球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法

摘要

本发明提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法，涉及废气处理技术领域。装置包括并联在废气存储容器与高压存储容器之间的主球磨机和副球磨机，主球磨机通入外部的烟道废气，并将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，将除水汽后的烟道废气最终存入高压存储容器；外部的烟道废气切换到通入副球磨机，同时，主球磨机接收高压存储容器输来的烟道废气，并吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理，实现水合物法对烟道废气中CO2的快速捕集与分离，并保证所形成的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。

权利要求

1.一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述装置包括主球磨机（1）、副球磨机（2）、废气存储容器（4）、气体增压泵（5）和高压存储容器（6）；

所述主球磨机（1）、所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）依次首尾连接，形成循环回路；其中，所述主球磨机（1）上设置有废气主接口（7）；

所述副球磨机（2）、所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）依次首尾连接，形成循环回路；其中，所述副球磨机（2）上设置有废气副接口（8），所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）上均设置有排气阀（9）；

所述主球磨机（1）用于通过所述废气主接口（7）通入外部的烟道废气，并在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰（11），并将除水汽后的烟道废气依次流入所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）；所述主球磨机（1）还用于接收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气，并在第二转速下将所述主球磨机（1）内的所述固态冰（11）融化、以吸收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物（12）；其中，所述第二转速大于所述第一转速；

在所述高压存储容器（6）向所述主球磨机（1）输送烟道废气的情况下，所述主球磨机（1）暂停通入外部的烟道废气，由所述副球磨机（2）的所述废气副接口（8）通入外部的烟道废气，并在所述副球磨机（2）内冻结出固态冰（11），再形成固态二氧化碳水合物（12），使所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）交替通入外部的烟道废气。

2.根据权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）的外表面均设置有散热冷却结构（3）。

3.根据权利要求2所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述散热冷却结构（3）为散热翅片或冷凝软管。

4.根据权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述装置还包括电磁铁吸盘（13）和传输板（14），所述传输板（14）用于承接所述主球磨机（1）与所述副球磨机（2）排出的固态二氧化碳水合物（12）和研磨球（10），所述电磁铁吸盘（13）用于从所述传输板（14）上吸走所述研磨球（10）。

5.根据权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置，其特征在于，所述装置包括多个所述主球磨机（1），多个所述主球磨机（1）并联设置；所述装置包括多个所述副球磨机（2），多个所述副球磨机（2）并联设置。

6.一种球磨法形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的球磨法形成二氧化碳水合物的装置。

7.根据权利要求6所述的球磨法形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：将外部的烟道废气通入所述主球磨机（1）的所述废气主接口（7），控制所述主球磨机（1）在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰（11），并将除水汽后的烟道废气依次流入所述废气存储容器（4）、所述气体增压泵（5）和所述高压存储容器（6）；

S2：将所述高压存储容器（6）中的烟道废气输至所述主球磨机（1），控制所述主球磨机（1）在第二转速下将所述主球磨机（1）内的所述固态冰（11）融化、以吸收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物（12）；

S3：暂停向所述主球磨机（1）内通入外部的烟道废气，由所述副球磨机（2）的所述废气副接口（8）通入外部的烟道废气，并在所述副球磨机（2）内冻结出固态冰（11）。

8.根据权利要求7所述的球磨法形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，S2与S3同步开始；S3之后，所述方法还包括：S4：将所述高压存储容器（6）中的烟道废气输至所述副球磨机（2），控制所述副球磨机（2）将所述副球磨机（2）内的所述固态冰（11）融化、以吸收所述高压存储容器（6）输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物（12）。

9.根据权利要求8所述的球磨法形成二氧化碳水合物的方法，其特征在于，S4开始时，所述方法同步开始执行S1。

说明书

球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法。

背景技术

[0002] 目前，已有的水合物法碳捕集技术，无论是在纯水或溶液中形成水合物，还是在多孔介质内形成，均是通过持续扰动液体相来增大气/液接触面积（如搅拌、喷淋、鼓泡等），或者液体稳定存在于多孔介质内以持续获得巨大的气/液接触面。水合物法碳捕集CO2应用技术的可行性，不仅取决于相关的相平衡问题而且取决于水合物的快速形成是否可行。较为广泛关注的水合物法碳捕集技术如水合物膜法和TBAB/THF水合物法和外加场水合物法等，其水合物的形成时间均在60min以上，反应时间较长。此外，目前现存的大部分水合物捕集、分离CO2方法均在零度以上环境条件下进行，形成之后的固态水合物在常压下易分解，不利于进一步的储存、转运等后续操作。

