CZ2023306A3 - Způsob eliminace oxidu uhličitého - Google Patents
Způsob eliminace oxidu uhličitého Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2023306A3 CZ2023306A3 CZ2023-306A CZ2023306A CZ2023306A3 CZ 2023306 A3 CZ2023306 A3 CZ 2023306A3 CZ 2023306 A CZ2023306 A CZ 2023306A CZ 2023306 A3 CZ2023306 A3 CZ 2023306A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- acid
- base neutralization
- foaming
- flue gas
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001409 amidines Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 calcium hydrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 claims description 2
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical class FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 239000002585 base Substances 0.000 description 18
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 206010016825 Flushing Diseases 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- VTVVPPOHYJJIJR-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;hydrate Chemical class O.O=C=O VTVVPPOHYJJIJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical group O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/79—Injecting reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/30—Alkali metal compounds
- B01D2251/304—Alkali metal compounds of sodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/30—Alkali metal compounds
- B01D2251/306—Alkali metal compounds of potassium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
- B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/60—Inorganic bases or salts
- B01D2251/604—Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/60—Additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Eliminace oxidu uhličitého ze spalin vznikajících spalováním zejména organických látek, vyznačující se tím, žespaliny obsahující oxid uhličitý jsou vedeny pod tlakem do pěnotvorného zařízení, do kterého je přiváděn současně zásaditý roztok obsahující pěnotvornou přísadu, přičemž vzniká pěna, která je tvořena bublinami, jejichž stěna je tvořena ze zásaditého roztoku a pěnotvorné přísady a výplň bublin je tvořena spalinovým plynem obsahující oxid uhličitý, přičemž dochází k vlastní acidobazické neutralizaci oxidu uhličitého bez jeho rozpuštění v zásadité lázni, kdy po ukončení acidobazické neutralizace pěna zaniká vlivem ztenčení a protržení stěny, a/nebo vytékáním disperzního prostředí z Gibbsových Plateauových kanálků působením gravitace, a/nebo vypařováním disperzního prostředí z přepážek povrchové vrstvy, a/nebo ztrátou spalinového plynu vyplňujícího bublinu a vzniklý produkt acidobazické neutralizace tvoří surovinu pro další využití nebo odpad.
Description
Způsob eliminace oxidu uhličitého
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu eliminace oxidu uhličitého vznikajícího spalováním zejména organických látek, při využití acidobazické neutralizace ve spalinových cestách.
Dosavadní stav techniky
Spalování fosilních paliv, obsahující uhlík je neoddělitelně spojeno s produkcí oxidu uhličitého, který je jedním z významných tzv. skleníkových plynů. Skleníkové plyny (vedle oxidu uhličitého např. metan, oxid dusný, halogenované uhlovodíky, ozón) podle mnohých diskusí způsobují změnu klimatu. Tyto plyny zadržují teplo v atmosféře a tím mohou způsobovat globální oteplování. Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře se do poloviny 18. století pohybovala do hodnoty 290 ppm, poté se koncentrace začala zvyšovat a dnes dosahuje hodnot kolem 400 ppm.
Technologie dlouhodobého snižování emisí oxidu uhličitého označována jako CCS se skládá se ze tří částí: záchyt, doprava a ukládání oxidu uhličitého. Oxid uhličitý se skladuje za vysokého tlaku pod zemí ve vytěžených ložiscích ropy a zemního plynu, tímto způsobem je možné taktéž zvýšit výtěžnost ropy a zemního plynu, což je potenciál zejména pro těžební společnosti. Dále lze skladovat oxid uhličitý v hlubinných slaných porézních horninách obsahující v pórech slanou vodu. Oxid uhličitý je uchováván v horninách, které mají dobrou pórovitost a propustnost. Další z možností ukládání je vstřikování oxidu uhličitého do oceánu. Vstřikování se provádí do hloubek větších než 1 km. Zde je většina oxidu uhličitého izolována od atmosféry, a proto, že je oxid uhličitý rozpustný ve vodě, může docházet k přirozené výměně oxidu uhličitého mezi atmosférou a vodou na povrchu oceánů. Další možností je tvorba pevných hydrátů oxidu uhličitého nebo kapalných jezer na mořském dně.
