Установка абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа


B01D53/1475 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2654755:

Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОГЕНИУС" (RU)

Изобретение относится к области извлечения углекислого газа из воздуха, изменившегося вследствие жизнедеятельности людей, работы технических устройств и др. Установка включает подсистемы абсорбции и десорбции, где подсистема абсорбции содержит в рабочем пространстве перфорированный трубопровод для подачи потока очищаемого воздуха на спиралевидную насадку, увеличивающую поверхность контакта воздух/абсорбент, с выходным патрубком системы вентиляции в верхней части рабочего пространства, а подсистема десорбции выполнена как электрохимический десорбер, состоящий из трехкамерных электрохимических ячеек, с двумя катионообменными мембранами, разделяющими рабочее пространство на катодную камеру, камеру декарбонизации и анодную камеру, с возможностью принудительной подачи прореагировавшего раствора поглотителя в катодную камеру и камеру декарбонизации, с выходами из катодной камеры водорода и раствора поглотителя в сепаратор фазового разделения и последующей подачей раствора поглотителя на распылительную форсунку абсорбера, а компримированного водорода по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в анодную камеру, с выходами из камеры декарбонизации углекислого газа и воды в сепаратор фазового разделения и последующей подачей воды в сборную емкость абсорбера, а компримированного углекислого газа по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в систему утилизации углекислого газа. Технический результат - обеспечение низких виброшумовых характеристик установки, повышение степени извлечения углекислого газа из воздуха и обеспечение возможности компримировать углекислый газ. 1 ил.

 

Изобретение относится к области извлечения углекислого газа из воздуха, изменившегося вследствие жизнедеятельности людей, работы технических устройств и др., и может найти применение в системах регенерации воздуха в герметизированных помещениях, химической и других отраслях промышленности.

Улавливание углекислого газа из воздуха при помощи абсорбции хорошо известно, и его используют в течение десятилетий, например, с целью восстановления нормального химического состава воздуха в герметизированных помещениях, химической, космической и других отраслях промышленности. Поглотители, применяемые или предлагаемые в соответствии с существующим уровнем техники, включают различные водные щелочные растворы, такие как карбонат калия или натрия, например, по патенту РФ №2091095 (опубл. 27.09.1997 г.). Данный способ очистки воздуха от диоксида углерода в обитаемом отсеке объекта коллективной защиты осуществляется путем абсорбции двуокиси углерода щелочным раствором, охлаждения очищенного воздуха с последующей подачей обогащенного кислородом воздуха в обитаемый отсек объекта и отличается тем, что абсорбцию двуокиси углерода проводят щелочным раствором элементов второй группы в присутствии кристаллизатора, представляющего собой твердые частицы карбонатов, при этом над поверхностью раствора располагают металлизированную шихту для осаждения капелек барботируемого воздухом щелочного раствора, которым связывают не успевшую прореагировать в растворе двуокись углерода, а перед охлаждением его осушают. Способ требует использования металлической шихты, что делает установку на его основе в целом громоздкой, а процесс осушки и охлаждения слишком энергозатратным.

В качестве аналога изобретения служит установка для концентрирования диоксида углерода, извлекаемого из атмосферы, по патенту РФ №98938 (опубл. 10.11.2010 г.), в соответствии с которым концентрирование диоксида углерода производят на диффузионных мембранах с последующей подачей образовавшегося раствора в десорбер, к которому подведены газоотводные трубки, ведущие в водородно-кислородный топливный элемент, функцией которого является окисление образовавшегося водорода и выработка электроэнергии. Данный вариант установки работает следующим образом: поток очищаемого воздуха из атмосферы замкнутого обитаемого объекта с помощью воздуходувки подается в абсорбер, представляющий из себя мембранный диффузионный аппарат, при этом воздух продувается с одной стороны мембраны, а поглощающий углекислый газ раствор щелочи циркулирует с другой стороны мембраны. За счет диффузии через стенку мембраны углекислый газ поглощается щелочью с образованием карбонатных и бикарбонатных солей. На выходе из абсорбера очищенный от углекислого газа воздух подается в атмосферу обитаемого объекта, а полученный раствор солей с помощью жидкостного насоса прокачивается через десорбер, представляющий собой электролизер, где из раствора солей выделяется углекислый газ, а из воды - водород и кислород. Полученные водород, кислород и углекислый газ направляются в водородно-кислородный топливный элемент, где происходит окисление водорода, и далее углекислый газ и пары воды направляются в систему утилизации.

