一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沼氣提純凈化并綜合利用的方法，屬于分離工程技術(shù)，特別是涉及一種利用氣液混合栗進(jìn)行沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣是近年來頗受矚目的可再生能源，它不僅有助于緩解國(guó)家能源需求，也能減輕有機(jī)廢棄物帶來的環(huán)境污染，還能為CO2減排做出貢獻(xiàn)。沼氣的凈化提純是其得到進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。未經(jīng)過提純的沼氣中含有約30-60%的⑶2，它會(huì)顯著降低燃?xì)獾臒嶂?，?duì)它的推廣不利。因此從沼氣中脫除CO2具有重要的實(shí)際意義。
[0003]目前以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的沼氣中CO2脫除技術(shù)主要有高壓水洗法、化學(xué)吸收法、變壓吸附法(PSA)以及膜分離法。這些方法往往面臨著操作成本高、脫附困難、CO2難以加以利用的問題。
[0004]納米級(jí)的碳酸鈣是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，作為一種填充劑，它被廣泛地應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、醫(yī)藥等工業(yè)中。納米碳酸I丐的粒徑范圍一般為10nm以內(nèi)，其主要特點(diǎn)是粒徑小、粒子大小均勻、比表面積大，性能大大優(yōu)于一般輕質(zhì)碳酸鈣。使用Ca(OH)2做吸收劑，與CO2反應(yīng)生成納米級(jí)CaCO3則可以固定CO2并且產(chǎn)生附加值。沼氣凈化和降低生產(chǎn)成本的問題就得以解決。
[0005]氣液混合栗的吸入口可以利用負(fù)壓作用吸入氣體，所以無需采用空氣壓縮機(jī)和大氣噴射器。高速旋轉(zhuǎn)的栗葉輪將液體與氣體混合攪拌，所以無需攪拌器和混合器。由于栗內(nèi)的加壓混合，氣體與液體充分溶解，溶解效率可達(dá)80?100%。所以無需大型加壓溶氣罐或昂貴的反應(yīng)塔即可制取高度溶解液。氣液比約為1:9(吸氣量為8-10% )，串聯(lián)使用可以增加吸氣量。一臺(tái)氣液混合栗即可進(jìn)行氣液吸引、混合、溶解并直接將高度溶解液送至使用點(diǎn)。因此，使用氣液混合栗，可以提高溶氣液制取效率、簡(jiǎn)化制取裝置、節(jié)省場(chǎng)地、大幅降低初次投資、節(jié)省運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。
[0006]目前氣液混合栗主要應(yīng)用于臭氧水制取設(shè)備(純凈飲用水滅菌保鮮、污水脫臭脫色、改善⑶D、B0D等)、溶氣氣浮處理設(shè)備(各種類型氣浮裝置)、生化曝氣設(shè)備(改善⑶D、B0D、地下水除鐵除錳等)。尚未發(fā)現(xiàn)它在氣液接觸反應(yīng)器中運(yùn)用的文獻(xiàn)報(bào)道。使用氣液混合栗用以氣液兩相接觸反應(yīng)是一片全新研究領(lǐng)域。本發(fā)明是針對(duì)目前沼氣凈化中生產(chǎn)成本高、CO2未得到有效利用的現(xiàn)狀提供解決方案，在氣液混合栗中同時(shí)實(shí)現(xiàn)沼氣中CO2的脫除和納米碳酸鈣的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝。所述工藝是針對(duì)目前沼氣凈化中生產(chǎn)成本高、CO2未得到有效利用的現(xiàn)狀提供解決方案，在氣液混合栗中同時(shí)實(shí)現(xiàn)沼氣中CO2的脫除和納米碳酸鈣的生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]—種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，將Ca(OH)2懸濁液和原料氣加入氣液混合栗中混合、反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)氣液分離器分離，得到碳酸鈣懸濁液和沼氣;所述碳酸鈣懸濁液經(jīng)固液分離得到納米碳酸鈣。
[0010]具體地:一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，所述工藝中將配制的Ca(OH)2懸濁液與原料氣加入氣液混合栗中混合、反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)過氣液分離器分離后，沼氣排出、收集，分離液返回至料液桶循環(huán)反應(yīng);當(dāng)料液桶中分離液PH值降低到6.9-7.1時(shí)反應(yīng)結(jié)束，得到碳酸鈣懸濁液，所述碳酸鈣懸濁液經(jīng)固液分離得到納米碳酸鈣。
