[发明专利]一种固定化碳酸酐酶及其制备与在捕集烟气中二氧化碳的应用

权利要求书

1.一种利用固定化碳酸酐酶吸收剂捕集烟气CO₂的方法，其特征在于所述吸收剂是将固定化碳酸酐酶与三级胺和水混合制成；所述吸收剂中三级胺的浓度为1-5mol·L^-1，固定化碳酸酐酶的质量浓度为1.5-15％；所述三级胺是N,N-二甲基环己胺、二乙氨基乙醇或3-二乙胺基-1,2-丙二醇中的一种；

所述固定化碳酸酐酶按如下方法制备：将六水合硝酸锌水溶液滴加至2-甲基咪唑水溶液中，在30-40℃下搅拌5-6min，再加入碳酸酐酶溶液，继续搅拌20-25min，反应结束后，离心，沉淀用去离子水洗涤，得到固定化碳酸酐酶；所述碳酸酐酶溶液是将碳酸酐酶溶于聚乙烯吡咯烷酮水溶液制成7.5-15mg·mL^-1的碳酸酐酶溶液；

所述的方法采用烟气CO₂捕集系统进行烟气CO₂捕集，所述烟气CO₂捕集系统由填料吸收塔、旋风分离器、解吸塔、再沸器和冷凝回流器组成；所述填料吸收塔顶部设有烟气出口、吸收液入口，底部设有烟气进口和吸收液出口；所述旋风分离器底部设有浆液出口，顶端侧面设有液体入口，顶部设有液体出口；所述解吸塔顶端侧面设有解吸液进口和冷凝水进口，顶端设有CO₂混合水蒸汽出口，底部侧面设有热源入口，底端设有解吸液出口；所述冷凝回流器设有入口和CO₂出口，水出口；所述填料吸收塔的吸收液出口与旋风分离器的液体入口连通，所述旋风分离器的液体出口通过第二泵并经过换热器与解吸塔的解吸液进口连通；所述解吸塔的解吸液出口经过再沸器、第三泵和换热器后与填料吸收塔的吸收液入口连通形成液体循环；所述旋风分离器的浆液出口通过第一泵与填料吸收塔的吸收液入口连通；所述解吸塔的CO₂混合水蒸汽出口与冷凝回流器的入口连通，冷凝回流器的水出口与解吸塔的冷凝水进口连通，同时再沸器产生的热量通过热源入口进入解吸塔；

捕集烟气中CO₂的方法：将所述吸收剂从吸收液进口放入填料吸收塔内，同时将模拟烟气从烟气进口通入填料吸收塔，吸收剂和模拟烟气经填料吸收塔处理后从吸收液出口经液体入口进入旋风分离器，经旋风分离器处理后，浆液从浆液出口经第一泵从吸收液入口回流入填料吸收塔；旋风分离器处理后的液体从液体出口经第二泵、换热器从解吸液进口进入解吸塔，解吸后的液体从解吸液出口经过再沸器后经第三泵和换热器从吸收液进口回到填料吸收塔；解吸塔处理后的CO₂和水蒸气从CO₂混合水蒸汽出口经入口进入冷凝回流器，经冷凝处理后CO₂从CO₂出口排出，水从水出口进入解吸塔；再沸器产生的热量从热源入口进入解吸塔。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述六水合硝酸锌水溶液中六水合硝酸锌与2-甲基咪唑水溶液中2-甲基咪唑物质的量之比为1:12～25；所述碳酸酐酶溶液中碳酸酐酶用量以六水合硝酸锌水溶液体积计为5-15mg/mL。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述六水合硝酸锌水溶液的浓度为0.4-0.6mol·L^-1，所述2-甲基咪唑水溶液的浓度为0.7～1mol·L^-1，聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度10mg·mL^-1。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述模拟烟气是用体积浓度15％的CO₂混合体积浓度85％的N₂配成的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于将吸收剂和模拟烟气加入填料吸收塔后，在40-60℃、1bar条件下进行CO₂捕集，负载了CO₂的吸收剂沿管道送往解吸塔，然后在90-110℃、3-4bar条件下进行CO₂解吸。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述填料吸收塔内的吸收剂与模拟烟气比为5-15L/m³。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在所述液体速率为100-120mL·h^-1，气体速率为1.2L·h^-1；所述模拟烟气在填料吸收塔内的停留时间为5-15秒。