EA017479B1 - Композиция волокна сорбента и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры - Google Patents

Композиция волокна сорбента и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры Download PDF

Info

Publication number
EA017479B1
EA017479B1 EA201070069A EA201070069A EA017479B1 EA 017479 B1 EA017479 B1 EA 017479B1 EA 201070069 A EA201070069 A EA 201070069A EA 201070069 A EA201070069 A EA 201070069A EA 017479 B1 EA017479 B1 EA 017479B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fiber
sorbent
medium
cavity
adsorption
Prior art date
Application number
EA201070069A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201070069A1 (ru
Inventor
Райан Лайвли
Рональд Р. Ченс
Уилльям Дж. Корос
Гарри В. Декман
Брюс Т. Келли
Original Assignee
Джорджия Тек Рисерч Корпорейшн
Эксонмобил Рисерч Энд Инджиниринг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джорджия Тек Рисерч Корпорейшн, Эксонмобил Рисерч Энд Инджиниринг Компани filed Critical Джорджия Тек Рисерч Корпорейшн
Publication of EA201070069A1 publication Critical patent/EA201070069A1/ru
Publication of EA017479B1 publication Critical patent/EA017479B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28023—Fibres or filaments
    • 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
    • B01D53/02—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B01J20/226—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/262—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds, e.g. obtained by polycondensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3291—Characterised by the shape of the carrier, the coating or the obtained coated product
    • B01J20/3293—Coatings on a core, the core being particle or fiber shaped, e.g. encapsulated particles, coated fibers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3425—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising organic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/34—Specific shapes
    • 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
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/4009—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2922—Nonlinear [e.g., crimped, coiled, etc.]
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2935—Discontinuous or tubular or cellular core

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

Различные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям, устройствам и способам, использующим волокна сорбента. Более конкретно различные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на композиции волокон сорбента для способов адсорбции с циклическими колебаниями температуры. Различные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя композиции волокон сорбента, устройства, содержащие множество волокон сорбента, и способы использования их для улавливания по меньшей мере одного компонента из среды, например СОиз топочного газа.

Description

Ссылки на родственные заявки
Заявка на настоящий патент заявляет согласно 35 И.8.С. § 119(е) приоритет предварительной заявки на патент США, серийный № 61/051595, зарегистрированной 8 мая 2008 г., и предварительной заявки на патент США, серийный № 60/946475, зарегистрированной 27 июня 2007 г., полное содержание и предмет которых тем самым включаются сюда посредством ссылок, как если бы они полностью излагались ниже.
Область техники, к которой относится изобретение
Различные варианты осуществления настоящего описания, как правило, относятся к композициям волокон сорбента. Более конкретно различные варианты осуществления настоящего описания направлены на волокна сорбента для способов адсорбции с циклическими колебаниями температуры.
Уровень техники
Угольные тепловые электростанции обеспечивают большую часть энергии для Соединенных Штатов и являются главными точечными источниками выделения парниковых газов, таких как двуокись углерода (СО2). Развивающиеся страны быстро строят угольные тепловые электростанции, с такой скоростью, которая дает большую добавку к атмосферным уровням СО2. Наиболее распространенные формы угольных тепловых электростанций представляют собой тип электростанций на газификации угля (РС), которые, как правило, производят примерно 500 МВт и высвобождают приблизительно 9,2 т СО2 в минуту или 2,2 фунта (0,88 кг) СО2/кВт-ч (для 500 МВт). Увеличение концентраций СО2 в атмосфере земли усугубляет эффект парниковых газов и приводит к нежелательным изменениям климата, с последующими рисками возникновения экстремальных погодных условий, повышения уровня моря и отрицательных воздействий на сельское хозяйство и разнообразие форм жизни. Таким образом, электростанции на сжигании угля дают первоочередные объекты для улавливания и удержания углерода (СС8). Соответственно имеется большой интерес к эффективным и экономичным способам СС8.
Инфраструктура тепловых РС электростанций стареет и современные способы улавливания углерода являются чрезмерно дорогостоящими для того, чтобы использовать их как есть. Хотя тепловые электростанции со встроенным объединенным циклом газификации (1ОСС) и тепловые электростанции с объединенным циклом использования природного газа (ИССС) дают более высокую эффективность и более низкие выбросы, инфраструктура РС также требует модернизации СС8 для эффективного подавления изменений климата. Одна из главных проблем для СС8 заключается в стоимости улавливания. Для эффективного контроля выбросов и удержания предполагается, что СО2 должен улавливаться при чистоте более чем 75% и сжиматься до давления трубопровода (например, примерно 1500 фунт/кв.дюйм, абс. (96 кг/кв.см)), а впоследствии сжиматься до давления нагнетания (например, примерно 2300 фунт/кв.дюйм, абс. (138 кг/кв.см)). Способ улавливания СО2 после сжигания с исходными материалами при низком давлении, с низкотемпературными исходными материалами и большими скоростями потоков является одним из многих сложных аспектов проблемы СС8. Таким образом, имеется необходимость в недорогих системах СС8, которые могут встраиваться с модернизацией существующих электростанций РС, а также в новых электростанциях ЮСС и ИССС. Могут также ожидаться важные применения в нефтехимическом и промышленном секторе.
Способы адсорбции широко используются в промышленности для разделения смесей текучих сред. Это способы разделения основываются на предпочтительной сорбции селективных компонентов на поверхности или в полостях материалов сорбента. Для большинства систем разделения материал адсорбента имеет большую площадь поверхности для обеспечения разумных адсорбционных емкостей. Обычно используемые адсорбенты, такие как молекулярные сита - цеолиты, активированный уголь, окись алюминия и силикагель, имеют площадь поверхности по меньшей мере 200 м2/г.
