[发明专利]基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器

说明书

一种基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器，有设置在底座上的柱状反应腔体，盖在其上端口的盖板，底座上成有进气孔，柱状反应腔体的顶部有吸收液进口，底部设置有反应产物出口，内部由下至上设置有强氧化吸附膜和多孔板，沿柱状反应腔体内的中心轴线上设置有有机玻璃棒，有机玻璃棒的上端连接盖板，下端连接多孔板，柱状反应腔体内位于多孔板的上方设置有两级以上的固定化酶载体结构，柱状反应腔体内分别设置有压力传感器、pH电极、气体采样吸气管和气体采样回气管，盖板上分别形成有对应压力传感器、pH电极、气体采样吸气管和气体采样回气管的压力信号输出孔、pH电极输出孔、吸气孔和回气孔。本发明显著提CO₂吸收的反应速率，减少能耗。

技术领域

本发明涉及一种用于燃烧后烟气中CO₂捕集的装置。特别是涉及一种利用固定化碳酸酐酶加快烟气中CO₂吸收的基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器。

背景技术

CO₂的捕集和封存技术可有效解决碳排放和温室效应问题，燃烧后烟气中CO₂的捕集主要是通过物理和化学吸收法，但存在成本过高和能耗大等问题。碳酸酐酶能够将CO₂快速催化转换成为HCO₃^-,反应速率可由6.2×10^-3s^-1提高到10⁶s^-1，是至今发现的最有效的CO₂水合酶催化剂。将烟气中的CO₂利用CA酶催化吸收分离出来，可有效促进CO₂的吸收，加快CO₂的捕集速率，是具有前景的CO₂捕集应用技术。酶在高温、强酸碱和有机溶剂等条件下易失活，限制了其被广泛应用。固定化技术不仅可使酶易于分离，也利于酶稳定性的提高，且固定化酶具有一定形状和机械强度，可装填于反应器中，便于连续生产。利用固定化碳酸酐酶在反应器捕集燃烧后的CO₂主要存在的问题是：由于烟气中含有粉尘颗粒和SO₂等污染物，降低固定化酶的活力，且阻碍CO₂在吸收液中的传质吸收；吸收液吸收烟气中CO₂的反应速率低且能耗高；气液两相流动中，CO₂在反应器的流程短，不能充分与固定化酶接触，催化反应效率低；为提高反应速率，反应器内布置磁力搅拌器，但增加了能耗且系统复杂；不能在线收集有效的反应参数，反应过程控制不易控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够解决燃烧后CO₂捕集存在的CO₂吸收速率低和能耗高等问题的基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器。

本发明所采用的技术方案是：一种基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器，包括有底座、设置在底座上的透明的柱状反应腔体和盖在柱状反应腔体上端口的盖板，所述底座上贯通的形成有用于向柱状反应腔体输入外部气体的进气孔，所述柱状反应腔体的顶部侧壁上设置有吸收液进口，底部侧壁上设置有反应产物出口，所述柱状反应腔体内的底部由下至上依次设置有用于对从进气孔进入的外部气体过滤的强氧化吸附膜和多孔板，沿柱状反应腔体内的中心轴线上设置有有机玻璃棒，所述有机玻璃棒的上端连接盖板，下端连接多孔板，所述柱状反应腔体内位于多孔板的上方通过有机玻璃棒设置有两级以上用于对进入柱状反应腔体内的烟气进行催化反应的固定化酶载体结构，所述柱状反应腔体内分别设置有压力传感器、pH电极、气体采样吸气管和气体采样回气管，所述盖板上分别形成有用于贯穿压力传感器输出导线的压力信号输出孔，用于贯穿所述的pH电极输出导线的pH电极输出孔，与所述的气体采样吸气管相连通的吸气孔，以及与所述气体采样回气管相连通的回气孔。

所述的柱状反应腔体的外侧壁上设置有用于读取内部液位的刻度。

所述的柱状反应腔体的外侧还套有用于通过循环水控制柱状反应腔体内部温度的水浴套筒，所述水浴套筒的上端侧壁上设置有出水口，下端侧壁上设置有进水口。