DD291312A5 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR PREPARING CARBON DIOXIDE FROM CARBON DIOXIDE-CONTAINING SMOKE GASES - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR PREPARING CARBON DIOXIDE FROM CARBON DIOXIDE-CONTAINING SMOKE GASES Download PDF

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DD291312A5
DD291312A5 DD90336939A DD33693990A DD291312A5 DD 291312 A5 DD291312 A5 DD 291312A5 DD 90336939 A DD90336939 A DD 90336939A DD 33693990 A DD33693990 A DD 33693990A DD 291312 A5 DD291312 A5 DD 291312A5
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carbon dioxide
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alkali
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DD90336939A
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Dietmar Walther
Joerg Schulze
Georg Bell
Martin Dietzel
Klaus Meierott
Christa Suckfiel
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Ingenieurbetrieb Der Energieversorgung,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Kohlendioxid aus kohlendioxidhaltigen Rauchgasen, um das Kohlendioxid einer weiteren industriellen Verwendung zuzufuehren, insbesondere zur Anreicherung der Gewaechshausluft mit Kohlendioxid. Ziel der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln die Herstellung von Kohlendioxid zu ermoeglichen und wertvolle Energietraeger einzusparen. Die Kohlendioxidbestandteile des Rauchgases werden in Kontakt mit einer Alkalioxidsuspension gebracht. Aus dem hierbei entstehenden Alkalikarbonat wird mit einer Saeure, unter Bildung eines Alkalisalzes, das Kohlendioxid ausgetrieben und aufgefangen. Zur Durchfuehrung des Verfahrens wird die Alkalioxidsuspension in einem Rieselbehaelter ueber einen Diffusor verteilt und im Gegenstrom mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht. Das entstehende Alkalikarbonat wird in einem Mischbehaelter mit der Saeure behandelt. Das ausgetriebene Kohlendioxid wird in einem Speicher aufgefangen und das Alkalisalz zur Neutralisation in einen Neutralisationsbehaelter geleitet. Beide Reaktionsprodukte stehen zur weiteren Verwertung zur Verfuegung.{Verfahren; Anordnung; Kohlendioxid; Rauchgas; Diffusor; Alkalioxidsuspension; Saeure; Alkalisalz; Speicher; Rieselbehaelter; Mischbehaelter; Neutralisationsbehaelter; Dosiereinrichtung}The invention relates to a method and an arrangement for producing carbon dioxide from carbon dioxide-containing flue gases in order to feed the carbon dioxide to a further industrial use, in particular for enriching the greenhouse air with carbon dioxide. The aim of the invention is to make it possible with simple means the production of carbon dioxide and save valuable energy carriers. The carbon dioxide components of the flue gas are brought into contact with an alkali hydroxide suspension. From the resulting alkali carbonate is expelled and collected with an acid, forming an alkali salt, the carbon dioxide. To carry out the process, the alkali hydroxide suspension is distributed in a trickle tank via a diffuser and brought into contact with the flue gas in countercurrent. The resulting alkali carbonate is treated in a Mischbehaelter with the acid. The expelled carbon dioxide is collected in a store and passed the alkali salt for neutralization in a Neutralisationsbehaelter. Both reaction products are available for further use. {Process; Arrangement; carbon dioxide; Flue gas; diffuser; Alkalioxidsuspension; Acid; Alkali salt; Storage; Rieselbehaelter; Mischbehaelter; Neutralisationsbehaelter; dosing}

