用本裝置分離煙氣的方法，其操作過程如下:
1、操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根長度一致的已涂有對苯二酚膜的陶瓷管12，然后固定在樣品支架6上；
2、打開氣瓶1、第一截止閥3以及第三截止閥10，第二截止閥7處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入一定組成的煙氣進行排空；
3、關(guān)閉第三截止閥10，通過減壓閥2調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7MPa，待壓力表4示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶I開關(guān)和第一截止閥3;
4、打開加熱套13電源對反應(yīng)器進行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器9示數(shù)為
Ti；
5、對反應(yīng)器加熱反應(yīng)一段時間(6?12h以上)，然后關(guān)閉加熱套13的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫。
[0024]6、打開第三截止閥10，用儲氣袋11收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥10;
7、對反應(yīng)后的樣品進行解析。再次打開加熱套13電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2;
8、停止加熱，打開第二截止閥7，向氣相色譜儀8通入解析氣，對解析氣組成進行分析。
[0025]
實施例1
向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開關(guān)和第一截止閥。打開加熱套電源對反應(yīng)器進行加熱，溫度加熱到145 0C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開第三截止閥，用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70 0C，加熱時間為5h，停止加熱，打開第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測得解析氣組成為99%C02+1%N2。
[0026]
實施例2 向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為4 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開關(guān)和第一截止閥。打開加熱套電源對反應(yīng)器進行加熱，溫度加熱到150°C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開第三截止閥，用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至80°C，加熱時間為5h，停止加熱，打開第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測得解析氣組成為98%C02+2%N2。
[0027]
實施例3
向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上。打開氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，緩慢向反應(yīng)器通入摩爾組成為20%C02+80%N2的煙氣。關(guān)閉第三截止閥，通過減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開關(guān)和第一截止閥。打開加熱套電源對反應(yīng)器進行加熱，溫度加熱到155°C，加熱12h，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻下來，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫溫度。打開第三截止閥，用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥。再次打開加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至90°C，加熱時間為5h，停止加熱，打開第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，測得解析氣組成為96%C02+4%N2。
【主權(quán)項】
1.一種用對苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，向反應(yīng)器內(nèi)裝進兩根相同長度的已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，先對反應(yīng)器通入煙氣進行排空，然后通過調(diào)節(jié)減壓閥向反應(yīng)器充入煙氣，并使用加熱套對反應(yīng)器進行加熱至對苯二酚的升華溫度，保持反應(yīng)器溫度在對苯二酚的升華溫度下進行反應(yīng)6?12h，然后停止加熱，待反應(yīng)器冷卻到室溫后用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，得到分離后的煙氣;接著再次加熱反應(yīng)器進行解析，最后采用氣相色譜儀對解析氣組成進行分析，通過對比解析氣與原始煙氣的組成變化來檢測對苯二酚對煙氣的分離效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用對苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，所述涂有對苯二酚膜的陶瓷管是采用浸漬法將對苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用對苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，陶瓷管采用蜂窩煤陶瓷管，以增加陶瓷管的比表面積。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對苯二酚膜分離煙氣的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)操作前向反應(yīng)釜內(nèi)放進兩根長度一致的已涂有對苯二酚膜的陶瓷管，然后固定在樣品支架上； (2)打開氣瓶、第一截止閥以及第三截止閥，第二截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，向反應(yīng)器通入煙氣進行排空； (3)關(guān)閉第三截止閥，通過減壓閥調(diào)節(jié)出氣壓力為0.5?7 MPa，待壓力表示數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，然后關(guān)閉氣瓶開關(guān)和第一截止閥； (4)打開加熱套電源對反應(yīng)器進行加熱，加熱溫度為145?155°C，記錄顯示器示數(shù)為T1; (5)對反應(yīng)器加熱反應(yīng)6?12h以上，然后關(guān)閉加熱套的電源停止加熱，等待反應(yīng)器冷卻，直至溫度顯示器讀數(shù)為室溫； (6)打開第三截止閥，用儲氣袋收集完全反應(yīng)后氣體，然后關(guān)閉第三截止閥； (7)對反應(yīng)后的樣品進行解析:再次打開加熱套電源給反應(yīng)器加熱，加熱溫度至70?90°C，加熱時間為3-5h，記錄穩(wěn)定后的顯示器示數(shù)為T2; (8)停止加熱，打開第二截止閥，向氣相色譜儀通入解析氣，對解析氣組成進行分析。5.—種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，包括氣瓶(1)、減壓閥(2)、對苯二酚膜反應(yīng)器(5)、氣相色譜儀(8)、溫度顯示器(9)、儲氣袋(11)、陶瓷管(12)和加熱套(13); 所述氣瓶(I)通過管道與減壓閥(2)、對苯二酚膜反應(yīng)器(5)順次連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器(5)的右側(cè)出口與儲氣袋(11)連接;所述對苯二酚膜反應(yīng)器(5)的左側(cè)底部出口與氣相色譜儀(8)連接;所述溫度顯示器(9)與對苯二酚膜反應(yīng)器(5)連接； 所述對苯二酚膜反應(yīng)器(5)內(nèi)部設(shè)置有陶瓷管(12);所述加熱套(13)設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器(5)外部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括第一截止閥(3)、第二截止閥(7)和第三截止閥(10);所述第一截止閥(3)設(shè)置于減壓閥(2)與對苯二酚膜反應(yīng)器(5)之間；所述第二截止閥(7)設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器(5)與氣相色譜儀(8)之間；所述第三截止閥(10)設(shè)置于對苯二酚膜反應(yīng)器(5)與儲氣袋(11)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括壓力表(4);所述壓力表(4)設(shè)置于減壓閥(2)與對苯二酚膜反應(yīng)器(5)之間。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述用對苯二酚膜分離煙氣的裝置，其特征在于，還包括樣品支架 (6);所述樣品支架(6)與對苯二酚膜反應(yīng)器(5)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用對苯二酚膜分離煙氣的裝置和方法。所述裝置包括氣瓶、減壓閥、第一截止閥、壓力表、對苯二酚膜反應(yīng)器、樣品支架、第二截止閥、氣相色譜儀、溫度顯示器、第三截止閥、儲氣袋、陶瓷管、加熱套。本發(fā)明采用對苯二酚膜分離煙氣，操作壓力較低，分離效果好，分離后的CO2濃度可到99%以上，而且將對苯二酚涂覆在陶瓷管內(nèi)表面從而可以循環(huán)利用對苯二酚，無需重新填裝，簡化了操作過程。
【IPC分類】B01D53/22, C01B31/20
【公開號】CN105709571
【申請?zhí)枴緾N201610209065
【發(fā)明人】郎雪梅, 黃嘉寶, 樊栓獅, 王燕鴻
【申請人】華南理工大學(xué)