Недостатками данного изобретения являются: низкая эффективность работы абсорбера вследствие неравномерности прохождения потока очищаемого воздуха через стенки мембраны; наличие насосов высокого давления, существенно повышающих виброшумовые характеристики установки, наличие топливного элемента, существенно снижающего ресурс работы системы и усложняющего ее конструкцию, необходимость использования дополнительных преобразователей электрической энергии для ее возврата; наличие дополнительных газов, выделяющихся в камере электролизера и образующих взрывоопасные смеси.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является:

создание простой, безопасной установки абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа с увеличенным ресурсом работы, низкими виброшумовыми характеристиками и повышенной степенью извлечения углекислого газа из воздуха, при этом позволяющей компримировать углекислый газ.

Заявленный технический результат достигается тем, что установка абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа, содержащая подсистему абсорбции, включающую входной патрубок вентилятора, подающего поток очищаемого воздуха, выходной патрубок системы вентиляции, распылительную форсунку подачи раствора поглотителя в поток очищаемого воздуха; емкость для сбора прореагировавшего раствора поглотителя, соединенную с подсистемой десорбции, трубопроводами с функцией принудительной циркуляции используемых реагентов, отличается тем, что

кроме того, подсистема абсорбции может содержать в рабочем пространстве абсорбера перфорированный трубопровод для подачи потока очищаемого воздуха на спиралевидную насадку, увеличивающую поверхность контакта воздух/абсорбент, с выходным патрубком системы вентиляции в верхней части рабочего пространства,

кроме того, подсистема десорбции может быть выполнена как электрохимический десорбер, состоящий из трехкамерных электрохимических ячеек, с двумя катионообменными мембранами, разделяющими рабочее пространство на катодную камеру, камеру декарбонизации и анодную камеру, с возможностью принудительной подачи прореагировавшего раствора поглотителя в катодную камеру и камеру декарбонизации,

с выходами из катодной камеры водорода и раствора поглотителя в сепаратор фазового разделения и последующей подачей раствора поглотителя на распылительную форсунку абсорбера, а компримированного водорода по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в анодную камеру,

с выходами из камеры декарбонизации углекислого газа и воды в сепаратор фазового разделения и последующей подачей воды в сборную емкость абсорбера, а компримированного углекислого газа по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в систему утилизации углекислого газа.

Сущность заявленного изобретения поясняется на фиг. 1, где представлена функциональная схема установки абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа.

Основными узлами установки абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа являются подсистема абсорбции и подсистема электрохимической десорбции. Подсистема абсорбции состоит из вентилятора 1, патрубка 2 входного, абсорбера 3, насадки 4, форсунки 5, емкости 6 сборной, патрубка 7 выходного. Подсистема электрохимической десорбции состоит из ячейки 8 трехкамерной электрохимической с двумя мембранами 9 катионообменными, разделяющими ячейку на камеру 10 катодную, камеру 11 декарбонизации и камеру 12 анодную, насоса 13 электрохимического, сепаратора 16 фазового разделения, клапана «до себя» 18, сепаратора 20 фазового разделения, клапана «до себя» 22.

Также установка абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа включает трубопровод 14, трубопровод 15, трубопровод 17, трубопровод 19, трубопровод 21.

Установка абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа работает следующим образом.

Вентилятор 1 подает воздух с повышенным содержанием углекислого газа через патрубок 2 в абсорбер 3, содержащий насадку 4 и форсунку 5, через которую на насадку 3 распыляется раствор поглотителя, взаимодействующий с углекислым газом в соответствии со следующей химической реакцией:

CO2+2KOH=K2CO3+H2O.

Образовавшийся водный раствор карбоната калия сливается в емкость 6 сборную абсорбера 3.

Очищенный воздух через патрубок 7 выходной поступает в систему вентиляции герметизированного помещения.