Description

-2- 291312 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 291312 Presentation of the Essence of the Invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kohlendioxidbestandteile aus dem Rauchgas herauszulösen, diese einer Nutzung zuzuführen und ein verwertbares Abprodukt herzustellen.The object of the invention is to dissolve the carbon dioxide constituents from the flue gas, to supply them to a use and to produce a usable waste product.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rauchgas bei einem pH-Wert > 7 mit einer Alkalioxidsuspenslon In Kontakt gebracht wird. Aus dem hierbei entstehenden Alkalikarbonat wird mit Hilfe einer organischen oder anorganischen Säure- unter Bildung eines Alkalisalzes-das Kohlendioxid ausgetrieben und aufgefangen. Das kohlendioxidhaltige Rauchgas wird in einen Rieselbehälter eingeleitet, In dem es Im Gegenstrom bei einem pH-Wert > 7 mit einer Alkalioxidsuspenslon besprüht wird. Ein Teilstrom des dabei gebildeten Alkalikarbonates wird im Kreislauf in den Rieselbehälter zurückgeführt, und der andere Teilstrom des Alkallkarbonates wird in einen Mischbehälter eingeleitet und in diesem mit einer organischen oder anorganischen Säure bei einem pH-Wert <7 behandelt. Das dabei entstehende Kohlendioxid wird in einem Speicherbehälter aufgefangen und einer weiteren Nutzung zugeführt. Die entstehende Alkalisalzlösung wird am unteren Teil des Mischbehälters entnommen, in einen Neutralisationsbehälter eingeleitet, neutralisiert uhd einer weiteren Verwendung zugeführt. Ein Teil der sauren Alkalisalzlösung wird im Säureansatzbehälter zum Verdünnen der Säure genutzt. Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Rieselbehälter, einem Mischbehälter, einem Speicher, einem Neutralisationsbehälter, Dosier- und Meßeinrichtungen. In einem Rieselbehälter befindet sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und unterhalb des Diffusore der Rauchgaseintritt. Oberhalb des Diffusors befindet sich der Austritt des nicht mehr benötigten Rauchgases. Im Rauchgasstrom Ist eine Fördereinrichtung Installiert. Eine Dosierpumpe befördert eine Alkalioxidsuspension fn Abhängigkeit vom Füllstand in den Rieselbehälter. Dort wird die Suspension über einen Diffusor im Gegenstrom zum Rauchgas verteilt. Außerhalb des Rieselbehälters befindet sich am Boden eine Umwälzpumpe, die zwei Funktionen erfüllt.According to the invention the object of the invention is achieved in that the flue gas is brought at a pH> 7 in contact with a Alkalioxidsuspenslon. From the resulting alkali carbonate, the carbon dioxide is expelled and collected with the aid of an organic or inorganic acid to form an alkali metal salt. The carbon dioxide-containing flue gas is introduced into a trickle tank, in which it is sprayed in countercurrent at a pH> 7 with a Alkalioxidsuspenslon. A partial stream of the resulting alkali carbonate is recirculated to the trickle tank, and the other part of the Alkallkarbonates is introduced into a mixing vessel and treated in this with an organic or inorganic acid at a pH <7. The resulting carbon dioxide is collected in a storage container and fed to another use. The resulting alkali salt solution is removed at the bottom of the mixing vessel, introduced into a neutralization tank, neutralized uhd fed to another use. Part of the acidic alkali salt solution is used in the acid preparation tank for diluting the acid. The arrangement for carrying out the method consists of a trickle container, a mixing container, a memory, a neutralization tank, metering and measuring devices. In a trickle tank is located above the liquid level and below the diffuser of the flue gas inlet. Above the diffuser is the outlet of the no longer required flue gas. In the flue gas flow Is a conveyor Installed. A metering pump conveys an alkali oxide suspension fn depending on the level in the trickle tank. There, the suspension is distributed via a diffuser in countercurrent to the flue gas. Outside the trickle tank is located at the bottom of a circulating pump, which fulfills two functions.

Erstens wird in Abhängigkeit vom pH-Wert ein Teil des Alkalikarbonats über eine Rückschlagsicherung, ein Dosierventil und den Diffusor in ständigem Kreislauf gehalten.First, depending on the pH value, part of the alkali carbonate is kept in constant circulation via a non-return valve, a metering valve and the diffuser.