Многие промышленные способы адсорбции осуществляют в колоннах с фиксированным слоем. Материал адсорбента (например, гранулы, частицы), как правило, набивают в виде насадки и иммобилизуют в цилиндрической емкости. Когда смесь текучих сред, предназначенная для разделения, проходит через колонну с насадкой, адсорбируемые компоненты в смеси извлекаются и удерживаются адсорбентом как адсорбируемое вещество, а неадсорбируемые компоненты проходят через колонну через пустые пространства между гранулами адсорбента.
Для непрерывной переработки поступающей смеси текучих сред используют многослойную систему, в которой каждый слой последовательно проходит через цикл адсорбция/регенерация. В промышленности используют несколько различных способов регенерации, включая способ адсорбции с циклическими колебаниями давления (Р8А) и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры (Т8А). В способе Т8А насыщенный адсорбент регенерируется посредством продувки горячего газа. Каждый цикл нагрев/охлаждение обычно требует от нескольких часов до одного дня или больше. В способе Р8А регенерацию адсорбента осуществляют посредством продувки части очищенного газообразного продукта при пониженном давлении.
Производительность при Р8А, как правило, выше, чем при Т8А, из-за более коротких временных циклов, обычно от минут до часов, которые являются, как правило, возможными.
Кроме адсорбционной емкости адсорбента скорость адсорбции и перепад давления представляют собой два важных фактора, которые должны рассматриваться при конструировании адсорбционной ко
- 1 017479 лонны. Перепад давления на адсорбционной колонне должен быть сведен к минимуму, поскольку высокий перепад давления текучей среды может вызвать движение или псевдоожижение частиц адсорбента, приводящее к серьезному истощению и потере адсорбента. Скорость адсорбции имеет значительное влияние на эффективность способа адсорбции. Эта скорость обычно определяется сопротивлением массопереносу для переноса адсорбируемого вещества из объема фазы текучей среды на внутреннюю поверхность частиц адсорбента. Медленная скорость адсорбции из-за большого сопротивления массопереносу будет приводить к возникновению длинной зоны массопереноса (ΜΤΖ), в пределах которой адсорбент только частично насыщается адсорбируемым веществом. Адсорбент в области перед ΜΤΖ, по существу, насыщен адсорбируемым веществом, в то время как после ΜΤΖ он, по существу, не содержит адсорбируемого вещества. Когда текучая среда продолжает течь, ΜΤΖ продвигается через адсорбционную колонну в направлении потока текучей среды. Стадия адсорбции должна быть закончена до того, как ΜΤΖ достигнет выхода адсорбера, чтобы предотвратить прохождение адсорбируемого вещества в поток эффлюента. Длинная зона массопереноса, которая содержит большое количество частично используемого адсорбента, будет, по этой причине, приводить к короткой стадии адсорбции и к неэффективному использованию емкости адсорбента.
Как перепад давления, так и сопротивление массопереносу сильно зависят от размера частиц адсорбента. Изменение размера частиц, к сожалению, имеет противоположные воздействия на два этих важных фактора. Промежуточное пространство между частицами адсорбента в фиксированном слое пропорционально размеру частиц. Поскольку сопротивление потоку текучей среды через адсорбер обратно пропорционально размеру пор слоя насадки, использование малых частиц адсорбента будет вызывать высокий перепад давления. По этой причине размеры частиц промышленных адсорбентов для работы в фиксированном слое, как правило, больше чем 2 мм по среднему диаметру.
В дополнение к этому почти вся площадь поверхности промышленных адсорбентов располагается во внутреннем пространстве частицы адсорбента. Для осуществления адсорбции адсорбируемое вещество должно переноситься из внешней фазы текучей среды на внутреннюю поверхность частицы. Скорость переноса зависит от двух механизмов массопереноса последовательно: (а) межфазный массоперенос диффузия через граничный слой текучей среды, окружающий наружную поверхность частицы адсорбента; и (Ь) внутричастичный массоперенос - диффузия через внутреннее пространство пор (микропоры и макропоры) частицы на ее внутреннюю поверхность, где имеет место адсорбция. Размер частицы имеет значительное влияние на скорости этих двух способов диффузии. Малые частицы обеспечивают более высокую площадь контакта текучая среда/твердое тело в неподвижном слое для межфазного массопереноса и уменьшают длину пути для внутричастичной диффузии. Следовательно, малые частицы адсорбента будут увеличивать скорость адсорбции и приводить к возникновению узкой зоны массопереноса для быстрой и эффективной работы циклов адсорбции/десорбции. Таким образом, малые частицы адсорбента являются желательными для эффективности способов адсорбции, но минимальный размер частицы ограничивается приемлемыми гидродинамическими условиями работы адсорбера с неподвижным слоем. Т. е. желательно исключить псевдоожижение и избыточный перепад давления.
Относительно СС8 адсорбция в слое насадки с циклическими колебаниями давления рассматривается для улавливания после сжигания; однако большие скорости потока и стоимость повышения давления топочного газа до необходимого давления ограничивают эту технологию до рыночной ниши ультратонкой очистки. Адсорбция с периодическими колебаниями температуры в ее современном формате со слоем насадки не может циклироваться достаточно часто, чтобы исключить аномальные размеры и стоимость системы. Из-за этих ограничений наиболее яркая технология улавливания основывается на поглощении в газожидкостной колонне на основе хемосорбции СО2 в жидких алкилалканоламинах, таких как метилэтаноламин и метилдиэтаноламин. Кроме высоких требований к потреблению энергии для регенерации растворителя эта технология улавливания страдает от нескольких проблем, включая необходимость в манипулировании с большими количествами опасных для окружающей среды отходов, коррозию, унос, заводнение и протечки.