Из емкости 6 сборной водный раствор карбоната калия с помощью насоса 13 электрохимического по трубопроводу 14 подается в камеру 10 катодную и камеру 11 декарбонизации ячейки 8 трехкамерной электрохимической с двумя мембранами 9 катионообменными подсистемы электрохимической десорбции, в которой происходит его электрохимическая регенерация до водного раствора гидроксида калия и выделение углекислого газа.

Электрохимическая регенерация осуществляется в десорбере следующим образом:

- в камере 12 анодной происходит образование ионов водорода H+ по реакции: Н2-2е-=2Н+;

- ионы водорода H+ переходят через мембрану 9 катионообменную в камеру 11 декарбонизации и замещают в карбонате калия ионы K+, в результате чего образуется угольная кислота H2CO3, которая разлагается на углекислый газ и воду: H2CO3=CO2+H2O;

- одновременно с этим из камеры 11 декарбонизации в камеру 10 катодную через мембрану 9 катионообменную переходят ионы калия K+;

- в катодном процессе происходит разложение воды: 2H2O+2е-=H2+2OH-, т.е. образуется водород и гидроксид-ионы OH-;

- ионы калия K+ соединяются с гидроксид-ионами OH-, образуя KOH: K++OH-=KOH.

Образовавшийся в камере 11 декарбонизации углекислый газ и вода собираются в сепараторе 16 фазового разделения, где углекислый газ компримируется с помощью клапана «до себя» 18 и по трубопроводу 17 поступает в систему утилизации углекислого газа, а вода поступает по трубопроводу 19 в емкость 6 сборную абсорбера 3.

Образовавшийся в камере 10 катодной водород и водный раствор гидроксида калия собираются в сепараторе 20 фазового разделения, где водород компримируется с помощью клапана «до себя» 22 и по трубопроводу 21 поступает в камеру 12 анодную, а водный раствор гидроксида калия (поглотитель) поступает по трубопроводу 15 в форсунку 5 абсорбера 3 для поглощения углекислого газа.

К технико-экономическим преимуществам данного изобретения относится способность компримировать углекислый газ, таким образом, появляется возможность отказаться от компрессоров, необходимых для подачи углекислого газа в систему утилизации, что позволяет существенно понизить как стоимость установки, так и ее виброшумовые характеристики.

Установка абсорбции и электрохимической десорбции углекислого газа, содержащая подсистему абсорбции, включающую входной патрубок вентилятора, подающего поток очищаемого воздуха, выходной патрубок системы вентиляции, распылительную форсунку подачи раствора поглотителя в поток очищаемого воздуха; емкость для сбора прореагировавшего раствора поглотителя, соединенную с подсистемой десорбции, трубопроводами с функцией принудительной циркуляции используемых реагентов, отличающаяся тем, что

- подсистема абсорбции содержит в рабочем пространстве перфорированный трубопровод для подачи потока очищаемого воздуха на спиралевидную насадку, увеличивающую поверхность контакта воздух/абсорбент, с выходным патрубком системы вентиляции в верхней части рабочего пространства,

- подсистема десорбции выполнена как электрохимический десорбер, состоящий из трехкамерных электрохимических ячеек, с двумя катионообменными мембранами, разделяющими рабочее пространство на катодную камеру, камеру декарбонизации и анодную камеру, с возможностью принудительной подачи прореагировавшего раствора поглотителя в катодную камеру и камеру декарбонизации,

с выходами из катодной камеры водорода и раствора поглотителя в сепаратор фазового разделения и последующей подачей раствора поглотителя на распылительную форсунку абсорбера, а компримированного водорода по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в анодную камеру,

с выходами из камеры декарбонизации углекислого газа и воды в сепаратор фазового разделения и последующей подачей воды в сборную емкость абсорбера, а компримированного углекислого газа по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в систему утилизации углекислого газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при очистке топочного газа от диоксида углерода. Газ, полученный при сгорании угля в первой камере сгорания 10, фильтруют и подают во вторую камеру сгорания 15.