Zweitens wird ein weiterer Teil der Alkalikarbonatlösung aus dem Kreislauf abgezogen und über eine Rückschlagsicherung und ein Dosierventil dem Mischbehälter bis zur füllstandskontrollierten Abschaltung zugeführt. Im gasdichten Mischbehälter reagiert das Alkalikarbonat mit Säure, die durch eine Dosierpumpe in Abhängigkeit vom pH-Wert im Mischbehälter zugegeben wird zu Alkalisalzen und Wasser. Dabei wird Kohlendioxid frei und in einen. Speicher aufgefangen. Ein Rührwerk unterstütze die chemische Reaktion im Mischbehälter.Secondly, another part of the alkali carbonate solution is withdrawn from the circuit and fed via a non-return valve and a metering valve to the mixing vessel to the level-controlled shutdown. In the gas-tight mixing container, the alkali metal carbonate reacts with acid, which is added by a metering pump depending on the pH in the mixing container to alkali salts and water. This carbon dioxide is released and in one. Memory collected. An agitator supports the chemical reaction in the mixing tank.

Über eine Pumpe wird die Alkallsalzlösung in den Neutralisationsbehälter geleitet, worin in Abhängigkeit vom pH-Wert über eine Dosierpumpe ein Neutralisationsmittel bis zur Neutralisation zugemischt wird. Ein Teil der sauren Alkalisalzlösung wird über ein Ventil in den Säureansatzbehälter geleitet und dort zum Verdünnen der Säure genutzt.Via a pump, the alkali metal salt solution is passed into the neutralization tank, in which, depending on the pH value, a neutralizing agent is added until neutralization via a metering pump. Part of the acidic alkali salt solution is passed through a valve in the acid preparation tank and used there to dilute the acid.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem nachstehenden Ausführungsbeispiel (Fig. 1) beschrieben werden. Das Rauchgas 1 wird mittels Fördereinrichtung 2 in den Rieselbehälter 3 gebracht, dort mit der Kalksuspension 4 im Gegenstromprinzip kontaktiert und anschließend als Abgas 26 gegen die Atmosphäre abgegeben. Die Kalksuspension 4 wird über eine Dosierpumpe 5 im Rieselbehälter 3 durch einen Diffusor 6 versprüht und mittels eirer Umwälzpumpe 7 über eine Rückschlagsicherung 8 und ein Dosierventil 9 in ständigem Kreislauf gehalten. Im Rieselbehälter 3 reagiert das Calciumoxid der Suspension 4 mit dem Kohlendioxid des Rauchgases 1 bei einem pH-Wert > 7 zu Calclumkarbonat.The invention will be described in an embodiment below (FIG. 1). The flue gas 1 is brought by means of conveyor 2 in the trickle tank 3, contacted there with the lime suspension 4 in countercurrent principle and then discharged as exhaust 26 against the atmosphere. The lime suspension 4 is sprayed through a metering pump 5 in the trickle tank 3 through a diffuser 6 and held by eirer circulation pump 7 via a non-return valve 8 and a metering valve 9 in constant circulation. In the trickle tank 3, the calcium oxide of the suspension 4 reacts with the carbon dioxide of the flue gas 1 at a pH> 7 to calcium carbonate.