Соответственно имеется необходимость в композиции и способах адсорбции по меньшей мере одного из компонентов среды, отличающихся относительно малым размером частиц и при этом попрежнему способных к работе с приемлемым перепадом давления. Они направлены на создание таких композиций и способов, которые направлены на различные варианты осуществления настоящего изобретения.
- 2 017479
Сущность изобретения
Различные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на композиции и на применение композиций волокна адсорбента. Более конкретно различные варианты осуществления настоящего описания направлены на материалы адсорбента и на их применение в способах адсорбции с циклическими колебаниями температуры. Если описывать в широком смысле, один из аспектов настоящего изобретения включает в себя волокно сорбента, содержащее полое волокно, содержащее по меньшей мере один материал сорбента; полость, расположенную внутри полого волокна; и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и материалом сорбента.
Полое волокно может дополнительно содержать полимерную матрицу. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полимерная матрица может содержать множество извилистых путей. Множество извилистых путей может включать в себя один или несколько путей из микропор, мезопор или макропор, где один или несколько путей из микропор, мезопор или макропор находятся в сообщении текучих сред. Полое волокно может иметь средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере примерно 100 мкм. Полость, расположенная в волокне, может иметь средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере примерно 55 мкм. Полое волокно может иметь средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере в два раза больше, чем у полости. Полое волокно может содержать непористый конечный колпачок, расположенный при каждом продольном конце волокна, где непористый конечный колпачок не замедляет потока через полость. Барьерный слой может иметь среднюю толщину меньше чем примерно 50 мкм.
Материал сорбента находится в сообщении текучих сред по меньшей мере с частью множества извилистых путей. Материал сорбента может иметь средний наибольший размер меньше чем примерно 10 мкм. Материал сорбента может содержать меньше чем примерно 80 мас.% волокна. Материал сорбента может иметь селективность по отношению к двуокиси углерода по сравнению с азотом примерно от 10 примерно до 60 и теплоту сорбции примерно от -25 кДж/(моль СО2) примерно до -90 кДж/(моль СО2).
Один из аспектов настоящего изобретения включает в себя адсорбционный контактор на основе волокон, контактор содержит камеру, содержащую вход для входного потока; выход для входного потока; вход для теплонесущей текучей среды; выход для теплонесущей текучей среды; множество, по существу, совмещенных по направлению полых волокон, где каждое волокно содержит множество извилистых путей, где извилистые пути находятся в сообщении текучих сред с входом для входного потока и выходом для входного потока; множество элементов сорбента в сообщении текучих сред по меньшей мере с частью множества извилистых путей; полость расположена внутри волокна, где полость находится в сообщении текучих сред с входом для теплонесущей текучей среды и выходом для теплонесущей текучей среды; и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и множеством извилистых путей, по меньшей мере, по существу, в большинстве волокон. Множество полых волокон дополнительно содержат конечный колпачок, расположенный на каждом продольном конце волокна, эффективный для предотвращения сообщения текучих сред между множеством извилистых путей и теплонесущей средой, по меньшей мере, по существу, в большинстве волокон. Адсорбционный контактор на основе волокон может дополнительно содержать связующий материал, эффективный для взаимного связывания соседних волокон, который в сочетании с конечными крышками предотвращает сообщение текучих сред между теплонесущей средой и множеством извилистых путей соседних волокон. Адсорбционный контактор на основе волокон может использоваться для потоков исходных материалов, включающих в себя топочный газ, природный газ, топливный газ, биологический газ, бытовой газ, отработанный газ, воду, угольный газ, воздух или среду, содержащую двуокись углерода. Адсорбционный контактор на основе волокон может использоваться в способе адсорбции с циклическими колебаниями температуры. В способе адсорбции с циклическими колебаниями температуры теплонесущая среда для контакта может представлять собой воду, водяной пар, пары, газ или их сочетания.
Один из аспектов настоящего изобретения может включать в себя способ адсорбции одного из компонентов среды, способ включает в себя приведение в контакт среды с полым волокном, содержащим множество извилистых путей, множество элементов сорбента в сообщении текучих сред с множеством извилистых путей, полость, расположенную внутри полого волокна, и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и множеством извилистых путей; и адсорбцию одного из компонентов среды. Способ адсорбции компонента среды может дополнительно включать в себя десорбцию одного из компонентов среды. Способ адсорбции одного из компонентов среды может дополнительно включать в себя предотвращение сообщения текучих сред между средой и средой теплообмена. Среда включает в себя топочный газ, природный газ, топливный газ, биологический газ, бытовой газ, отработанный газ, воду, угольный газ, воздух или среду, содержащую двуокись углерода. Компонент может выбираться из СО2, 8Ох, ΝΟχ и воды. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения среда представляет собой топочный газ и компонент представляет собой двуокись углерода. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения среда может содержать СО2 и азот, и элементы сорбента могут иметь селективность по отношению к
- 3 017479 адсорбции СО2 по сравнению с азотом больше чем 5. Время цикла между последовательными стадиями адсорбции может быть меньше чем примерно 2 мин.
Другие аспекты и признаки вариантов осуществления настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области, при просмотре следующего далее описания конкретных иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с прилагаемыми фигурами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1А, В иллюстрируют композицию полого волокна, содержащего материал адсорбента, диспергированный в полимерной матрице, с материалом адсорбента (А) и с множеством материалов адсорбентов (В).
Фиг. 2А, В - схематический общий вид контактора с поперечным потоком, содержащего камеру (А) и прозрачную камеру (В).
Фиг. 3 представляет собой тройную фазовую диаграмму, иллюстрирующую раствор полимер/растворитель/осадитель.
Фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую заслоночное переключение между режимами сорбции и десорбции.