发明内容

[0003] 本发明的目的包括提供了一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法，其能够对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理，实现水合物法对烟道废气中CO2的快速捕集与分离，并保证所形成的水合物在常压条件下维持稳定状态而不分解。

[0004] 本发明的实施例可以这样实现：

[0005] 第一方面，本发明提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置，装置包括主球磨机、副球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；

[0006] 主球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器依次首尾连接，形成循环回路；其中，主球磨机上设置有废气主接口；

[0007] 副球磨机、废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器依次首尾连接，形成循环回路；其中，副球磨机上设置有废气副接口；

[0008] 主球磨机用于通过废气主接口通入外部的烟道废气，并在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，并将除水汽后的烟道废气依次流入废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；主球磨机还用于接收高压存储容器输来的烟道废气，并在第二转速下将主球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；其中，第二转速大于第一转速；

[0009] 在高压存储容器向主球磨机输送烟道废气的情况下，主球磨机暂停通入外部的烟道废气，由副球磨机的废气副接口通入外部的烟道废气，并在副球磨机内冻结出固态冰，再形成固态二氧化碳水合物，使主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理。

[0010] 在可选的实施方式中，主球磨机与副球磨机的外表面均设置有散热冷却结构。

[0011] 在可选的实施方式中，散热冷却结构为散热翅片或冷凝软管。

[0012] 在可选的实施方式中，主球磨机与副球磨机上均设置有排气阀，排气阀用于将主球磨机或副球磨机内达标的气体排入大气中。

[0013] 在可选的实施方式中，装置还包括电磁铁吸盘和传输板，传输板用于承接主球磨机与副球磨机排出的固态二氧化碳水合物和研磨球，电磁铁吸盘用于从传输板上吸走研磨球。

[0014] 在可选的实施方式中，装置包括多个主球磨机，多个主球磨机并联设置；装置包括多个副球磨机，多个副球磨机并联设置。

[0015] 第二方面，本发明提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的方法，方法采用前述实施方式的球磨法形成二氧化碳水合物的装置。

[0016] 在可选的实施方式中，方法包括：

[0017] S1：将外部的烟道废气通入主球磨机的废气主接口，控制主球磨机在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰，并将除水汽后的烟道废气依次流入废气存储容器、气体增压泵和高压存储容器；

[0018] S2：将高压存储容器中的烟道废气输至主球磨机，控制主球磨机在第二转速下将主球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物；

[0019] S3：暂停向主球磨机内通入外部的烟道废气，由副球磨机的废气副接口通入外部的烟道废气，并在副球磨机内冻结出固态冰。

[0020] 在可选的实施方式中，S2与S3同步开始；S3之后，方法还包括：

[0021] S4：将高压存储容器中的烟道废气输至副球磨机，控制副球磨机将副球磨机内的固态冰融化、以吸收高压存储容器输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物。

[0022] 在可选的实施方式中，S4开始时，方法同步开始执行S1，如此循环，使主球磨机与副球磨机交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理。

[0023] 本发明实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置和方法的有益效果包括：

[0024] 将烟道废气中的大量水汽冷凝并冻结使用，实现对烟道废气中大量水汽的循环再利用；

[0025] 利用冬季低温环境对烟道废气中水汽进行冷凝并冻结，实现对冬季低温“冷能”的循环再利用以节约能源；

[0026] 利用烟道废气自身的高温条件，使水汽可以在球磨机内迅速传播、扩散，实现对烟道废气中大量废热的循环再利用；

[0027] 利用球磨机的快速转动可以使冰粉迅速发生局部融化的作用，在高压环境条件下快速碾磨冰粉使其发生局部融化现象，冰粉一旦出现局部融化便会在高气体压力以及冰粉诱导成核作用下迅速转化为CO2水合物，另外伴随球磨过程的持续进行，冰粉会持续不断地转化为水合物，而高压气体环境可确保已经形成的水合物始终维持稳定而不发生局部分解，因此通过高压条件下的持续球磨过程最终可以获得纯度很高的固态CO2水合物，实现对烟道废气中CO2的快速、高效捕集与分离。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0029] 图1为本发明第一实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置的结构示意图；

[0030] 图2为电磁铁吸盘从传输板上吸走研磨球的结构示意图；

[0031] 图3为本发明第一实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的方法的流程图；

[0032] 图4为本发明第二实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置的结构示意图。

[0033] 图标：100‑球磨法形成二氧化碳水合物的装置；1‑主球磨机；2‑副球磨机；3‑散热冷却结构；4‑废气存储容器；5‑气体增压泵；6‑高压存储容器；7‑废气主接口；8‑废气副接口；9‑排气阀；10‑研磨球；11‑固态冰；12‑固态二氧化碳水合物；13‑电磁铁吸盘；14‑传输板。