CaO + CO2 pH >7 * CaCO3 CaO + CO 2 pH > 7 * CaCO 3

Der pH-Wert 10 und der Füllstand 11 werden ständig überwacht. Hinter der Umwälzpumpe 7 wird ein Teil der Calciumkarbonatlösung aus dem Kreislauf abgezogen und über eine Rückschlagsicherung 12 und ein Dosierventil 13 dem Mischbehälter 14 bis zur Abschaltung durch den Füllstandsmesser 15 zugeführt. Im gasdichten Mischbehälter 14 reagiert das Calciumkarbonat mit im Säureansatzbehälter 31 mit Wasser 30 verdünnter Salpetersäure 16, die durch eine Dosierpumpe 17 in Abhängigkeit vom pH-Wert an der Meßstelle 18 zugemischt wird, zu Calciumnitrat und Wasser. Das bei dieser Reaktion freiwerdende Kohlendioxid wird im Speicher 19 aufgefangen:The pH 10 and the level 11 are constantly monitored. Behind the circulating pump 7, a portion of the calcium carbonate solution is withdrawn from the circuit and fed via a non-return valve 12 and a metering valve 13 to the mixing vessel 14 until it is switched off by the level gauge 15. In the gas-tight mixing container 14, the calcium carbonate reacts with nitric acid 16, diluted with water 30 in the acid preparation tank 31, which is admixed by a metering pump 17 as a function of the pH at the measuring point 18, to calcium nitrate and water. The released in this reaction carbon dioxide is collected in the memory 19:

CaCO3 + 2HNO3 - Ca(NO3J2 + H2O + CO2 fCaCO 3 + 2HNO 3 - Ca (NO 3 J 2 + H 2 O + CO 2 f Das Kohlendioxid steht an der Entnahmestelle 20 zur Verfugung. Die Reaktion verläuft im sauren pH-Bereich. Ein Rührwerk 21The carbon dioxide is available at the sampling point 20. The reaction proceeds in the acidic pH range. An agitator 21

unterstützt die Reaktion. Über eine Pumpe 22 wird die saure Catciumnitratlösung in den Neutralistionsbehälter 23 geleitet.supports the reaction. Via a pump 22, the acidic Catciumnitratlösung is passed into the Neutralistionsbehälter 23.

Hier wird in Abhängigkeit vom pH-Wert 24 über eine Dosierpumpe 2B Kalksuspension 28 bis zum Neutralpunkt zugemischt. DieHere, depending on the pH value 24, lime suspension 28 is added to the neutral point via a metering pump 2B. The

so entstandene Salzlösung ist als Düngemittel geeignet und kann zur Gießwasseraufbereitung einer Gärtnerei an derThe resulting salt solution is suitable as a fertilizer and can be used for the treatment of irrigation water at a garden center

Entnahmestelle 27 abgeführt werden.Removal point 27 are discharged. Um ein hochwertiges Düngemittel zu erhalten, ist zur Neutralisation die Verwendung von Ammoniak statt KalksuspensionIn order to obtain a high-quality fertilizer, the neutralization is the use of ammonia instead of lime suspension

möglich. Ein Teil der sauren Calciumnitratlösung wird über ein Ventil 29 in den Säureansatzbehälter 31 geleitet, dort gemischtund dem Mischbehälter 14 zugeführt.possible. A portion of the acidic calcium nitrate solution is passed through a valve 29 into the acid preparation tank 31 where it is mixed and fed to the mixing tank 14.

Zur Erzeugung von 11 kg CO2 pro Stunde werden bei vollständiger Stoffumwandlung etwa 14kg CaO, gelöst in mindestensTo produce 11 kg of CO 2 per hour, with complete conversion, about 14 kg CaO dissolved in at least