Фиг. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую блок-схему конструкции системы ГОГ8А.
Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую блок-схему встраивания системы с волокнами сорбента В8ТА в тепловую электростанцию РС.
Фиг. 7 иллюстрирует микрофотографию, иллюстрирующую морфологию сито-в-клетке.
Фиг. 8 представляет собой схему, иллюстрирующую систему сорбции с понижением давления.
Фиг. 9А-С представляют собой микрофотографии, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа, волокна сорбента (А), дисперсии Цеолита 13Х (75 мас.%) в матрице ацетата целлюлозы (В) и частиц 13Х, показывающие морфологию сито-в-клетке в матрице ацетата целлюлозы (С).
Фиг. 10 графически изображает волокна сорбентов и изотермы компонентов волокон сорбента.
Фиг. 11 графически изображает сравнение массопереноса между чистым 13Х и волокнами сорбента, где диспергирован 13 Х.
Фиг. 12 представляет собой сканирующую электронную микрофотографию, показывающую градиент пористости в волокне сорбента.
Фиг. 13А-С представляют собой микрофотографии, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа, слоя (А) РУЭС в полости и замыкающего акрилового слоя в полости (В, С).
Фиг. 14 представляет собой микрофотографию, сделанную с помощью сканирующего электронного микроскопа, слоя полости с видимыми дефектами булавочных проколов.
Фиг. 15А-Э представляют собой схемы работы типичного полого волокна (А), путь обхода слоя полости в волокнах сорбентов (В), капиллярные силы во время последующей обработки, ответственные за акриловое перекрывание кончика волокна (С), и кончик закрытого с торца волокна без пути обхода слоя полости (Ό).
Фиг. 16 представляет собой микрофотографию, сделанную с помощью сканирующего электронного микроскопа, кончика волокна с колпачком из РУЭС.
Подробное описание
Разделение сред является важным в различных областях промышленности, включая, но не ограничиваясь этим, производство топлива, химикалиев, продуктов нефтехимии и специальных продуктов. Термин среда используется в данном описании для удобства и относится в целом к множеству текучих сред, жидкостей, газов, растворов, суспензий, порошков, гелей, дисперсий, эмульсий, паров, текучих материалов, многофазных материалов или их сочетаний. Среда может содержать поток исходных материалов. Среда может содержать смесь множества компонентов. Термин множество, как здесь используется, относится к нескольким компонентам.
Разделение сред может осуществляться посредством множества способов, которые с помощью тепла, твердых продуктов, текучих сред или других средств, в целом, используют различия в физических и/или химических свойствах компонентов, которые должны разделяться. Например, разделение газов может достигаться посредством парциального сжижения или посредством использования материала адсорбента, который предпочтительно удерживает или адсорбирует легче удерживаемый или адсорбируемый компонент по отношению к менее легко адсорбируемому компоненту газовой смеси.
Один такой используемый в промышленности способ разделения газов представляет собой адсорбцию с циклическими колебаниями температуры (Т8А). Т8А включает в себя способ, где слой материала адсорбента используют для выделения одного или нескольких компонентов из потока среды, а затем слой адсорбента регенерируется (высвобождая адсорбированные компоненты) посредством увеличения температуры в слое.
Способ Т8А может включать в себя предпочтительную адсорбцию по меньшей мере одного компонента среды с помощью материала адсорбента по отношению ко второму компоненту или к другим компонентам в среде. Общее количество по меньшей мере одного компонента, адсорбированного из среды (т.е. адсорбционная емкость материала адсорбента), и селективность адсорбции по отношению к одному компоненту по сравнению с другим компонентом среды часто могут быть улучшены посредством осу
- 4 017479 ществления способа адсорбции при условиях конкретного давления и температуры, поскольку как давление, так и температура могут влиять на адсорбционную нагрузку компонента среды.
Адсорбированный компонент среды может десорбироваться с материала адсорбента. Десорбция компонента происходит, поскольку изотермы адсорбции сильно зависят от температуры. Таким образом, высокая чистота компонента среды может быть получена посредством адсорбции при низкой температуре, когда адсорбция является сильной, при этом высвобождение сильно удерживаемого компонента возможно посредством использования высокой температуры для десорбции. По сравнению с адсорбцией с циклическими колебаниями давления (Р8А) Т8А может работать в режиме насыщения изотермы, который обеспечивает преимущества для емкости и диапазоне полезности материала адсорбента. В способах Т8А тепло для десорбции может подаваться непосредственно к материалу адсорбента посредством протекания горячей среды десорбента через слой или опосредованно к материалу адсорбента посредством нагревательного змеевика, электрического источника тепла, теплонесущей среды или теплообменника, среди прочего, которые тесно связаны с материалом адсорбента.
Т8А в соответствии с практикой в данной области имеет несколько недостатков. Например, в способах Т8А с непосредственным нагревом горячая текучая среда, как правило, протекает через адсорбционный слой для повышения температуры адсорбента; однако, чем больше повышение температуры, тем больше текучей среды требуется. Это приводит к диспергированию десорбированных компонентов в большом объеме среды нагрева, и большое количество тепла, которое используется для повышения температуры адсорбента, часто не может извлекаться. В некоторых случаях тепло не извлекается, поскольку многие системы Т8А с непосредственным нагревом работают при длительных временах адсорбции (например, днях) и при гораздо более коротких временах регенерации. Кроме того, случайная и постепенная регенерация материала адсорбента повышают флуктуации концентрации и потока в расположенном далее оборудовании, которыми трудно управлять в технологической установке, в остальном, работающей стационарно. В системах Т8А с опосредованным нагревом тепло может подаваться с помощью теплообменника, что устраняет разбавление адсорбируемого компонента теплонесущей средой; однако распределение тепла и циклическая природа способов Т8А с опосредованным нагревом часто представляют собой сложности. Хотя различные способы адсорбции с циклическими колебаниями осуществляются в промышленном масштабе в течение многих лет, в данной области по-прежнему имеется необходимость в усовершенствованных способах адсорбции с циклическими колебаниями, в частности, при выделении СО2 из топочного газа и для более эффективного использования тепла, генерируемого в способе адсорбции.