具体实施方式

[0034] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0035] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0037] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0038] 此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0039] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

[0040] 第一实施例

[0041] 请参考图1，本实施例提供了一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置100（以下简称：装置），装置主要用于处理较少量的烟道废气，装置包括主球磨机1、副球磨机2、散热冷却结构3、废气存储容器4、气体增压泵5和高压存储容器6。

[0042] 具体的，主球磨机1、废气存储容器4、气体增压泵5和高压存储容器6依次首尾连接，形成循环回路；其中，主球磨机1上设置有废气主接口7和排气阀9。

[0043] 副球磨机2、废气存储容器4、气体增压泵5和高压存储容器6依次首尾连接，形成循环回路；其中，副球磨机2上设置有废气副接口8和排气阀9。

[0044] 主球磨机1与副球磨机2的外表面均设置有散热冷却结构3。其中，散热冷却结构3为散热翅片或冷凝软管。

[0045] 主球磨机1和副球磨机2与高压存储容器6连接的一端都设置有电磁阀（图中未示出）。其中，主球磨机1和副球磨机2均为耐高压球磨机，主球磨机1和副球磨机2均为圆柱体、直径为100cm、长度为1000cm。主球磨机1和副球磨机2均通过联动轴驱动，联动轴通过皮带与电机连接，主球磨机1和副球磨机2内均设置有铁质的研磨球10，研磨球10的直径可以是23cm。主球磨机1和副球磨机2相互配合工作。
~

[0046] 具体的，主球磨机1还用于接收高压存储容器6输来的烟道废气，并在第二转速下将主球磨机1内的固态冰11融化、以吸收高压存储容器6输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物12；其中，第二转速大于第一转速。

[0047] 在高压存储容器6向主球磨机1输送烟道废气的情况下，主球磨机1暂停通入外部的烟道废气，由副球磨机2的废气副接口8通入外部的烟道废气，并在副球磨机2内冻结出固态冰11，再形成固态二氧化碳水合物12，使主球磨机1与副球磨机2交替通入外部的烟道废气，对持续输出的外部的烟道废气保持不间断地处理。

[0048] 请查阅图2，装置还包括电磁铁吸盘13和传输板14，传输板14用于承接主球磨机1与副球磨机2排出的固态二氧化碳水合物12和研磨球10，电磁铁吸盘13用于从传输板14上吸走研磨球10。

[0049] 请查阅图3，本实施例还提供一种球磨法形成二氧化碳水合物的方法（以下简称：方法），方法采用上述装置，方法包括以下步骤：

[0050] S1：将外部的烟道废气通入主球磨机1的废气主接口7，控制主球磨机1在第一转速下将烟道废气中的水汽冻结为固态冰11，并将除水汽后的烟道废气依次流入废气存储容器4、气体增压泵5和高压存储容器6。

[0051] 具体的，首先，主球磨机1通过废气主接口7通入外部的高温烟道废气。在冬季低温气流对散热冷却结构3的降温作用下，本实施例中，散热冷却结构3为散热翅片，分布于主球磨机1外部的散热翅片可将主球磨机1持续维持于低温状态。此时，当烟道废气流动经过主球磨机1的时候，就会于主球磨机1的中后段冷凝成液态水、并缓慢冻结为固态冰11。需注意的是，如果考虑在夏季使用本装置，散热冷却结构3可选用冷凝软管，冷凝软管外接恒温水槽，可实现对主球磨机1的人工控制式冷却。

[0052] 主球磨机1冻结过程进行预设时长（12小时以上）后，启动主球磨机1并在第一转速（可以是0.5转/分钟）下运转，将冻结在主球磨机1上的固态冰11通过研磨球10碾磨下来，以便于冷凝、冻结更多水汽。此时，主球磨机1的转速较慢，碾磨过程只是将固态冰11磨碎而不会引起固态冰11出现明显的局部融化。

[0053] 然后，将主球磨机1中除水汽后的烟道废气经过管道（直径可以为10cm）流入废气存储容器4（可以是常压容器，容量为1000L）中，并在废气存储容器4中暂时储存。

[0054] 最后，启动气体增压泵5，将废气存储容器4中的烟道废气进行增压后并存储于高压存储容器6（耐受≤30MPa气体压力）中，一般情况下需将气体增压至20MPa以上。

[0055] S2：打开主球磨机1连接高压存储容器6一端的电磁阀，将高压存储容器6中的烟道废气输至主球磨机1，控制主球磨机1在第二转速下将主球磨机1内的固态冰11融化、以吸收高压存储容器6输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物12。

