Способ обработки диоксида углерода, содержащегося в потоке отработанного газа

Авторы патента:


Способ обработки диоксида углерода, содержащегося в потоке отработанного газа
Способ обработки диоксида углерода, содержащегося в потоке отработанного газа
Способ обработки диоксида углерода, содержащегося в потоке отработанного газа

 


Владельцы патента RU 2595685:

КОММЕРЦИАЛЬБАНК МАТТЕРСБУРГ ИМ БУРГЕНЛАНД АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (AT)

Данное изобретение относится к способу обработки содержащегося в потоке отработанного газа диоксида углерода (CO2). С целью получения обогащенного углеродом продукта из содержащих органические вещества материалов и диоксида углерода (CO2), поток отработанного газа в сушильной и охлаждающей камере контактирует с увлажненным, пористым, силикатным материалом с добавлением гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия и/или необязательно другого металлического окисляющего средства с образованием основной, водной среды, при этом происходит дестабилизация диоксида углерода (CO2), и при этом поток отработанного газа охлаждается, причем количество добавляемого гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия регулируется с помощью непрерывного измерения значения pH, после чего водная среда поступает в следующую предварительную камеру, которая наполняется содержащим окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материалом, при этом происходит нейтрализация водной, содержащей ионизированный углерод среды, и образовавшийся оксид щелочноземельного и/или тяжелого металла выводится из предварительной камеры, а водная, содержащая ионизированный углерод среда затем поступает в наполненную состоящим из органического соединения углерода и/или содержащим органическое соединение углерода материалом главную камеру. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Данное изобретение относится к способу обработки диоксида углерода CО2, содержащегося в потоке отработанного газа, с образованием пригодного для получения энергии продукта.

Согласно данному изобретению данную обработку осуществляют таким образом, что

a) поток отработанного газа в камере сумки охлаждают и охлаждение приводят в контакт с увлажненным, пористым, силикатным материалом, к которому добавляют гидроксид алюминия и/или оксидгидрат алюминия с образованием основной, водной среды, и при этом происходит дестабилизация диоксида углерода CО2, при этом количество добавляемого гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия регулируют в результате непрерывного измерения значения pH,

b) водная среда поступает в камеру предварительной обработки, которая наполняется содержащим окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материалом, при этом происходит окисление щелочноземельного и/или тяжелого металла, сопровождаемое нейтрализацией водной, содержащей ионизированный углерод среды, и образующийся вследствие этого оксид щелочноземельного и/или тяжелого металла выводят из предварительной камеры, при этом в зависимости от результата непрерывного измерения одновременно добавляют содержащий окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материал, и

с) водную, содержащую ионизированный углерод С среду затем подают в наполненную состоящим из органического соединения углерода и/или содержащим органическое соединение углерода материалом главную камеру, при этом происходят полиреакции ионизированного углерода C с органическим соединением углерода с образованием обогащенного углеродом продукта.

Далее данное изобретение разъясняется подробнее с помощью чертежей, при этом на фиг. 1 представлена технологическая схема способа по изобретению обработки потока отработанного газа, содержащего диоксид углерода CO2 с помощью системы трех камер с образованием пригодного для получения энергии продукта, и на фиг. 2а показано среднее исходное содержание O2 и CO2 в обрабатываемом потоке отработанного газа, на фиг. 2b показано среднее содержание O2 и CO2 на выходе из изображенной на технологической схеме согласно фиг. 1 предварительной камеры, и на фиг. 2 с показано среднее содержание O2 и CO2 на выходе из изображенной на технологической схеме согласно фиг. 1 главной камеры, в каждом случае в течение времени измерения, составляющего три дня.

Прежде всего, необходимо, чтобы содержание индивидуальных компонентов в применяемых материалах, а также в имеющихся на соответствующих стадиях процесса средах измеряли в непрерывном режиме 2 в течение всего процесса, при этом в зависимости от потребности или, соответственно, в зависимости от результатов измерений регулируют загрузку материалов в соответствующие технологические камеры. Например, количество добавляемого гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия регулируют в

зависимости от результатов непрерывного измерения 2 значения pH.