[0011]所述工藝中，原料氣為脫水、脫硫后的沼氣，其中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為40?60%。
[0012]所述工藝中，使用的Ca(OH)2為工業(yè)級(jí)或更高純度規(guī)格，配置的Ca(OH)2懸濁液質(zhì)量百分比濃度為0.5%?5%。
[0013]所述工藝中，氣液混合栗為設(shè)置有進(jìn)口閥、出口閥的旋渦栗;氣液分離器是上部有氣體出口、中部有氣液混合物入口、下部有液體物料出口，并帶有攪拌器的容器。
[0014]所述工藝中，氣液混合栗中氣含率為1-15%。
[0015]所述工藝中，經(jīng)氣液分離器分離得到的沼氣中⑶2濃度在2%以下；制得的納米碳酸鈣的粒徑在100-200nm之間。
[0016]本發(fā)明采用氣液混合栗作為反應(yīng)器，強(qiáng)烈湍流的栗殼內(nèi)部流場(chǎng)為氣液高效混合提供了可能。所述氣液混合栗的吸入口(進(jìn)料口)可以利用負(fù)壓作用吸入氣體，所以無需采用空氣壓縮機(jī)和大氣噴射器。氣液混合栗中高速旋轉(zhuǎn)的栗葉輪將液體與氣體混合攪拌，所以無需攪拌器和混合器。純化過程中氣體與液體充分混合、溶解，溶解效率可達(dá)80?100%，所以無需大型加壓溶氣罐或昂貴的反應(yīng)塔即可制取高度溶解液。氣液混合栗中氣含率為1-15%，串聯(lián)使用可以增加吸氣量。一臺(tái)氣液混合栗即可進(jìn)行氣液吸引、混合、溶解并直接將高度溶解液送至使用點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018](I)采用本發(fā)明所述工藝提純后的沼氣中⑶2的濃度降低到2%以下，達(dá)到車用燃?xì)獾囊蟆?br>[0019](2)本發(fā)明工藝制得的納米碳酸|丐的粒徑在100-200nm之間，粒徑分布范圍較窄，增加了其后續(xù)使用價(jià)值。
[0020](3)本工藝流程簡(jiǎn)單，混合效果高，CO2脫除效果好，設(shè)備穩(wěn)定性高，裝置簡(jiǎn)單適合大規(guī)模生產(chǎn)。使用氣液混合栗，可以提高溶氣液制取效率、簡(jiǎn)化制取裝置、節(jié)省場(chǎng)地、大幅降低初次投資、節(jié)省運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。
【附圖說明】
[0021]圖1為一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝的工藝流程圖，其中:I為原料氣鋼瓶、2為氣體緩沖罐、3為轉(zhuǎn)子流量計(jì)、4為流量調(diào)節(jié)閥、5為料液桶、6為渦輪流量計(jì)、7為進(jìn)口壓力表、8為氣液混合栗、9為止回閥、10為安全閥、11為出口壓力表、12為流量調(diào)節(jié)閥、13為成品氣出料線、14為氣液分離器。
[0022]圖2為納米碳酸鈣產(chǎn)品的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下用具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不限制本發(fā)明的使用范圍。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]如圖1所示用于沼氣提純聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的裝置，所述裝置由原料進(jìn)料線、旋渦栗以及氣液分離器14組成，所述原料進(jìn)料線由原料氣進(jìn)料線和Ca(OH)2懸濁液進(jìn)料線組成并并聯(lián)于旋渦栗的進(jìn)料口，旋渦栗的出料口與氣液分離器14的進(jìn)料口連接;所述氣液分離器14底部液體出料口與料液桶5的進(jìn)料口通過管道連接，氣液分離器14頂部還設(shè)置有成品氣出料線13。所述原料氣進(jìn)料線由原料氣鋼瓶1、氣體緩沖罐2、轉(zhuǎn)子流量計(jì)3以及流量調(diào)節(jié)閥4依次連接而成，所述Ca (OH) 2懸濁液進(jìn)料線上依次設(shè)置有料液桶5、渦輪流量計(jì)6和進(jìn)口壓力表7 ；所述旋渦栗的出料口和氣液分離器14的進(jìn)料口之間還依次連接有止回閥9、安全閥10、出口壓力表11、流量調(diào)節(jié)閥12。所述氣液分離器14是上部有氣體出口、中部有氣液混合物入口、下部有液體物料出口，并帶有攪拌器的容器。