[0056] 具体的，S2包括以下步骤：

[0057] S21：烟道废气中的水汽在主球磨机1中冷凝冻结预设时长（48小时以上）后，将主球磨机1的低速（第一转速）转动停止，此时将高压存储容器6与主球磨机1之间的高压管道中的电磁阀打开，使高压存储容器6中的除水汽高压气体通过高压管道（直径为5cm，耐受≤30MPa气体压力）注入主球磨机1中，并达到8MPa以上的气体压力，此时，已暂停向主球磨机1内通入外部的烟道废气，由副球磨机2的废气副接口8通入外部的烟道废气。

[0058] S22：启动主球磨机1并维持在第二转速（为高转速运转，可以是10 15转/分钟），此~时主球磨机1中的冰粉在研磨球10的高速碾磨作用下会发生局部融化现象，使得冰粉在高压气体作用下迅速转换为固态CO2水合物。

[0059] 同时，存储于高压存储容器6中的高压气体持续通入主球磨机1中，并使得其达到14MPa压力（低于球磨机的最大耐受压力15MPa），维持1 2小时的时长，以最大限度降低烟道~
废气中的CO2体积比例（5%体积比以下），并最大限度提升冰粉至水合物的转化率。

[0060] S23：将处理后的具有低浓度CO2比例（5%以下）的低温气体通过排气阀9排放至大气中。

[0061] S24：主球磨机1中的气压降至大气压后，打开主球磨机1后端封盖并将其倾斜一定角度，此时启动主球磨机1并进行中高转速运转（1~3转/分钟），即可将形成的固态CO2水合物倾倒出至传输板14（请查阅图2）上。

[0062] S25：操控电磁铁吸盘13并将其置于传输板14（请查阅图2）正上方20 30cm处，启动~电磁铁吸盘13的电磁力功能将混在水合物料中的研磨球10吸出，实现研磨球10与水合物的完全分离。

[0063] 水合物被完全分离出来后，此时水合物的温度依然处于零度以下状态，因而立即进入到了“自保护”状态，在常压条件下水合物即可维持稳定而不分解，进而可以对水合物进行下一步的收集、贮存、转运等后续处理操作。

[0064] S2与S3同步开始。

[0065] S3：暂停向主球磨机1内通入外部的烟道废气，由副球磨机2的废气副接口8通入外部的烟道废气，并在副球磨机2内冻结出固态冰11。

[0066] 具体的，当开始向主球磨机1中注入高压烟道废气的时候，启动副球磨机2，并同时将烟道末端转换为与副球磨机2的废气副接口8连接。之后，对副球磨机2重复与主球磨机1中相同的操作，即可在副球磨机2中对烟道废气中的水汽进行冷凝与冻结，即进行S4。

[0067] S4：打开副球磨机2连接高压存储容器6一端的电磁阀，将高压存储容器6中的烟道废气输至副球磨机2，控制副球磨机2将副球磨机2内的固态冰11融化、以吸收高压存储容器6输来的烟道废气中的二氧化碳，形成固态二氧化碳水合物12。

[0068] S4开始时，方法同步开始执行S1，如此循环，使主球磨机1与副球磨机2交替通入外部的烟道废气。

[0069] 本实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置100和方法的有益效果包括：

[0070] 将烟道废气中的大量水汽冷凝并冻结使用，实现对烟道废气中大量水汽的循环再利用；

[0071] 利用冬季低温环境对烟道废气中水汽进行冷凝并冻结，实现对冬季低温“冷能”的循环再利用以节约能源；

[0072] 利用烟道废气自身的高温条件，使水汽可以在球磨机内迅速传播、扩散，实现对烟道废气中大量废热的循环再利用；

[0073] 利用球磨机的快速转动可以使冰粉迅速发生局部融化的作用，在高压环境条件下快速碾磨冰粉使其发生局部融化现象，冰粉一旦出现局部融化便会在高气体压力以及冰粉诱导成核作用下迅速转化为CO2水合物，另外伴随球磨过程的持续进行，冰粉会持续不断地转化为水合物，而高压气体环境可确保已经形成的水合物始终维持稳定而不发生局部分解，因此通过高压条件下的持续球磨过程最终可以获得纯度很高的固态CO2水合物，实现对烟道废气中CO2的快速、高效捕集与分离。

[0074] 第二实施例

[0075] 请参考图4，本实施例提供了一种球磨法形成二氧化碳水合物的装置100（以下简称：装置），其与第一实施例中的装置结构相近，不同之处在于，装置包括多个主球磨机1和多个副球磨机2，其中，多个主球磨机1并联设置；多个副球磨机2并联设置。本实施例中，两个主球磨机1并联设置；两个副球磨机2并联设置。