При этом поток отработанного газа 1, например неочищенный газ из устройства для сжигания, обычно характеризующийся значением pH около 4 и температурой в области от 150 до 170°C, в случае современного устройства для сжигания с температурой ниже 150°C, при прохождении через необязательно состоящую из нескольких элементов камеры камеру сушки и охлаждения 3, которая наполнена увлажненным, силикатным, пористым материалом с добавлением гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия 4 и/или другого металлического окисляющего средства, охлаждают до температуры от 30 до 50°C, при этом образуется основная, водная среда и содержащийся диоксид углерода CO2 становится нестабильным. В случае увлажненного, силикатного, пористого материала 4 можно использовать, например, пемзу, пенистую лаву или перлит в раздробленном виде с содержанием влаги от 15 до 30% по отношению к общей массе сухого силикатного материала 4. При этом увлажненный, силикатный, пористый материал 4 высыхает или, соответственно, влага материала поглощается потоком отработанного газа 1, вследствие чего поток охлаждается. Кроме того, рН образующейся в камере охлаждения и сушки 3 водной среды с помощью гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия достигает значения от 10 до 13. Образовавшаяся в камере охлаждения и сушки 3 водная среда, которая содержит нестабильную или соответственно ионизированную форму диоксида углерода CО2, затем поступает в следующую камеру предварительной обработки 5, которая наполняется содержащим окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материалом 6, при этом происходит окисление щелочноземельного и/или тяжелого металла 6, сопровождаемое нейтрализацией водной содержащей ионизированный углерод С среды. Содержащий окисляемый щелочноземельный металл, предпочтительно кальций, и/или тяжелый металл материал 6 применяют в тонкозернистой форме в виде металлической, например, Fe-пыли, летучей золы, порошка гидроксида кальция, и.т.п. Образующийся при нейтрализации оксид щелочноземельного и/или тяжелого металла 10 впоследствии выводят как побочный продукт из предварительной камеры 5, при этом в зависимости от результатов непрерывного измерения 2 добавляют содержащий окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материал 6. После предварительной камеры 5 среда обычно имеет значение pH 6. Водная содержащая ионизированный углерод С среда затем поступает в главную камеру 7, наполненную состоящим из органического соединения углерода и/или содержащим органическое соединение углерода материалом 8, при этом в случае материала 8 речь идет о лигнине, производном лигнина, бумажном газопоглотителе и/или о полимерном материале, пульпе или побочных продуктах производства, и т.п. С участием ионизированного углерода C происходят полиреакции (удлинение цепи) с органическими соединениями углерода с образованием обогащенного углеродом конечного продукта 9. Происходящие в главной камере 7 полиреакции проходят при температуре от 5 до 80°C, предпочтительно от 30 до 60°C и особенно предпочтительно при температуре от 40 до 45°C и при давлении от 0,1 до 10 бар, предпочтительно от 0,1 до 0,7 бар или от 5 до 8 бар.

Расположенное в сушильной и охлаждающей камере 3 устройство регулирования температуры служит для отделения веществ в соответствующих специфических состояниях (твердое, жидкое, газообразное) для того, чтобы получать новые соединения.

Следует обратить внимание на то, что при приложении давления процесс оседания углерода C на увлажненном, силикатном, пористом материале 4 происходит быстрее или, соответственно, происходит существенно большее оседание. Дополнительно можно в главную камеру 7 добавлять дополнительные смеси веществ в качестве ускорителя реакции для того, чтобы реакционную способность веществ и температуру в главной камере 7 устанавливать таким образом, чтобы происходила оптимальная обработка содержащегося в потоке отработанного газа 1 диоксида углерода CO2 или, соответственно, образование обогащенного C конечного продукта 9.

Способ по изобретению разъясняется подробнее с помощью предпочтительных вариантов осуществления.

В качестве источника сырья для потока отработанного газа применяют отходы древесины. Образующийся при сжигании измельченных отходов древесины неочищенный газ, который имеет среднее содержание O2 от 11,5 до 14 об.% и CO2 от 7 до 9 об.% и температуру примерно 150°C, поступает в сушильную и охлаждающую камеру, в которой поток отработанного газа охлаждается до температуры ≤40°C, предпочтительно около 30°C, и данная камера наполнена пемзой в качестве пористого силикатного материала с влажностью до 60% по отношению к сухому веществу с добавлением гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия, которые являются соединениями алюминия, образующимися в качестве побочного продукта при производстве калийных солей. Поток отработанного газа поглощает влагу из пемзы, при этом поток отработанного газа охлаждается. Одновременно образуется водная среда с образованием стабильной суспензии соединений алюминия в воде в сушильной и охлаждающей камере. В водной среде, которая имеет значение pH от почти нейтрального до сильно основного значения pH от 10 до 13, содержащийся в ней диоксид углерода (CО2) ионизируется и становится нестабильным, при этом водная среда до выхода из камеры сушки и охлаждения охлаждается до температуры 12-13°C.

Водная среда из камеры сушки и охлаждения поступает в последовательно присоединенную камеру предварительной обработки, которая наполнена железными опилками в качестве окисляемого материала, при этом соотношение окисляемого материала и жидкой водной среды составляет примерно 1:7 в масс. %. Железные опилки при одновременной нейтрализации среды предварительной камеры окисляются происходящим из ионизированного и дестабилизированного диоксида углерода кислородом. На выходе из предварительной камеры водная среда имеет среднее содержание O2 примерно 16-17 об.% и CO2 примерно 3,5-4 об.% при значении pH примерно 6.