Nevýhoda těchto technických řešení spočívá v technické a energetické náročnosti separace a záchytu oxidu uhličitého, náročnosti dopravy zachyceného oxidu uhličitého a zejména jde pouze o uložení oxidu uhličitého nebo pouze o karbonataci oxidu uhličitého s horninovým prostředím, což je proces velmi dlouhodobý a obtížně predikovatelný. Při ukládání oxidu uhličitého v geologických vrstvách jsou určitá rizika, jež v současnosti neumíme spolehlivě odhadovat. Předpokládá se například, že oxid uhličitý bude alespoň částečně unikat podél geologických zlomů. Ukládaný oxid uhličitý má být stlačován pod vysokým tlakem nebo zkapalňován. Zvýšení tlaku může způsobit nepředvídatelný pohyb hlubinných vod nebo může být příčinou mikro zemětřesení s rizikem narušení nadložních vrstev. Změna pH při rozpouštění oxidu uhličitého může vést k rozpouštění některých minerálů s dalšími negativními důsledky. Ve všech seriózních publikacích je opakovaně zdůrazňováno, že dříve, než bude technologie CCS zahrnuta mezi vhodná řešení ke snížení emisí oxidu uhličitého, je třeba důsledně vyhodnotit možná rizika, zdravotní a environmentální dopady. Dalším technickým řešením je vysokoteplotní sorpce oxidu uhličitého, nazývaná také jako vysokoteplotní karbonátová smyčka, post-combustion technologie, která je založena na principu chemické reakce mezi oxidem uhličitým a adsorbentem za zvýšené teploty. Podstatou karbonátové smyčky je chemisorpce, tj. adsorpce oxidu uhličitého na pevný adsorbent, kdy zároveň dochází k chemické reakci mezi oxidem uhličitým a adsorbentem. Jako adsorbent se používá oxid vápenatý. Systém karbonátové smyčky se sestává ze dvou klíčových reaktorů - karbonátoru a kalcinátoru. Karbonátor je reaktor, kde probíhá vlastní záchyt oxidu uhličitého, tzv. karbonatace, podle následující reakce: CaO + CO2 —> Ca('O3. Z karbonátoru je poté produkt záchytu - uhličitan vápenatý CaCOs transportován do druhého reaktoru, který se nazývá kalcinátor. Zde dochází k regeneraci adsorbentu, podle následující reakce - kalcinace: Ca('O3^ CaO + CO2. Karbonatace je exotermická reakce, v karbonátoru se tedy uvolňuje teplo a teplota se zde se pohybuje kolem 650 °C. Přívod tepla zde zajišťuje převážně regenerovaný adsorbent z kalcinátoru, který je
- 1 CZ 2023 - 306 A3 přiváděn o vysoké teplotě. Kalcinace je naopak endotermická a probíhá za vysoké teploty cca 900 °C. Je tedy nutné zajistit dostatečný zdroj tepla, aby reakce mohla proběhnout. Spaliny, ze kterých chceme oxid uhličitý zachytit, vstupují spolu s regenerovaným adsorbentem do karbonátoru, kde probíhá samotná adsorpce. Výstupem z karbonátoru jsou původní spaliny ochuzené o zachycený oxid uhličitý a nasycený sorbent jdoucí do kalcinátoru. V kalcinátoru probíhá tedy regenerace adsorbentu a výstupem z něj je právě regenerovaný adsorbent, který se vrací zpět do karbonátoru, a proud čistého oxidu uhličitého. Do kalcinátoru se nepřetržitě přivádí čerstvý adsorbent - vápenec. Kontinuální přísun vápence snižuje účinek klesající sorpční kapacity adsorbentu s rostoucím počtem cyklů karbonatace/kalcinace a zároveň se musí část odstraňovat, aby se minimalizovalo hromadění neaktivní látky. Pokud by byly do procesu přivedeny neodsířené spaliny, oxid siřičitý SO2 by reagoval s adsorbentem na síran vápenatý (CaSCh). podle rovnice: CaO + SO 2 + 0,502 —> CaSO4. Tento síran nelze regenerovat