Изобретение относится к установкам улавливания легких фракций в резервуарных парках летучих углеводородных продуктов при больших и малых дыханиях и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к выхлопной системе для двигателя компрессионного воспламенения, содержащей каталитический фильтр сажи. Указанный каталитический фильтр сажи содержит катализатор окисления для обработки монооксида углерода (CO) и углеводородов (HC) в выхлопном газе из двигателя компрессионного воспламенения, при этом указанный катализатор окисления размещен на фильтрующей подложке, которая представляет собой фильтр с проточными стенками.

Изобретение может быть использовано для сбора диоксида углерода. Монолитный контактор 200 содержит монолитный корпус 202 с входом 212, выходом 214 и множеством каналов 206, плотность которых по меньшей мере 100 каналов на квадратный дюйм.

Изобретение может быть использовано в энергетической, нефтехимической, химической и металлургической отраслях промышленности. Способ разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, включает абсорбционное удаление диоксида углерода из газовых смесей абсорбентом на основе водных растворов карбонатов щелочных металлов при повышенном давлении, регенерацию насыщенного абсорбента при пониженном давлении и/или повышенной температуре с подводом тепла через кипятильник 5, сжатие регенерированного адсорбента насосом 6, охлаждение регенерированного абсорбента и подачу в абсорбер 1, а также охлаждение парогазовой смеси, выделяемой при регенерации абсорбента.

Изобретение относится к промывочному раствору для абсорбции диоксида углерода. Раствор содержит абсорбент диоксида углерода на основе солей аминокислоты и добавку, активирующую скорость абсорбции, которая представляет собой диоксид германия.

Изобретение относится к области разработки способа получения катализатора на основе высокодисперсного диоксида титана с нанесенными наночастицами благородного металла, проявляющего активность под действием ультрафиолетового излучения в реакции фотокаталитического окисления монооксида углерода при комнатной температуре.

Группа изобретений относится к химической промышленности. Для получения диоксида углерода обеспечивают технологический газ (22), содержащий углеводород.
Изобретение относится к способу получения жидкой двуокиси углерода из дымовых газов и может быть использовано для очистки газовых выбросов от двуокиси углерода с получением товарной продукции.

Изобретение относится к поглотителям газовых примесей. Способ нанесения поглощающего покрытия на субстрат, основу и/или субстрат, покрытый основой, включает:(i) необязательно, получение субстрата, покрытого основой, путем предварительной обработки основы суспензией, которая содержит:a.
Изобретение относится к созданию или модернизации установок для синтеза мочевины способом с отпаркой аммиаком и самоотпаркой. Установка для синтеза мочевины способом с отпаркой аммиаком или термической отпаркой, включающая контур высокого давления для синтеза, который включает реактор для синтеза, кожухотрубное отпарное устройство и конденсатор, указанное отпарное устройство включает кожух и пучок труб с возможностью обеспечить отпарку раствора карбамата, подаваемого в указанные трубы путем нагрева, и необязательно с использованием аммиака в качестве средства для отпарки, при этом трубы указанного отпарного устройства изготовлены из нержавеющей стали, выплавленной дуплекс-процессом по одному из нижеуказанных вариантов:А) сталь Safurex®, а именно 29Cr-6,5Ni-2Mo-N, которую по системе кодирования Американского общества инженеров-механиков (ASME) обозначают также 2295-3 и по Единой системе нумерации (UNS) - S32906, илиБ) сталь DP28W™, а именно 27Cr-7,6Ni-1Mo-2,3W-N, которую по системе кодирования ASME обозначают также 2496-1 и по UNS - S32808.

Абсорбер // 2653829
Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам и предназначено для мокрой очистки воздуха от газообразных вредностей. Абсорбер содержит вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для газа, горизонтальные массообменные тарелки, ороситель и каплеуловитель в виде двух горизонтальных перегородок.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности, а именно к установкам подготовки газа адсорбционным способом, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической, химической отраслях промышленности на установках подготовки газа.