[0076] 这样，可以实现多组球磨机组串、并联的工作方式，多组球磨机的启动、停止过程相互配合，在处理现场即可实现对烟道废气的连续、不间断地处理，大幅度提升废气处理效率。

[0077] 每个主球磨机1和每个副球磨机2与高压存储容器6连接的一端都设置有电磁阀，在哪些主球磨机1或副球磨机2需要通入高压存储容器6中气体时，就打开这些主球磨机1或副球磨机2入口的电磁阀，以便高压存储容器6中气体进入对应的主球磨机1或副球磨机2中。

[0078] 本发明实施例的主要原理：借鉴建筑行业中常用的球磨机粉碎石块方法，通过在高压的负温条件下使用球磨碾磨冰块的方法，使冰粉在高气体压力环境中出现局部融化现象，此时局部冰粉发生相变过程：由固态冰11转化为液态水。由于此相变转化过程是在高气体压力环境下发生，此时烟道废气中的CO2会在固态冰11发生局部融化的瞬间溶解进入球磨产生的液态水中，并在高压、低温的外部环境条件下迅速转化为固态水合物。最终，实现以固态水合物的形式对烟道废气中的CO2进行快速、高效地捕集与分离。因此，建筑行业中快速、高效粉碎石块的球磨方法被借鉴到本发明实施例中，用于高压条件下固态冰11向固态水合物的直接转化，实现对烟道废气中CO2的快速、高效捕集与分离。

[0079] 本发明实施例的核心方案：在本发明实施例提出的使用固态冰11快速、高效形成固态CO2水合物方法中，将化工厂、煤电厂排出的烟道废气进行冷凝得到液态水，并进一步冻结形成冰粉，进而实现对烟道废气中大量水汽的循环再利用。另外，利用冬季的低温环境条件对烟道废气中的水汽进行冷凝与冻结，可实现对冬季“冷能”的变相式存储与循环再利用。在气体压力环境条件下，使用球磨机对冰粉进行快速碾磨，此时冰粉在研磨球10的摩擦作用下产生的巨大挤压力以及剪切力作用下发生局部融化现象。由于是在高气体压力条件下冰粉产生了局部融化现象，球磨机内部会出现冰粉、液态水共存现象。此时，固态冰11的存在会为CO2水合物的形成提供所必须的晶核，另外固态冰11的周围布满CO2水合物生长反应所必须的液态水，因此，烟道废气中的CO2会在高气体压力作用下迅速溶解至液态水中并转化为固态CO2水合物。同等条件下，N2转化为固态水合物所需的压力条件要比CO2的高10MPa以上，因此采用水合物方法可以高效地实现废气中N2、CO2的彻底分离。除此之外，在整个废气处理的过程中，球磨机在高气体压力条件下持续滚动，这会使得未转化为水合物的冰粉持续不断地产生局部融化，而已经转化为水合物的固态结构在高气体压力的作用下持续维持稳定状态而不发生局部分解，此过程持续进行会使球磨机中水合物纯度越来越高，而冰的含量越来越少，最终可以获得含气率很高的固态CO2水合物，进而保证本发明实施例提出的废气处理方法具有很高的能源利用效率以及废气处理效率。

[0080] 可见，本发明实施例提供的球磨法形成二氧化碳水合物的装置100和方法的有益效果包括：

[0081] 1.借鉴球磨机方法，在高气体压力条件下对大量冰粉进行快速球磨，冰粉会持续出现局部溶解并产生出液态水，此时在固态冰11晶体结构的诱导作用以及高压气体作用下，冰粉在球磨作用下产出的液态水会迅速转化为固态CO2水合物；

[0082] 2.相同反应条件下，N2形成水合物所需达到的压力条件要比CO2形成水合物所需的条件高约10MPa，利用两者相变所需条件的巨大差异，可通过水合物方法实现对烟道废气中N2、CO2的完全分离，并确保最终形成的固态水合物中只存在CO2而不会掺杂N2；

[0083] 3.球磨机可以在维持高气体压力条件下持续不断地滚动，此过程可以确保未完全转化为水合物的冰粉会被持续地球磨融化进而迅速转化为水合物，而已经形成的固态水合物在高压作用下维持稳定状态而不发生局部分解，此过程的持续进行确保最终可以获得纯度很高的CO2水合物。

[0084] 4.本发明实施例提出的装置，可实现多组球磨机组的串联、并联连接，并且串、并联方案可不受球磨机组数的限制，实现无限串、并联，进而可最大限度地发挥本发明实施例中方法的废气处理效率及其商业价值。

[0085] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。