[0026]本實(shí)施例中氣液混合栗的型號(hào)是南方栗業(yè)25QY-2型，額定流量為33.3L/min。原料氣中CO2體積含量為47%。采用工業(yè)級(jí)的Ca(0H)2(質(zhì)量含量為91.7%)在料液桶內(nèi)配制質(zhì)量百分比濃度為2%的Ca(OH)2懸濁液50L;調(diào)節(jié)氣液混合栗進(jìn)口閥、出口閥，使流量達(dá)到額定數(shù)值;調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，使原料氣流量達(dá)到3.3L/min，此時(shí)栗內(nèi)氣含率為10 % ; Ca(0H)2懸濁液與原料氣中的CO2在氣液混合栗內(nèi)混合、反應(yīng)，經(jīng)過氣液分離器分離后，得到CO2濃度在2 %以下的沼氣排出、收集;分離液返回料液桶循環(huán)反應(yīng)；用PH計(jì)監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，當(dāng)料液桶中分離液PH值降低到7時(shí)反應(yīng)結(jié)束，得到碳酸鈣懸濁液，所述碳酸鈣懸濁液經(jīng)固液分離得到粒徑在100-130nm之間納米碳酸I丐。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，將Ca(OH)2懸濁液和原料氣加入氣液混合栗混合、反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)氣液分離器分離，得到碳酸鈣懸濁液和沼氣;所述碳酸鈣懸濁液經(jīng)固液分離得到納米碳酸鈣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中將配制的Ca(OH)2懸濁液與原料氣加入氣液混合栗中混合、反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)過氣液分離器分離后，沼氣排出、收集，分離液返回至料液桶循環(huán)反應(yīng)；當(dāng)料液桶中分離液PH值降低到6.9-7.1時(shí)反應(yīng)結(jié)束，得到碳酸鈣懸濁液，經(jīng)固液分離得到納米碳酸鈣。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，原料氣為脫水、脫硫后的沼氣，其中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為40?60%。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，使用的Ca(OH)2為工業(yè)級(jí)或更高純度規(guī)格，Ca(OH)2懸濁液質(zhì)量百分比濃度為0.5%?5% ο5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，氣液混合栗為設(shè)置有進(jìn)口閥、出口閥的旋渦栗。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，氣液分離器是上部有氣體出口、中部有氣液混合物入口、下部有液體物料出口，并帶有攪拌器的容器。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，氣液混合栗中氣含率為1-15%。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，其特征在于，所述工藝中，經(jīng)氣液分離器分離得到的沼氣中CO2濃度在2%以下；制得的納米碳酸鈣的粒徑在100-200nm之間。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種沼氣純化聯(lián)產(chǎn)納米碳酸鈣的工藝，將Ca(OH)2懸濁液和原料氣加入氣液混合泵混合、反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)物經(jīng)氣液分離器分離，得到碳酸鈣懸濁液和純化后的沼氣；所述碳酸鈣懸濁液經(jīng)固液分離得到納米碳酸鈣。本工藝流程簡(jiǎn)單，混合效果高，CO2脫除效果好，設(shè)備穩(wěn)定性高，裝置簡(jiǎn)單適合大規(guī)模生產(chǎn)；使用氣液混合泵，可以提高溶氣液制取效率、簡(jiǎn)化制取裝置、節(jié)省場(chǎng)地、大幅降低初次投資、節(jié)省運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。
【IPC分類】C01F11/18, C10L3/10, B82Y30/00
【公開號(hào)】CN105623769
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610184144
【發(fā)明人】周俊, 劉曦, 賈紅華
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日