Обращаясь теперь к фигурам, где сходные ссылочные номера представляют сходные детали на нескольких видах, иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться подробно. В настоящем описании различные компоненты могут идентифицироваться как имеющие конкретные значения или параметры, однако эти свойства приводятся как иллюстративные варианты осуществления. На самом деле иллюстративные варианты осуществления не ограничивают различные аспекты и концепции настоящего изобретения, поскольку могут использоваться сравнимые параметры, размеры, диапазоны и/или значения. В качестве примера, термин сорбент предназначен для охвата как адсорбции, так и поглощения. Хотя в настоящем описании будут делаться ссылки на адсорбцию и связанные с ней композиции, материалы и способы, нужно увидеть, что поглощение, как предполагается, также охватывается настоящим описанием, и наоборот.
Один из аспектов настоящего изобретения включает в себя композицию сорбента 100, содержащую волокно 110, которое само содержит по меньшей мере один материал адсорбента (и согласно обобщению, как описано выше, по меньшей мере один поглощающий материал) 120, полость 130, расположенную внутри волокна 110, и барьерный слой 140, образующий покрытие стенки полости 130, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью 130 и по меньшей мере одним материалом адсорбента 120 (см. фиг. 1). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 может содержать полимерную сетку 150, полимерная сетка 150 содержит множество извилистых путей 155. Волокно 110 включает в себя множество классов материалов, которые представляют собой сплошные гибкие нити или находятся в форме отдельных продолговатых кусков, подобных отрезкам нити. Как здесь используется, волокно означает сплошной, гибкий, нитеобразный материал, имеющий относительно высокое аспектное отношение (т. е. отношение длины к среднему наибольшему размеру поперечного сечения). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения аспектное отношение может составлять по меньшей мере примерно 4:1. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения аспектное отношение может составлять по меньшей мере примерно 10:1, по меньшей мере примерно 100:1 или по меньшей мере примерно 1000:1.
Волокно 110 может иметь множество форм поперечного сечения, включая, но не ограничиваясь этим, прямоугольную форму, круговую форму, полукруговую форму, квадратную форму, пятиугольную форму, треугольную форму, шестиугольную форму, восьмиугольную форму, форму звезды, форму звезды с исходящими лучами, форму буквы И, дольчатую форму, форму множества долек, произвольную форму, или их сочетания, или промежуточные сочетания. Специалист в данной области понял бы, что форма поперечного сечения волокна 110 будет определять средний наибольший размер в поперечном
- 5 017479 сечении волокна. Например, средний наибольший размер в поперечном сечении волокна, имеющего круговую форму поперечного сечения, будет представлять собой диаметр волокна. В альтернативном примере средний наибольший размер в поперечном сечении волокна, имеющего прямоугольную форму поперечного сечения, будет представлять собой диагональ между длиной и шириной прямоугольного поперечного сечения волокна. Еще в одном примере средний наибольший размер в поперечном сечении волокна, имеющего форму поперечного сечения звезды с исходящими лучами, будет представлять собой расстояние между двумя самыми дальними друг от друга точками поперечного сечения волокна в форме звезды с исходящими лучами.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 имеет средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере примерно 100 мкм, или по меньшей мере примерно 500 мкм, или по меньшей мере примерно 1000 мкм, или по меньшей мере примерно 2000 мкм. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 имеет средний наибольший размер в поперечном сечении примерно 1200 мкм. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения волокно, имеющее круговое поперечное сечение, имеет средний диаметр примерно 1200 мкм. Волокна могут иметь диаметры, находящиеся в пределах примерно от 800 примерно до 1500 мкм.
Полость 130 может иметь множество форм поперечного сечения, включая, но не ограничиваясь этим, прямоугольную форму, круговую форму, полукруговую форму, квадратную форму, пятиугольную форму, треугольную форму, шестиугольную форму, восьмиугольную форму, форму звезды, формы звезды с исходящими лучами, форму буквы И, дольчатую форму, форму множества долек, произвольную форму, или их сочетания, или промежуточного сочетания. Специалист в данной области понял бы, что форма поперечного сечения полости 130 будет определять средний наибольший размер в поперечном сечении полости. Например, средний наибольший размер в поперечном сечении полости, имеющей круговую форму поперечного сечения, будет представлять собой диаметр полости. В альтернативном примере, средний наибольший размер в поперечном сечении полости, имеющей прямоугольную форму поперечного сечения, будет представлять собой диагональ между длиной и шириной полости. Еще в одном примере средний наибольший размер в поперечном сечении полости, имеющей форму поперечного сечения звезды с исходящими лучами, будет представлять собой расстояние между двумя самыми дальними друг от друга точками поперечного сечения полости в форме звезды с исходящими лучами.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полость 130 имеет средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере примерно 50 мкм, или по меньшей мере примерно 200 мкм, или по меньшей мере примерно 500 мкм, или по меньшей мере примерно 1000 мкм. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения полость 130 имеет средний наибольший размер в поперечном сечении примерно 300 мкм. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения полость, имеющая круговое поперечное сечение, имеет средний диаметр примерно 300 мкм. Полости могут иметь диаметры, находящиеся в пределах примерно от 200 примерно до 500 мкм.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 может иметь такую же форму поперечного сечения, как его полость 130, или подобную форму. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 может иметь другую форму поперечного сечения по сравнению с его полостью 130. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отношение среднего наибольшего размера в поперечном сечении волокна к среднему наибольшему размеру в поперечном сечении полости больше чем примерно 2:1 или больше чем примерно 4:1. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения отношение среднего наибольшего размера в поперечном сечении волокна к среднему наибольшему размеру в поперечном сечении полости составляет примерно 4:1.