pod teplotou 1000 °C. Nevýhodou použití vysokoteplotní karbonátové smyčky je, že se jedná se vysoce tepelně nákladný proces, jehož výsledkem je rozklad vzniklého vápence zpět na oxid vápenatý a oxid uhličitý v koncentrované podobě. Další nevýhodou je postupná deaktivace materiálu - vápence CaCCl·. který je součástí procesu. Dále technologie karbonátové smyčky způsobuje obrovské korozní namáhání materiálu reaktoru, kdy i kvalitní antikorozní oceli se po několika stovkách provozních hodin začínají degradovat. V patentových spisech US 9085497 B2 a US 9133074 B2 je popsán způsob konverze oxidu uhličitého na uhlovodíky v reaktoru za pomocí oxidu uhelnatého a vodíku. Nevýhodou tohoto technického řešení je především nutnost použití čistého oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého a vodíku, což je ekonomicky náročné a také je nutné následné katalytické čistění získaných uhlovodíků.
Je známo řešení dle dokumentu US 2014316016 AI, kde je popsána přeměna oxidu uhličitého na uhlovodíky hydrogenací, což je však pouze jiným technickým provedením výše uvedených patentů, ovšem s opětovnou technickou nevýhodou, a to použití čistého oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého a vodíku.
Dalším známým technickým řešením je karbonatace stavebních sutí, odprašků při výrobě cementu a vápna akcelerovanou karbonatací - technologie CCU za zvýšených teplot. Nevýhodou tohoto technického řešení je, že používá značně heterogenní hydratační produkty pro karbonatací - odpady, a to ve značných objemech, které je nutné drtit a promíchávat se spalinami, což představuje vysoce energeticky nákladný proces.
Dále je známo řešení dle čínské přihlášky vynálezu CN 114797361 A, která popisuje acidobazickou neutralizaci formou vypírky spalin, následnou tepelnou úpravu mokrých vypraných spalin a solidifikaci spalin solným roztokem za použití Venturiho injektorů. Zásadní nevýhodou tohoto technického řešení je použití velkého objemu vody a nízká účinnosti takovéto vypírky a také nutnost solidifikace výsledku acidobazické neutralizace. Systém je projektován jako vícestavový systém výměny tepla, tzn. je nutné využití přímé výměny tepla a nepřímé výměny tepla nebo kombinaci přímé výměny tepla a nepřímé výměny tepla, což klade vysoké nároky na řídicí systém a technické vybavení takové technologie.
Dále je známo řešení dle čínské přihlášky vynálezu CN 114870592 A, kde se využívá komplexní technické řešení čištění plynů, a to jak od oxidů síry, tak oxidů uhlíku pomocí acidobazické neutralizace hydroxidem sodným nebo hydroxidem vápenatým, přičemž část spalin obsahující oxidy síry je upravována v lázni koncentrovanou kyselinou sírovou, a část spalin obsahující oxidy uhlíku neutralizována hydroxidem sodným a/nebo hydroxidem vápenatým. Nevýhodou tohoto technického řešení je, že prostou vypírkou spalin dosáhneme velmi malé efektivity procesu, jelikož plyn, jež chceme neutralizovat, ve vysokých průtocích tvoří v neutralizační lázni bubliny, které rychle stoupají k hladině a následně vystupují z lázně, aniž by byly neutralizovány. Pro efektivní neutralizaci oxidu uhličitého je zapotřebí, aby byl oxid uhličitý v zásaditém roztoku rozpuštěn. Další nevýhodou tohoto technického řešení je, že pokud by došlo k reakci mezi oxidy síry a hydroxidem sodným nebo vápenatým, vznikne síran sodný, který kontaminuje zásaditou lázeň.