130kg H2O, sowie 31 kg HNO3 und eine Rauchgasmenge von 50m3 mit einem CO2-Anteil von 12Vol.-% benötigt. Als Abproduktfallen ca. 41 kg Ca(NO3I2 und 135kg H2O an.130 kg H 2 O, and 31 kg HNO 3 and a flue gas amount of 50m 3 with a CO 2 content of 12Vol .-% needed. As waste products about 41 kg Ca (NO 3 I 2 and 135 kg H 2 O at.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Kohlendioxid aus kohlendioxidhaltlgen Rauchgasen durch die Behandlung eines Alkalikarbonates mit einer anorganischen oder organischen Säure, unter Bildung eines Alkalisalzes, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Alkalikarbonat, welches durch den Kontakteines kohlendioxidhaltigen Rauchgases mit einer Alkalioxidsuspension im Gegenstrom bei einem pH-Wert >7 entsteht, nach bekannter Methode bei einem pH-Wert <7 das Kohlendioxid ausgetrieben und aufgefangen, die dabei entstehende Alkalisalzlösung neutralisiert und einer Verwertung zugeführt wird.A process for the production of carbon dioxide from carbon dioxide-containing flue gases by the treatment of an alkali carbonate with an inorganic or organic acid to form an alkali salt, characterized in that from the alkali carbonate obtained by the contact of a carbon dioxide-containing flue gas with an alkali oxide suspension in countercurrent at a pH Value> 7, the carbon dioxide is expelled and collected by a known method at a pH <7, and the resulting alkali salt solution is neutralized and sent for recycling. 2. Anordnung zur Herstellung von Kohlendioxid aus kohlendioxidhaltigen Rauchgasen, bestehend auG einem Rieselbehälter, Dosierpumpen, einer Fördereinrichtung, eintim Mischbehälter, einem Säureansetzbecken, einem Neutralisationsbehälter und einem Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß an einem pH-Wert (10) und füllstandsüberwachtem (11) Rieselbehälter (3) ein Rauchgaskanal (32), ein Abgaskanal (26), eine Fördereinrichtung (2), wobei der Rauchgaskanaleintritt in den Rieselbehälter (3) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und unterhalb des im Inneren befindlichen Diffusors (6) und der Abgaskanalaustritt oberhalb des Diffusors (6) und an einer Entnahmestelle am Boden des Rieselbehälters (3) eine Umwälzpumpe (7) und eine Rohrleitung angeordnet sind, von der ein Zweig über eine Rückschlagsicherung (8) und ein Dosierventil (9) gemeinsam mit einer Rohrleitung der Dosierpumpe (5) der Alkalioxidsuspension (4) in dem Diffusor (6), der andere Zweig der Rohrleitung über eine Rückschlagsicherung (12) und ein Dosierventil (13) in einen pH-Wert (18) und füllstandsüberwachten (15) Mischbehälter (14) münden, wobei sich die Eintrittsstellen des Rohrleitungszweiges und der Rohrleitung der Dosierpumpe (17) für die Säure (16) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mischbehälter (14) befinden, eine Entnahmestelle am Boden des Mischbehälters (14), in dem ein Rührwerk (21) angeordnet ist, von der über eine Rohrleitung und eine Pumpe (22), von der ein Zweig über ein Ventil (29) zu einem Säureansatzbehälter (31), in dem Zuleitungen für Frischwasser (30) und Säure (16) münden, führt und ein anderer Zweig in einen pH-Wert (24) überwachten, mit einer Entnahmestelle (27) für Alkalisalzlösung sowie einer Zuleitung einer Dosierpumpe (25) eines Neutralisationsmittels (28) ausgestatteten Neutralisationsbehälter (23) geführt wird, eine weitere Entnahmestelle oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Mischbehälters (14) über eine Rohrleitung mit einem Speicher (19) für Kohlendioxid verbunden ist, der mit einer Entnahmestelle (20) für Kohlendioxid ausgestattet ist.2. Arrangement for the production of carbon dioxide from carbon dioxide-containing flue gases, consisting of a trickle container, metering pumps, a conveyor, a mixing container, an acid preparation tank, a neutralization tank and a storage tank, characterized in that at a pH value (10) and level-monitored (11) Trickling tank (3) a flue gas duct (32), an exhaust duct (26), a conveyor (2), wherein the flue gas duct inlet into the trickle tank (3) above the liquid level and below the inside of the diffuser (6) and the exhaust duct outlet above the diffuser (6) and at a removal point at the bottom of the trickle container (3) a circulating pump (7) and a pipeline are arranged, of which a branch via a non-return valve (8) and a metering valve (9) together with a pipe of the metering pump (5) the alkali hydroxide suspension (4) in the diffuser (6), the