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 содержит по меньшей мере один материал адсорбента. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно может содержать множество материалов адсорбентов, включая по меньшей мере один материал адсорбента 120 или по меньшей мере два материала адсорбента 120 и 125 (см. фиг. 1В). Различные варианты осуществления настоящего изобретения используют по меньшей мере один материал адсорбента 120 для селективной адсорбции по меньшей мере одного компонента из среды. По меньшей мере один компонент может содержать множество материалов, включая в себя, но ограничиваясь этим, двуокись углерода, водород, азот, кислород или воду. Материал адсорбента включает в себя молекулярные сита, цеолиты, материалы кремний-алюмофосфатов (8АРО), алюмосиликаты, материалы алюмофосфатов (АЬРО), активированный уголь, активированную окись алюминия, силикаты, окись кремния с привитым амином, металлоорганические сетчатые материалы, ковалентные органические сетчатые материалы, металлоорганические полиэдры, цеолит-имидазолатные сетчатые материалы, адсорбенты на основе полимеров или их сочетания, среди прочего.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может использоваться для селективной адсорбции СО2 из топочного газа. Когда в процессах горения для образования топочного газа используется воздух, в результате в топочном газе образуется большее количество азота. По этой причине является в высшей степени желательным, если используемый материал сорбента имеет
- 6 017479 высокую селективность при адсорбции СО2 по отношению к азоту. Для улавливания СО2 входной поток топочного газа приводится в контакт с материалом адсорбента, имеющим селективность более чем примерно 5 по отношению к адсорбции СО2 по сравнению с азотом в смеси топочного газа или более чем примерно 10 по отношению к адсорбции СО2 по сравнению с азотом в смеси топочного газа. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может иметь селективность по отношению к двуокиси углерода по сравнению с азотом примерно от 10 примерно до 60.
Если не отмечено иного, термин селективность, как здесь используется, основывается на бинарном (например, парном) сравнении молярной концентрации компонента, адсорбируемого конкретным адсорбентом во время процесса адсорбции при конкретных рабочих условиях системы, и молярной концентрации компонента во входном потоке среды. Для среды, содержащей компонент А, компонент В, а также дополнительные компоненты, адсорбент, который имеет более высокую селективность для компонента А, чем компонента В, будет иметь в конце стадии адсорбции цикла способа адсорбции с циклическими колебаниями отношение (общее количество молей А в адсорбенте) иА= ----------------------------------------------------------(молярная концентрация А в топочном газе в контакте с сорбентом) которое больше, чем отношение (общее количество молей В в адсорбенте) ив= -------------------------------------------:------------------------------(молярная концентрация В в топочном газе в контакте с сорбентом) где иА представляет собой адсорбционное потребление компонента А;
Ив представляет собой адсорбционное потребление компонента В.
По этой причине адсорбент, имеющий селективность по отношению к компоненту А по сравнению с компонентом В, которая больше чем единица, представляется как
Селективность=иА/ив где иА>Ив.
При сравнении различных компонентов в среде входного потока компонент с наименьшим отношением общего количества молей, уловленных в адсорбенте, к его молярной концентрации в исходных материалах представляет собой самый легкий компонент в способе адсорбции с циклическими колебаниями. Необязательно, чтобы самый легкий компонент имел самую низкую молекулярную массу; однако в случае СО2 и Ν2, самое легкое соединение в смысле, используемом здесь, представляет собой Ν2. Это означает, что молярная концентрация самого легкого компонента в потоке, выходящем в течение стадии адсорбции, больше, чем молярная концентрация этого самого легкого компонента в исходных материалах. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения композиции адсорбента могут иметь селективность по отношению к первому компоненту (например, компоненту А) по сравнению со вторым компонентом (например, компонентом В) по меньшей мере 5, селективность по отношению к первому компоненту по сравнению со вторым компонентом по меньшей мере 10 или селективность по отношению к первому компоненту по сравнению со вторым компонентом по меньшей мере 25.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения нагрузка СО2 в материале адсорбента может быть больше чем примерно 0,25 ммоль СО2 на грамм материала адсорбента, больше чем примерно 0,75 ммоль СО2 на грамм материала адсорбента или даже больше чем примерно 1,5 ммоль СО2 на грамм материала адсорбента. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может иметь теплоту сорбции примерно от -25 кДж/(моль СО2) примерно до -90 кДж/(моль СО2). Примеры материалов адсорбентов, которые могут селективно удалять СО2 из смесей топочных газов, содержащих азот, и достигать желаемых нагрузок, включают в себя, но не ограничиваясь этим, микропористые материалы, такие как цеолиты, катионные цеолиты, материалы АЕРО и материалы 8АРО. Неограничивающие примеры цеолитов, пригодных для использования здесь, включают в себя цеолиты 4А, 5А, Вх, ΝαΧ и ΝαΥ. Неограничивающие примеры катионных цеолитов включают в себя цеолиты с отношением 81/А1 менее чем примерно 5, такие как фойязит, Ве1а и морденит. Кремнистые цеолиты, такие как ΜΕΙ, также могут использоваться для удаления СО2 из смесей, содержащих азот. Дополнительные материалы адсорбента могут включать в себя гидротальцит, микропористые материалы, содержащие скелет из элементов, иных, чем δί или А1 (таких как Р), углерод, микропористые материалы, полученные с помощью золь-гель перехода, окислы кремния и амины, привитые на мезопористой окиси кремния, среди прочего. Эти материалы адсорбентов могут использоваться по отдельности или в сочетании с другими материалами.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может содержать меньше чем примерно 80 мас.% сухой фазы в волокне, или меньше чем примерно 75 мас.% сухой фазы в волокне, или меньше чем примерно 70 мас.% сухой фазы в волокне. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения материал адсорбента содержит примерно 65 мас.% сухой фазы в волокне.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно 110 содержит по меньшей мере один материал адсорбента 120. Материал адсорбента 120 может содержать слой адсорбента, части
