CZ308084B6 - Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník - Google Patents
Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308084B6 CZ308084B6 CZ2018-130A CZ2018130A CZ308084B6 CZ 308084 B6 CZ308084 B6 CZ 308084B6 CZ 2018130 A CZ2018130 A CZ 2018130A CZ 308084 B6 CZ308084 B6 CZ 308084B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reactor
- mol
- products
- hydrogen
- composite materials
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Řešení se týká postupu získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace vícevrstvých kompozitních materiálů po separaci papíroviny. Do reaktoru je vložen vedlejší produkt, ke kterému je přidán roztok hydroxidu vápenatého o koncentraci 0,5 až 0,6 mol/l obsahující 0,01 až 0,05 % hmotn. povrchově aktivních látek s výhodou kopolymer ethylenoxidu a propylenoxidu obsahující polypropylenovou část o molekulové hmotnosti 1500 až 2000 g/mol a 7 až 15 % hmotn. vázaného ethylenoxidu, a následně je reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 70 až 90 °C, přičemž směs se nechá reagovat při přetlaku minimálně 1 kPa.Takto vzniklý vodík lze následně využít jako palivo nebo jako surovinu k různým výrobám.
Description
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká získávání vodíku z vedlejších produktů vznikajících při recyklaci kompozitních obalových materiálů obsahujících hliník pro výrobu vodíku.
Dosavadní stav techniky:
Při zpracování použitého vícevrstvého kompozitu skládajícího se převážně z 70 až 85 % hmotn. papíru, z 15 až 25 % hmotn. plastů, převážně polyethylenu a z 5 až 15 % hmotn. hliníku se získává v papírnách tzv. sekundární vlákno, nejčastěji převážně nebělené sulfátové vlákno, kterého je ve zpracovávaném vícevrstvém kompozitu obsaženo cca 60 až 75 % hmotn. Další vrstvy tvoří polyetylén (cca 15 až 25 % hmotn.) a hliník (5 až 10 % hmotn.). V rozvlákňovači (cca 12 až 15 % podíl kompozitu, zbytek voda) se připraví mechanickým rozmixováním kašovitá hmota, která je následně odseparována od nejhrubších nečistot (polyetylén, hliník, plastová víčka, PVC, mechanické vměsky atd.). Oddělená kašovitá hmota (papírovina) postupuje samostatně dále ke zpracování. Zachycený vedlejší produkt se prostřednictvím šnekového lisu zbaví podstatné části vody a poté ve speciálních kontejnerech je odvážen na skládku. Obsah vlhkosti ve sládkovaném vedlejším produktu se pohybuje v rozmezí cca 30 až 50 % hmotn.
Proces skládkování je silně determinován samozápalem tohoto vedlejšího produktu obsahujícího až 20 % hmotn. papíru a parametry vodného výluhy ze skládkových těles. Jeho pH se pohybuje v rozmezí 7 až 9, chemická spotřeba kyslíku (CHSK) dosahuje až 2000 mg O2/I, koncentrace nerozpuštěných látek (NL) 2700 mg/1. atd. Pouze malá část je spalována. Uplatnění této energetické technologické operace je totiž významně omezováno vysokým obsahem vody. Termodynamické podmínky v těchto spalovacích zařízeních navíc nezajišťují dokonalou oxidaci přítomného hliníku z vedlejších produktů na oxid hlinitý. Transformována voda do spalin ze spalovaného vedlejšího produktu navíc velmi negativně ovlivňuje jejich rosný bod.
Smícháním vedlejšího produktu ze zpracování kompozitů obsahujících hliník nebo i se samotnými kompozity s vodnými roztoky alkalických hydroxidů lze výhodně využít k výrobě vodíku.
Alkalické hydroxidy reagují s hliníkem za vzniku vodíku a rozpustných hydroxokomplexů např. dle reakcí:
2AI + 2K0H + 6H2O 3H2 + 2K[Al(OH)4]
2AI + 2NaOH + 6H2O 3H2 + 2Na[Al(OH)4]
2AI + 6H2O Al(OH)4 + 3H2
Ty se dále rozkládají za vzniku hydroxidů
K[Al(OH)4] KOH +Al(OH)3
Na[Al(OH)4] NaOH + Al(OH)3
Rychlost všech uvedených reakcí se zvyšuje se stoupající teplotou.
Jednou z možností využití vodíku vznikajícího z vedlejšího produktu obsahujícího hliník je jeho
- 1 CZ 308084 B6 přímé spalování jako plynné palivo nebo jako palivo pro spalovací motory.