Для дальнейшей обработки водная, содержащая углерод среда поступает в главную камеру, которая наполнена содержащим органическое соединение углерода материалом. Предпочтительно применяют содержащий лигнин бумажный газопоглотитель, который равным образом заменим какими-либо полимерными материалами, пульпой и/или содержащими алифатические и/или ароматические соединения углерода побочными продуктами производства. При участии содержащегося в водной среде ионизированного углерода в главной камере происходят полиреакции полимеризации и поликонденсации с органическими соединениями углерода, которые имеются в находящемся в камере бумажном газопоглотителе, с образованием обогащенного углеродом конечного продукта, который в качестве несущей основы содержит силикат в количестве примерно 20-25 об.%. Полиреакция в главной камере происходит предпочтительно при температуре от 40 до 45°C при давлении 7-8 бар. При этих условиях давления и температуры в заключении также можно отделить силикат от содержащего углерод конечного продукта, и таким образом предоставляется применяемый для различных целей основной исходный материал. С помощью данной обработки потока отработанного газа на выходе из главной камеры получают очищенный газ, который имеет среднее содержание O2 22 об.% и CO2 0,2 об.%.

Благодаря непрерывному измерению отдельных технологических параметров, таких как давление, температура, количество материала и состав, на отдельных стадиях способа обеспечивают оптимальное течение процесса и достижение оптимального результата.

1. Способ обработки содержащегося в потоке отработанного газа (1) диоксида углерода (CO2) в продукт, пригодный для получения энергии, отличающийся тем, что
a) поток отработанного газа (1) в камере сушки и охлаждения (3) подвергают взаимодействию с увлажненным, пористым, силикатным материалом, к которому добавляют гидроксид алюминия и/или оксидгидрат алюминия (4) и/или необязательно другое металлическое окисляющее средство с образованием основной, водной среды, и при этом происходит дестабилизация диоксида углерода (CO2), охлаждают и при этом количество добавляемого гидроксида алюминия и/или оксидгидрата алюминия (4) регулируют в результате непрерывного измерения значения pH (2),
b) водная среда поступает в следующую камеру предварительной обработки (5), которую наполняют содержащим окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материалом (6), при этом происходит окисление щелочноземельного и/или тяжелого металла (6), сопровождаемое нейтрализацией водной, содержащей ионизированный углерод среды, и образующийся вследствие этого оксид щелочноземельного и/или тяжелого металла (10) выводят из камеры предварительной обработки (5), при этом в зависимости от результатов непрерывного измерения (2) одновременно добавляют содержащий окисляемый щелочноземельный и/или тяжелый металл материал (6), и
c) водная, содержащая ионизированный углерод (С) среда затем поступает в наполненную состоящим из органического соединения углерода и/или содержащим органическое соединение углерода материалом (8) главную камеру (7), при этом происходят полиреакции ионизированного углерода (С) с органическим соединением углерода с образованием обогащенного углеродом конечного продукта (9).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве увлажненного, пористого, силикатного материала (4) применяют пемзу, пенистую лаву и/или перлит в измельченном виде с влажностью 15-30% по отношению к общей массе сухого силикатного материала (4).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проходящий через камеру сушки и охлаждения (3) поток отработанного газа (1) охлаждают до 30-50°C.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образующуюся в камере сушки и охлаждения (3) водную среду доводят до значения pH от 10 до 13.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют содержащий окисляющийся щелочноземельный и/или тяжелый металл материал (6) в тонкозернистой форме в виде металлической, например, Fe-пыли, летучей золы, порошкового гидроксида кальция.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве состоящего из органического соединения углерода и/или содержащего органическое соединение углерода материала (8), применяемого в главной камере, применяют лигнин, производные лигнина, бумажный газопоглотитель и/или полимерные материалы.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полиреакции в главной камере (7) проходят при температуре от 5 до 80°C.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полиреакции в главной камере (7) проходят при давлении от 9,8 до 196 кПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализаторам окисления оксида углерода (II), перспективным для очистки отходящих газов, а именно к катализатору окисления оксида углерода, содержащему теллурид кадмия, легированный селенидом кадмия CdTe (CdSe).
Изобретение относится к материалам, предназначенным для осуществления адсорбционных процессов, в частности к адсорбентам для улавливания, концентрирования и хранения диоксида углерода (CO2) в составе отходящих газов теплоэнергетических установок, химических и металлургических производств, в биогазе.