- 7 017479 цы адсорбента, структурную единицу адсорбента, множество частиц адсорбента, множество структурных единиц адсорбента, частицу сорбента, структурную единицу сорбента, множество частиц сорбента или множество структурных единиц сорбентов, среди прочего. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента 120 может иметь средний наибольший размер меньше чем примерно 100 мкм. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может иметь средний наибольший размер меньше чем примерно 50 мкм. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может иметь средний наибольший размер меньше чем примерно 10 мкм. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента может иметь средний наибольший размер меньше чем примерно 2 мкм.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция сорбента 100 может содержать волокно 110, имеющее барьерный слой 140, образующий покрытие стенки полости 130 волокна 110, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью 130 и материалом адсорбента 120. Барьерный слой 140 может включать в себя множество материалов, включая, но не ограничиваясь этим, поливинилиденхлорид (РУЭС), полиакрилонитрил, эпихлоргидрин (Нубии), полиэфирамидный блоксополимер, стекло, окись кремния, окись алюминия, металл, оксиды металлов, латекс, другие полимеры с высокими барьерными свойствами, их сополимеры или их сочетания. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения барьерный слой 140 имеет среднюю толщину меньше чем примерно 50 мкм. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения барьерный слой 140 имеет среднюю толщину меньше чем примерно 30 мкм.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения композиция сорбента 100 может содержать волокно 110, дополнительно содержащее полимерную матрицу 150, содержащую полимер, и множество извилистых путей 155 в волокне. Множество извилистых путей 155 может содержать множество пор, где по меньшей мере часть пор находится в сообщении текучих сред друг с другом. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения множество извилистых путей 155 может включать в себя один или несколько путей из мезопор, макропор и микропор, где по меньшей мере часть одного или нескольких путей из мезопор, макропор и микропор находится в сообщении текучих сред друг с другом. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения материал адсорбента ассоциирован с полимерной матрицей. В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения множество частиц адсорбентов не должно сильно связываться с полимерной матрицей. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения взаимоотношение между материалом адсорбента и полимерной матрицей может описываться как сито в клетке. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения волокно может содержать множество частиц адсорбентов в сообщении текучих сред по меньшей мере с частью множества извилистых путей. Хотя варианты осуществления настоящего изобретения описывают диспергирование множества частиц адсорбента в волокне, некоторые извилистые пути не имеют частиц адсорбента, ассоциированных с ними.
Волокно 110 может содержать множество полимеров, включая, но не ограничиваясь этим, ацетат целлюлозы, поливинилпирролидон, полисульфон, эпихлоргидрин, полиэфирамидный блок-сополимер, полиимиды, полиолефины, полипропилен, полиэтилен, полиамиды, поли(тетрафторэтен), поливинилиденхлорид (РУЭС), полистирол, полиизобутилен, полибутадиен, полиуретаны, эластомеры, их сополимеры или их сочетания. Волокно 110 может содержать стекло или керамический материал. Волокно 110 может также содержать сочетание полимера и стекла или керамического материала.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения волокно может дополнительно содержать конечный колпачок, расположенный на каждом из продольных концов волокна, где конечный колпачок не замедляет потока через полость. Конечный колпачок может предотвращать сообщение текучих сред между извилистыми путями продольного конца волокна и средой, окружающей продольный конец волокна.
Один из аспектов настоящего изобретения включает в себя способ селективной адсорбции компонента из среды. Способ может включать в себя приведение в контакт среды с волокном, содержащим по меньшей мере один материал адсорбента, полость, расположенную внутри волокна, и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и материалам адсорбента; и адсорбцию компонента из среды. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения способ адсорбции текучей среды включает в себя приведение в контакт среды с волокном, содержащим множество извилистых путей, множество частиц адсорбента в сообщении текучих сред по меньшей мере с частью множества извилистых путей, полость, расположенную внутри волокна, и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и множеством извилистых путей; и адсорбцию компонента из среды. Способ может дополнительно включать в себя десорбцию компонента среды.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на селективную адсорбцию компонента из среды, где среда может содержать топочный газ, природный газ, топливный газ, биологический газ, бытовой газ, отработанный газ, воду, угольный газ, воздух или текучую среду, содержащую двуокись углерода. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения композиция волокна адсорбента может использоваться в способе адсорбции с циклическими колебаниями темпе
- 8 017479 ратуры для улавливания СО2 из топочного газа.
Способы Т8А по настоящему изобретению могут использовать контактор, содержащий множество композиций на основе волокон. Способы Т8А по настоящему изобретению могут использовать множество контакторов, содержащих множество композиций на основе волокон. Как иллюстрируется на фиг. 2А-В, контактор может содержать камеру, которая сама содержит вход для потока исходных материалов; выход для потока исходных материалов; вход для теплонесущей текучей среды; выход для теплонесущей текучей среды; множество, по существу, совмещенных по направлению волокон. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения волокна содержат множество извилистых путей, где извилистые пути находятся в сообщении текучих сред с входом для потока исходных материалов и выходом для потока исходных материалов; множество элементов сорбента в сообщении текучих сред по меньшей мере с частью множества извилистых путей; полость, расположенную внутри волокна, где полость находится в сообщении текучих сред с входом для теплонесущей текучей среды и с выходом для теплонесущей текущей среды; и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и множеством извилистых путей, по меньшей мере, по существу, для большинства волокон.