-2CZ 2023 - 306 A3
Technické řešení popsané v čínské přihlášce vynálezu CN 109603490 A je pouze uspořádáním aparatury pro acidobazickou neutralizaci, v podstatě se jedná o modifikaci systému rozpouštění oxidu uhličitého v bazické lázni. Další technické řešení dle amerického patentu US 7255842 B1 je obdobou předchozího technického řešení, pro proces acidobazické neutralizace je ovšem specifikován amoniak rozpuštěný ve vodě.
Technická řešení dle korejského patentu KR 101406711 Bl, či čínských užitných vzorů CN 213725730 U, CN 214765330 U, CN 210410018 U, jsou opět pouze popisem uspořádání zařízení pro acidobazickou neutralizaci. Technické řešení dle americké přihlášky vynálezu US 2020391157 AI popisuje neutralizaci oxidu uhličitého bazickým roztokem tvořeným hydroxidem sodným, kde je účinnost neutralizace zvýšena několikerým proplachem oxidu uhličitého rozpuštěným ve vodě. Nevýhodou tohoto technického řešení, stejně jako u technického řešení dle americké přihlášky vynálezu US 2009320683 AI, je vždy nutnost rozpuštění plynného oxidu uhličitého ve vodě, přičemž rozpustnost oxidu uhličitého ve vodě se zvyšující teplotou klesá, ovšem rozpustnost hydroxidu sodného a tím i účinnost se vzrůstající teplotou stoupá.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob eliminace oxidu uhličitého ze spalin vznikajících spalováním zejména organických látek podle tohoto vynálezu, vyznačující se tím, že spaliny obsahující oxid uhličitý jsou vedeny pod tlakem do pěnotvomého zařízení, do kterého je současně přiváděn zásaditý roztok obsahující pěnotvomou přísadu, přičemž vzniká pěna. Tato pěna je tvořena bublinami, jejichž stěny jsou vytvořeny ze zásaditého roztoku a pěnotvomou přísadou a výplň bublin je tvořena spalinovým plynem obsahující oxid uhličitý. Nyní dochází k vlastní acidobazické neutralizaci oxidu uhličitého bez jeho rozpuštění v zásadité lázni, kdy po ukončení acidobazické neutralizace pěna zaniká vlivem ztenčení a protržení stěny a/nebo vytékáním disperzního prostředí z Gibbsových Plateauových kanálků působením gravitace a/nebo vypařováním disperzního prostředí z přepážek povrchové vrstvy a/nebo ztrátou spalinového plynu vyplňujícího bublinu. Vzniklý produkt acidobazické neutralizace tvoří surovinu pro další využití, nebo odpad.
Je výhodné, aby spaliny byly vedeny do pěnotvomého zařízení pomocí přetlakového ventilátom, čímž je dosaženo vyššího pěnícího efektu, přičemž je účelné, aby pěnotvomá přísada byla tvořena proteinovými pěnidly a/nebo pěnidly na bázi sulfátů nebo sulfonátů a/nebo pěnidly na bázi fluoroproteinu a/nebo pěnidly na bázi perfluoruhlíkatých sloučenin.
Je účelné, aby zásada byla ze skupiny hydroxidů a/nebo uhličitanu sodného a/nebo draselného a/nebo amoniaku a/nebo karbaniontů a/nebo amidů a/nebo amidinů a/nebo hydridů sodného, draselného, vápenatého a/nebo alkoxidu.
Je výhodné, aby bylo možné pěnu odseparovat do samostatného zásobníku pro snadnější sběr produktu acidobazické neutralizace.
Výhodou tohoto způsobu eliminace oxidu uhličitého je, že vlastní reakční mechanismus acidobazické neutralizace probíhá v řádech maximálně jednotek sekund.
Další značnou výhodou je ta skutečnost, že proces eliminace pomocí pěny je velmi efektivní z hlediska přesného řízení procesu acidobazické neutralizace a vyznačuje se úsporou použitých chemikálií a variabilitou použití.