Изобретение относится к способу секвестрации диоксида углерода из потоков текучих средств. Способ включает контактирование потока текучей среды с промывочным материалом в присутствии воды, в котором промывочный материал содержит первый компонент, содержащий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, и второй компонент, содержащий шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, причем первый компонент отличается от второго компонента и ионы щелочных металлов первого компонента способствуют повышению pH промывочного материала до около 9 или выше для увеличения скорости взаимодействия диоксида углерода с промывочным материалом.

Изобретение относится к удалению диоксида углерода и, кроме того, других загрязняющих веществ из потоков отходов. Способ удаления диоксида углерода, содержащегося в газовом потоке, включающий стадии: (a) получение гидроксида натрия в водной смеси; (b) смешение гидроксида натрия с диоксидом углерода, полученным из источника, с получением бикарбонатных продуктов или комбинации карбонатных и бикарбонатных продуктов в смеси; и (c) выделение указанных продуктов из смеси, тем самым удаляя диоксид углерода из твердого минерального продукта, который содержит 70 масс.

Изобретение относится к снижению выбросов СО2 в потоках газообразных продуктов сгорания и промышленным установкам для осуществления этого способа. Способ включает выработку потока газообразных продуктов сгорания, охлаждение потока газообразных продуктов сгорания с использованием теплообменника, сжатие потока газообразных продуктов сгорания, подачу рециклом первой части сжатого потока газообразных продуктов сгорания на стадию выработки и отделение СО2 от второй части сжатого потока газообразных продуктов сгорания с получением потока жидкого СO2 и потока газообразных продуктов сгорания, по существу не содержащего СO2.

Изобретение относится к способу очистки дымового газа, насыщенного диоксидом углерода, а также к котельной установке. Котельная установка для реализации способа очистки дымового газа, насыщенного диоксидом углерода, состоит из котла для сжигания топлива в присутствии газа, содержащего кислород, и системы газоочистки, обеспечивающей удаление части примесей из дымового газа, насыщенного диоксидом углерода, образованного в котле, а также устройства сжатия, обеспечивающего сжатие части дымового газа, насыщенного диоксидом углерода, из которого была удалена по меньшей мере часть примесей, и канала подачи диоксида углерода, обеспечивающего подачу по части сжатой части дымового газа, насыщенного диоксидом углерода, из которого была удалена часть примесей в одно устройство газоочистки для использования в нем в качестве рабочего газа.
Изобретение касается каталитической очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Заявлен состав для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на основе оксида церия, содержащий оксид ниобия, со следующими массовыми содержаниями: оксид ниобия от 2 до 20%; остальное оксид церия.

Изобретение относится к композиции для очистки выхлопных газов на основе церия, циркония и вольфрама. Предложенная композиция имеет следующие массовые содержания, выраженные в оксиде: оксид церия - от 5 до 30%, оксид вольфрама - от 2 до 17%, остальное - оксид циркония.

Изобретение относится к способу и установке очистки природного газа от диоксида углерода и сероводорода и может быть использовано в газоперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к нефтегазовой и химической промышленности, а именно к способу очистки от H2S и CO2 углеводородных газов. Способ включает подачу в абсорбер очищаемого газа под давлением 5÷8 МПа, абсорбцию кислых компонентов водным раствором активированного метилдиэтаноламина, выветривание насыщенного кислыми газами раствора метилдиэтаноламина последовательно в две ступени, на первой ступени - при высоком давлении, а на второй ступени - при низком давлении, деление вытекающего со второй ступени груборегенерированного раствора на две части, подачу большей части - в середину абсорбера, а меньшей части - в десорбер для тонкой тепловой регенерации, и подачу вытекающего из десорбера тонкорегенерированного раствора на верх абсорбера.

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха для систем жизнеобеспечения человека. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во взаимодействии стабилизированного сульфатом магния раствора пероксида водорода и гидроксидов лития и калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента. В раствор пероксида водорода после добавления сульфата магния вводят тетрабораты щелочных металлов, в качестве которых используют тетрабораты лития, натрия, калия или их смесь. Мольное соотношение исходных компонентов равно следующим величинам пероксид водорода/сульфат магния (H2O2/MgSO4)=450÷800; пероксид водорода/тетраборат щелочного металла (Н2О2/Ме2B4О7)=400÷700; пероксид водорода/гидроксид лития (H2O2/LiOH)=3,0÷15,0; пероксид водорода/гидроксид калия (Н2О2/КОН)=1,60÷2,00. Продукт для регенерации воздуха, полученный по изобретению, имеет высокую механическую прочность, обеспечивает высокую скорость процесса хемосорбции диоксида углерода, большее время защитного действия и снижение гидродинамического сопротивления дыханию пользователя при его эксплуатации в индивидуальных дыхательных аппаратах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 5 пр.
Наверх