Изобретение относится к устройствам для кристаллизации периодического действия для получения кристаллов, предпочтительно перхлората аммония. Устройство содержит кристаллизатор 1, состоящий из металлического цилиндрического сосуда, внутренняя поверхность которого состоит из материала с твердостью по меньшей мере 120 НВ, предпочтительно по меньшей мере 200 НВ, цилиндрический сосуд имеет овальное или круглое поперечное сечение с коническим или вогнутым днищем 12, оборудованный вдоль его длины двойной рубашкой 4 для охлаждения раствора и/или суспензии раствора и кристаллов и высокоскоростным перемешивающим устройством 8 из материала с твердостью по меньшей мере 120 НВ, предпочтительно по меньшей мере 200 НВ, высокоскоростное перемешивающее устройство 8 оснащено приводом 9, обеспечивающим регулирование скорости и, следовательно, степени воздействия механического действия перемешивающего устройства на округлость кристаллов внутри сосуда вместе с внутренней поверхностью сосуда, содержащего по меньшей мере две перегородки 5 из материала с твердостью по меньшей мере 120 НВ, предпочтительно по меньшей мере 200 НВ, при этом сосуд оборудован по меньшей мере одним отверстием 10 сверху, соединенным по меньшей мере с одним независимым ответвлением контура циркуляции 11 снаружи для ввода нагретого раствора и/или нагретой суспензии раствора и кристаллов с помощью по меньшей мере одного циркуляционного насоса 2 через по меньшей мере один теплообменник 3 для обеспечения вместе с двойной рубашкой 4 регулируемых периодических изменений температур суспензии кристаллов вблизи кривой охлаждения, при этом соединительный трубопровод 13 соединен с днищем 12 сосуда кристаллизатора 1 и по меньшей мере с одним ответвлением контура циркуляции 11.

Изобретение относится к подготовке природного и попутного нефтяного газа к транспорту и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к катализатору для очистки выхлопных газов, содержащему носитель, содержащий оксид алюминия в качестве основного компонента; и серебросодержащее вещество и вещество, содержащее фосфорную кислоту, нанесенные на носитель, при этом атомное отношение (Р/Al) фосфора (Р) к алюминию (Al) в катализаторе для очистки выхлопных газов составляет от 0,15 до 0,5, и вещество, содержащее фосфорную кислоту, содержит кристаллическую фазу фосфата алюминия.

Изобретение относится к производству минеральной ваты, изделий из базальтового литья, шлакоситаллов, производству стекла и изделий из него, другим производствам строительных материалов, а именно к щебеночным (зернистым) фильтрам.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов. Система для обработки выхлопных газов, содержащих NOx, из двигателя содержит проточный монолит, имеющий первый каталитический состав для селективного каталитического восстановления NOx и имеющий первый объем.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования кислоты осуществляют ее нагрев непрерывным или импульсным воздействием электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, испаряя при этом воду.

Изобретение относится к установкам улавливания легких фракций в резервуарных парках летучих углеводородных продуктов при больших и малых дыханиях и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к установке, способу и катализатору для одностадийной осушки и очистки газообразного углеводородного сырья одновременно от сероводорода и меркаптанов.

Изобретение относится к области извлечения углекислого газа из воздуха, изменившегося вследствие жизнедеятельности людей, работы технических устройств и др. Установка включает подсистемы абсорбции и десорбции, где подсистема абсорбции содержит в рабочем пространстве перфорированный трубопровод для подачи потока очищаемого воздуха на спиралевидную насадку, увеличивающую поверхность контакта воздухабсорбент, с выходным патрубком системы вентиляции в верхней части рабочего пространства, а подсистема десорбции выполнена как электрохимический десорбер, состоящий из трехкамерных электрохимических ячеек, с двумя катионообменными мембранами, разделяющими рабочее пространство на катодную камеру, камеру декарбонизации и анодную камеру, с возможностью принудительной подачи прореагировавшего раствора поглотителя в катодную камеру и камеру декарбонизации, с выходами из катодной камеры водорода и раствора поглотителя в сепаратор фазового разделения и последующей подачей раствора поглотителя на распылительную форсунку абсорбера, а компримированного водорода по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в анодную камеру, с выходами из камеры декарбонизации углекислого газа и воды в сепаратор фазового разделения и последующей подачей воды в сборную емкость абсорбера, а компримированного углекислого газа по трубопроводу, содержащему клапан «до себя», в систему утилизации углекислого газа. Технический результат - обеспечение низких виброшумовых характеристик установки, повышение степени извлечения углекислого газа из воздуха и обеспечение возможности компримировать углекислый газ. 1 ил.

Наверх