Podstata vynálezu
Podstatou předkládaného vynálezu je způsob získávání vodíku z vedlejších produktů ze zpracování tuhých kompozitu obsahujících hliník při přetlaku minimálně 1 kPa. Při reakci roztoku hydroxidu vápenatého s hliníkem, který je obsažen ve vedlejších produktech, dochází ke vzniku vodíku, podle reakce:
2AI + Ca(OH)2 + 6H2O -+ 3H2 + Ca[Al(OH)4]2
Zvýšení rychlosti vznikajícího vodíku lze docílit přídavkem povrchově aktivní látky k roztoku hydroxidu vápenatého o koncentraci 0,5 až 0,6 mol/1, kdy povrchově aktivní látky jsou v množství 0,01až 0,05 % hmotn., které snižují povrchové napětí vodného roztoku, což umožní snadnější přístup vodného roztoku k povrchům vedlejších produktů získaných z vícevrstvých kompozitů hydrofobního charakteru. S výhodou lze zde aplikovat kopolymer ethylenoxidu a propylenoxidu obsahující polypropylenovou část o molekulové hmotnosti 1500 - 2000 g/mol a 7 až 15 % hmotn. vázaného ethylenoxidu. Rychlost vznikajícího plynného vodíku lze zvětšit zvýšením teploty na hodnotu 70 až 90 °C.
Zlepšení efektivity sledovaného procesu lze docílit i separací plastových komponent z vedlejších produktů. Jako výhodné bylo prokázáno zpracovávaný produkt peletizovat. Před peletizací je výhodné do peletizovátého materiálu přidávat komponenty vytvářející v návazné technologii bazické vodné roztoky nebo/i povrchově aktivní látky.
Získávaný vodík lze použít po separaci vody k pohonu motorových vozidel, jako surovinu v energetických zařízeních, v kogeneračních jednotkách nebo k syntézám organických nebo anorganických látek.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Jako výchozí materiál byl použit vedlejší produkt z recyklace kompozitních obalů při výrobě buničiny obsahující hliník. 150 kg tohoto vedlejšího produktu bylo vloženo do nerezového reaktoru o objemu 1 m3 a zalito 250 litry 0,5 mol vodným roztokem hydroxidu vápenatého. Ke vzniklé suspenzi byl přidán 0,1 kg povrchově aktivní látky - kopolymer ethylenoxidu a propylenoxidu obsahující polypropylenovou část o molekulové hmotnosti 1500 až 2000 g/mol a 7 až 15 % hmotn. vázaného ethylenoxidu. Následně byl reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 70 °C. Reakce probíhala při přetlaku minimálně 1 kPa. Z reaktoru unikající plynný vodík byl zachycován v plynojemu. Jeho objem činil 19,5 m3.
Příklad 2
Ze 100 kg vedlejšího produktu ze zpracování kompozitních obalů o složení uvedeném v příkladu 1 byly vyrobeny peletky o hmotnostech 5 až 10 g. Tyto peletky byly vloženy do nerezového reaktoru o objemu 1 m3 a zality 250 litry 0,6 mol vodným roztokem hydroxidu vápenatého. Následně byl reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 90 °C. Reakce probíhala při přetlaku vyšším než 1 kPa. Z reaktoru byl odebírán unikající plyn. Plynově chromatograficky bylo prokázáno, že je tvořen vodíkem. Vznikající plyn po průchodu vrstvou silikagelu byl přidáván k zemnímu plynu v množství 5 % obj. Vzniklá směs byla spalována v kotli.
-2CZ 308084 B6
Příklad 3
Z 200 kg vedlejšího produktu o složení uvedeném v příkladu 1 ze zpracování kompozitních obalů byla nejprve oddělena mechanicky cca třetina plastových materiálů (PVC a PE víčka, PE fólie). Z takto upravené směsi byly poté vyrobeny peletky o hmotnostech 2 až 5 g. Tyto peletky byly vloženy do nerezového reaktoru o objemu 1 m3 a zality 250 litry 0,6 mol vodným roztokem hydroxidu vápenatého. Následně byl reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 85 °C. Reakce probíhala při přetlaku minimálně 1 kPa. Vznikající vodík po vysušení průchodem přes vrstvu silikagelu byl průběžně stlačován do kovové vysokotlaké nádoby a následně použit jako palivo v osobním automobilu.
Příklad 4
Ke 170 kg vedlejšího produktu ze zpracování kompozitních obalů bylo přidáno 30 kg hydroxidu vápenatého. Ze vzniklé směsi byly vyrobeny peletky o hmotnostech 1 až 3 g. Tyto peletky byly vloženy do nerezového reaktoru o objemu 1 m3. Následně bylo do reaktoru přidáno 0,15 kg povrchově aktivní látky o složení uvedeném v příkladu 1. Vzniklá směs byla zalita 100 litry 0,5 mol vodným roztokem hydroxidu vápenatého. Následně byl reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 80 °C. Plyn z reaktoru byl odebírán až po vzestupu přetlaku nad 1 kPa. Plynově chromatograficky bylo prokázáno, že je tvořen vodíkem. Jeho objem činil cca 22 m3.