- 3 CZ 2023 - 306 A3
Příklady uskutečnění vynálezu
Způsob eliminace oxidu uhličitého podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že kouřový plyn vzniklý po spalovaní zemního plynu obsahující 15 % objemových oxidu uhličitého je veden pomocí ventilátoru do tlakového pěnotvomého zařízení vytvářejícího lehkou pěnu a rozprachovou tryskou je do proudu spalin vstřikován vodní roztok hydroxidu sodného o hmotnostní koncentraci 5 % s pěnotvomou přísadou na bázi směsi povrchově aktivních uhlovodíků o hmotnostní koncentraci 3 %.
Vzniklá směs kouřového plynu, vodního roztoku hydroxidu sodného a napěňovací přísady je pod tlakem vedena přes napěňovací síto, přičemž ve struktuře každé jednotlivé bubliny této pěny vzniklé na výstupu napěňovacího síta, dochází k vlastní acidobazické neutralizaci plynu obsahujícího 15 % oxidu uhličitého podle rovnice CO2 + NaOH —> H2O + NCI2CO3, a výsledným produktem je voda a uhličitan sodný.
Jednotlivé bubliny pěny při této acidobazické neutralizaci zmenšují svůj objem, podle toho, jak oxid uhličitý reaguje na uhličitan sodný s hydroxidem sodným a po ukončení acidobazické neutralizace pěna zaniká vlivem ztenčení a protržení stěny, a/nebo vytékáním disperzního prostředí z Gibbsových Plateauových kanálků působením gravitace, a/nebo vypařováním disperzního prostředí z přepážek povrchové vrstvy.
Pokud spaliny obsahují další plyn, jako je vzduch, kyslík, vodní páru apod. tyto plyny se acidobazické neutralizace neúčastní.
Zbytkové produkty lze využít pro další zpracování.
Průmyslová využitelnost
Způsob eliminace oxidu uhličitého podle tohoto vynálezu je možné využívat ve všech procesech, kde dochází ke spalování fosilních paliv, např. pro výrobu tepla, elektřiny, pohonných hmot či jiných komodit, přičemž s ohledem na životní prostření je žádoucí snižovat jeho uvolňování do ovzduší.
Claims (5)
1. Způsob eliminace oxidu uhličitého ze spalin vznikajících spalováním zejména organických látek, vyznačující se tím, že spaliny obsahující oxid uhličitý jsou vedeny pod tlakem do pěnotvomého zařízení, do kterého je přiváděn současně zásaditý roztok obsahující pěnotvomou přísadu, přičemž vzniká pěna, která je tvořena bublinami, jejichž stěna je tvořena ze zásaditého roztoku a pěnotvomé přísady a výplň bublin je tvořena spalinovým plynem obsahujícím oxid uhličitý, přičemž dochází k vlastní acidobazické neutralizaci oxidu uhličitého bez jeho rozpuštění v zásadité lázni, kdy po ukončení acidobazické neutralizace pěna zaniká vlivem ztenčení a protržení stěny a/nebo vytékáním disperzního prostředí z Gibbsových Plateauových kanálků působením gravitace a/nebo vypařováním disperzního prostředí z přepážek povrchové vrstvy a/nebo ztrátou spalinového plynu vyplňujícího bublinu a vzniklý produkt acidobazické neutralizace tvoří surovinu pro další využití nebo odpad.
2. Způsob eliminace oxidu uhličitého podle nároku 1, vyznačující se tím, že vedení spalin je pomocí přetlakového ventilátoru.
3. Způsob eliminace oxidu uhličitého podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pěnu lze odseparovat do samostatného zásobníku pro snadnější sběr produktu acidobazické neutralizace.
4. Způsob eliminace oxidu uhličitého podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zásada je ze skupiny hydroxidů a/nebo uhličitanu sodného a/nebo draselného a/nebo amoniaku a/nebo karbaniontů a/nebo amidů a/nebo amidinů a/nebo hydridů sodného, draselného, vápenatého a/nebo alkoxidu.