other branch of the pipeline via a setback fuse (12) and a metering valve (13) into a pH (18) and level monitored (15) mixing tank (14) open, wherein the entry points of the pipe branch and the pipe of the metering pump (17) for the acid (16) below the liquid level in the mixing container (14), a removal point at the bottom of the mixing container (14) in which a stirrer (21) is arranged, from which via a pipe and a pump (22), of which a branch via a valve (29 ) to an acid preparation tank (31), lead in the supply lines for fresh water (30) and acid (16) leads, and monitored another branch in a pH (24), with an extraction point (27) for alkali metal salt solution and a supply of a Metering pump (25) of a neutralization agent (28) equipped neutralization tank (23) is guided, another removal point above the liquid level of the mixing vessel (14) via a pipeline with a memory (19) for Connected to carbon dioxide, which is equipped with a sampling point (20) for carbon dioxide. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Kohlendioxid aus kohlendioxidhaltigen Rauchgasen, um technisches Kohlendioxid einer weiteren industriellen Verwertung zuzuführen, insbesondere zur Anreicherung der Gewächshausluft mit Kohlendioxid.The invention relates to a method and an arrangement for the production of carbon dioxide from carbon dioxide-containing flue gases in order to supply technical carbon dioxide to a further industrial utilization, in particular for enrichment of the greenhouse air with carbon dioxide. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Zur Herstellung von Calciumnitrat ist es bekannt, Salpetersäure auf Kalkstein einwirken zu lassen. Die Behandlung des Kalksteins mit Salpetersäure kenn in offenen Türmen erfolgen. Das gebildete Calciumnitrat sammelt sich am Boden des Turmes, und das entwickelte Kohlendioxid wird aus dem unteren Teil des Turmes entnommen. Gemäß DR-PS 735361 Ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Calciumnitrat unter gleichzeitiger Gewinnung von Kohlensäure unter Druck durch Reaktion von Salpetersäure mil Kalkbcein bekannt. Der grobe Kalkstein wird in den geschlossenen Behälter eingeführt und auf einem im unteren Teil des Behälters angeordneten Rost aufgelagert. Die durch eino Pumpe eingeführte Salpetersäure wird auf den Kalkstein aufgesprüht. Unterhalb des Reaktionsraumes ist eine Sammelkammer mit Abführungen für die Nitratlösung, Verunreinigungen und Kohlensäure angeordnet. Die in reinem Zustand und unter Druck anfallende Kohlensäure kann für weitere industrielle Zwecke verwendet werden. Des weiteren ist bekannt, gemahlenen Kalkstein mit einer entsprechenden Menge konzentrierter Salpetersäure in einem mit einer Schnecke versehenen Rohr in Kontakt zu bringen, bei einer Temperatur von 60°C-80°C (DR-PS 648260).For the production of calcium nitrate, it is known to allow nitric acid to act on limestone. The treatment of the limestone with nitric acid can be done in open towers. The calcium nitrate formed collects at the bottom of the tower and the carbon dioxide evolved is removed from the lower part of the tower. According to DR-PS 735361 a device for the production of calcium nitrate with simultaneous production of carbonic acid under pressure by reaction of nitric acid with lime baccine is known. The coarse limestone is introduced into the closed container and stored on a grate arranged in the lower part of the container. The nitric acid introduced by a pump is sprayed onto the limestone. Below the reaction chamber a collecting chamber with discharges for the nitrate solution, impurities and carbon dioxide is arranged. The pure and pressurized carbonic acid can be used for other industrial purposes. Furthermore, it is known to contact ground limestone with a corresponding amount of concentrated nitric acid in a tube provided with a screw, at a temperature of 60 ° C-80 ° C (DR-PS 648260). Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen, die mit einfachen Mitteln die Herstellung von Kohlendioxid ermöglicht und hilft, Energieträger einzusparen.The object of the invention is to propose a method and an arrangement which enables the production of carbon dioxide by simple means and helps to save energy carriers.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503692A1 (en) * 1995-02-04 1996-08-08 Christian F Duerselen Position-independent carbon di:oxide absorber

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