Průmyslová využitelnost
Způsob podle vynálezu lze použít pro získávání vodíku z nyní skládkovaného produktu z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník. Tento způsob umožňuje další zpracování těchto vedlejších produktů před jejich skládkováním, kde vlivem řady probíhajících reakcí se z nich vytváří velké množství nežádoucích skleníkových plynů.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (1)
1. Způsob získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník, vyznačený tím, že do reaktoru je vložen vedlejší produkt, ke kterému je přidán roztok hydroxidu vápenatého o koncentraci 0,5 až 0,6 mol/1 obsahující 0,01 až 0,05 % hmotn. povrchově aktivních látek, s výhodou kopolymer ethylenoxidu a propylenoxidu obsahující polypropylenovou část o molekulové hmotnosti 1500 až 2000 g/mol, a 7 až 15 % hmotn. vázaného ethylenoxidu, a následně je reaktor uzavřen a zahřát na teplotu 70 až 90 °C, přičemž směs se nechá reagovat při přetlaku minimálně 1 kPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-130A CZ308084B6 (cs) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-130A CZ308084B6 (cs) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018130A3 CZ2018130A3 (cs) | 2019-10-16 |
| CZ308084B6 true CZ308084B6 (cs) | 2019-12-27 |
Family
ID=68164659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-130A CZ308084B6 (cs) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308084B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003190906A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-08 | Itec Co Ltd | 廃材アルミニウムの処理装置 |
| CN2823239Y (zh) * | 2005-01-14 | 2006-10-04 | 金义泽 | 制备氢燃料的矿物袋 |
| BG109622A (bg) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Атанас БОЖИНОВ | Метод за получаване на горима пароводородна смес |
| WO2008114951A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Jung-Tae Park | Apparatus for generating hydrogen gas using composition for generating hydrogen gas and composition for generating hydrogen gas |
| JP2010143779A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Aquafairy Kk | 水素発生方法および水素発生装置 |
-
2018
- 2018-03-15 CZ CZ2018-130A patent/CZ308084B6/cs unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003190906A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-08 | Itec Co Ltd | 廃材アルミニウムの処理装置 |
| CN2823239Y (zh) * | 2005-01-14 | 2006-10-04 | 金义泽 | 制备氢燃料的矿物袋 |
| BG109622A (bg) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Атанас БОЖИНОВ | Метод за получаване на горима пароводородна смес |
| WO2008114951A1 (en) * | 2007-03-20 | 2008-09-25 | Jung-Tae Park | Apparatus for generating hydrogen gas using composition for generating hydrogen gas and composition for generating hydrogen gas |
| JP2010143779A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Aquafairy Kk | 水素発生方法および水素発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018130A3 (cs) | 2019-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101941723B (zh) | 利用低品位菱镁矿生产高活性、纳米氧化镁的方法 | |
| AU2009288752B2 (en) | An improved beneficiation process to produce low ash clean coal from high ash coals | |
| CN102225775A (zh) | 一种白云石转化法生产氢氧化镁和碳酸钙的方法 | |
| CA2892325A1 (en) | Process for the treatment of a silicate mineral | |
| CZ308084B6 (cs) | Získávání vodíku z vedlejších produktů z recyklace kompozitních materiálů obsahujících hliník | |
| EP2047919A1 (en) | Improvements in and relating to waste handling | |
| EP2135688A2 (en) | The method and processing system for municipal wastes and energetic components | |
| CA3124583A1 (en) | Aluminum recovery process | |
| EP4005995A1 (en) | Process for the transformation of fly ash in raw material | |
| KR102210926B1 (ko) | 연소회재를 이용한 수소생산 포집공정시스템 및 포집방법 | |
| CN115006982A (zh) | 一种利用电石渣浆对燃煤烟气脱硫固碳的方法 | |
| Deebika et al. | Utilization of RO rejects and waste aluminum scraps for hydrogen generation | |
| KR102069662B1 (ko) | 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치 | |
| RU2805223C2 (ru) | Способ восстановления алюминия | |
| CN111921153A (zh) | 一种四氯铝酸钠的处理方法 | |
| CN102352439A (zh) | 利用废锌铝合金生产氯化锌和氯化铝的方法 | |
| JP3273316B2 (ja) | プラスチック混合廃棄物の処理方法 | |
| KR101105731B1 (ko) | 일체형 음식물쓰레기 퇴비화 시스템 | |
| Ryu et al. | Enhancement of chrysotile carbonation in alkali solution | |
| CN221071281U (zh) | 一种废碱液协同处置酸性重金属残渣的装置 | |
| RU2436733C2 (ru) | Способ получения искусственного технического бишофита | |
| JPH10235313A (ja) | 処理物の固形化処理方法と固形化物 | |
| US11559767B2 (en) | Method for carbon dioxide capture and sequestration using alkaline industrial wastes | |
| NO316905B1 (no) | Fremgangsmate og system for fjerning av skadelige bestanddeler som klor og/eller svovel | |
| EP4342844A1 (en) | Hydrogen production process |