5. Způsob eliminace oxidu uhličitého podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že pěnotvomá přísada je tvořena proteinovými pěnidly a/nebo pěnidly na bázi sulfátů nebo sulfonátů a/nebo pěnidly na bázi fluoroproteinu a/nebo pěnidly na bázi perfluoruhlíkatých sloučenin.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-306A CZ2023306A3 (cs) | 2023-08-07 | 2023-08-07 | Způsob eliminace oxidu uhličitého |
| PCT/CZ2024/000020 WO2025031525A1 (en) | 2023-08-07 | 2024-08-02 | A method for the elimination of carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-306A CZ2023306A3 (cs) | 2023-08-07 | 2023-08-07 | Způsob eliminace oxidu uhličitého |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ310367B6 CZ310367B6 (cs) | 2025-04-16 |
| CZ2023306A3 true CZ2023306A3 (cs) | 2025-04-16 |
Family
ID=94533513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2023-306A CZ2023306A3 (cs) | 2023-08-07 | 2023-08-07 | Způsob eliminace oxidu uhličitého |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2023306A3 (cs) |
| WO (1) | WO2025031525A1 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770167A (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-23 | Yen; Chin-Ching | Waste gas treating apparatus |
| ES2392280B2 (es) * | 2011-05-10 | 2013-06-10 | Universidad De Sevilla | Procedimiento de captura de co2 y so2. |
| KR101139398B1 (ko) * | 2011-12-02 | 2012-04-27 | 한국지질자원연구원 | 고수율로 신속하게 탄산칼슘의 침전을 유도하는 이산화탄소 마이크로버블 이용 탄산칼슘의 제조공정 |
| KR101351464B1 (ko) * | 2013-07-26 | 2014-01-15 | 한국지질자원연구원 | 이산화탄소 마이크로버블을 이용한 이산화탄소의 탄산염 광물화방법 |
| CN114797361A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-29 | 诺卫能源技术（北京）有限公司 | 一种变温烟气净化及二氧化碳中和减排工艺 |
-
2023
- 2023-08-07 CZ CZ2023-306A patent/CZ2023306A3/cs unknown
-
2024
- 2024-08-02 WO PCT/CZ2024/000020 patent/WO2025031525A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ310367B6 (cs) | 2025-04-16 |
| WO2025031525A1 (en) | 2025-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Valluri et al. | Use of frothers to improve the absorption efficiency of dilute sodium carbonate slurry for post combustion CO2 capture | |
| US8617500B2 (en) | Process for removal of carbon dioxide from a gas stream | |
| JP6845241B2 (ja) | 二酸化炭素の回収及び脱塩のための方法 | |
| US12043545B2 (en) | Hydrogen production from hydrocarbons with near zero greenhouse gas emissions | |
| US11642620B2 (en) | Method for syngas separation at hydrogen producing facilities for carbon capture and storage | |
| Lim et al. | Designing and integrating NOx, SO2 and CO2 capture and utilization process using desalination wastewater | |
| WO2007139392A1 (en) | A modified solvay process, and uses thereof for processing co2-containing gas streams and for desalination | |
| US11491439B2 (en) | Method for reducing energy and water demands of scrubbing CO2 from CO2-lean waste gases | |
| Kang et al. | Carbon dioxide utilization using a pretreated brine solution at normal temperature and pressure | |
| WO2015052325A1 (en) | Capture of carbon dioxide | |
| Chalermthai et al. | Carbon dioxide removal via absorption using artificial seawater in a microchannel for the case of CO2-rich gas | |
| Lim et al. | Utilization of desalination wastewater for SOx, NOx, and CO2 reduction using NH3: Novel process designs and economic assessment | |
| CZ2023306A3 (cs) | Způsob eliminace oxidu uhličitého | |
| CZ2023138A3 (cs) | Neutralizace oxidu uhličitého | |
| EP4294551A1 (en) | Method for reducing energy and water demands of scrubbing co2 from co2-lean waste gases | |
| Valluri | Carbon Capture and Utilization | |
| Tarannum et al. | A Thesis | |
| Park et al. | Carbon sequestration |