Фиг. 2А, В приводят схематические представления путей, с помощью которых структурированные в виде полых волокон адсорбенты могут формироваться в виде контактора с поперечным потоком. Контактор с поперечным потоком 200, содержащий структурированные в виде полых волокон адсорбенты 110, показан на фиг. 2 и 2В. Фиг. 2В показывает контактор на фиг. 2А, при этом наружные поверхности камеры контактора 205 сделаны прозрачными. На фиг. 2В пунктирные линии показывают края наружной поверхности контактора. Волокно 110 содержит полимерную матрицу 150, содержащую полимер, по меньшей мере один материал адсорбента 120 и множество извилистых путей. Волокно 110 содержит полость 130, расположенную внутри волокна 110, и барьерный слой 140, образующий покрытие стенки полости 130, для предотвращения сообщения текучих сред между полостью и материалом адсорбента. Поскольку барьерный слой 140 предотвращает сообщение текучих сред между полостью и по меньшей мере одним материалом адсорбента 120, теплонесущая среда может проходить через полость 130 волокна 110. Чтобы он действовал как барьер для диффузии, для барьерного слоя 140, эффективный коэффициент диффузии должен составлять менее чем примерно 1/50 от среднего коэффициента диффузии в полимерной матрице 150, а предпочтительно менее чем примерно 1/10000 от среднего коэффициента диффузии в полимерной матрице 150. Барьер для диффузии эффективно предотвращает поступление текучих сред для нагрева и охлаждения, поступающих через полость 130, в полимерную матрицу 150 или потерю адсорбированного материала, такого как СО2, в текучих средах в полости.
Множество, по существу, совмещенных по направлению волокон 110 может быть размещено в виде пучка или спирального пучка. Концы пучка волокон могут быть заплавлены или погружены в связующий материал 210. Связующий материал 210 эффективно соединяет вместе соседние волокна. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения связующий материал фиксирует волокна 110, по существу, в параллельной компоновке. Один из способов для осуществления этого представляет собой способ с погружением или расплавлением, который окружает концы волокон связующим материалом 210. Для визуализации компоновки с расплавлением волокон фиг. 2В показывает контактор с параллельными каналами волокон, со связующим материалом 210, который сделан прозрачным вместе с камерой 205. Эта компоновка с расплавлением затем герметизируется в камере 205. Герметизирующие поверхности 240 предусматриваются на концах камеры 205. При работе камеру 205 устанавливают в модуле Т8А или ВСТ8А (короткоцикловая адсорбция с циклическими колебаниями температуры) таким образом, который предотвращает сообщение текучих сред между средой для разделения и теплообменной средой. Хотя камера 205 иллюстрируется как трубчатая или цилиндрическая камера, камера может иметь множество форм, включая, но не ограничиваясь этим, прямоугольную или кубическую форму. Щели 215 прорезаны сквозь стенки камеры 205, чтобы позволить прохождение газа в контактор. Центральная труба для сбора газа 220 располагается в центре контактора. Конец центральной трубы для сбора газа 225 для трубы для сбора газа представляет собой твердый непроницаемый материал, который может включать в себя, но не ограничиваясь этим, твердый металл или инженерный пластик. Это позволяет газу входить в контактор 200 и выходить из него без смешивания с текучими средами для нагрева или охлаждения. Часть трубы для сбора газа внутри модуля 230 представляет собой пористый материал, такой как пористый металл или пористый полимер, или тканую сетку, среди прочего. Это делает возможным эффективный сбор газа в пределах контактора. На стадии адсорбции топочный газ протекает в контактор с поперечным потоком 200 через щели 215 и вступает в контакт с полыми волокнами адсорбента 110. Полимерная матрица 150, содержащая по меньшей мере один материал адсорбента 120, удаляет СО2 и, необязательно, Н2О, 8Ох и ΝΟχ из топочного газа. Очищенный поток собирают в секции 230 с высокой пористостью центральной трубы для сбора газа 230. Очищенный газ выходит из контактора 200 через непроницаемую секцию 225 центральной трубы для сбора газа 220, которая соединена с клапанами для контроля потока (не показаны) и с вытяжной трубой (не показана). Для ограничения роста температуры во время стадии адсорбции охлаждающая среда (например, вода) проходит через полость 130 структурированного полого волокна 110. После завершения стадии адсорбции поток топочного газа в модуль отклю
- 9 017479 чают с помощью клапана, и нагревающая среда (например, пар) проходит через полость 130 структурированного полого волокна 110. СО2 и, необязательно, Н2О, δΟχ и ΝΟχ, высвобожденные из полимерной матрицы 150, содержащей по меньшей мере один материал адсорбента 120, выходят из контактора 200 либо через центральную трубу для сбора газа 220, либо через щели 215.
Адсорбционный контактор на основе волокон, содержащий множество волокон, может дополнительно содержать конечные колпачки, расположенные на каждом продольном конце волокна, эффективные для предотвращения сообщения текучих сред между множеством извилистых путей и теплонесущей средой, по меньшей мере, по существу, в большинстве волокон. Адсорбционный контактор на основе волокон может дополнительно содержать связующий материал, эффективный для взаимного соединения соседних волокон, который в сочетании с конечными колпачками предотвращает сообщение текучих сред между теплонесущей средой и множеством извилистых путей соседних волокон.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения контактор 200 может конструироваться для обеспечения эффективного приведения в контакт среды (например, смеси топочного газа) по меньшей мере с одним материалом адсорбента, который селективно удаляет по меньшей мере один компонент из среды. Эффективное приведение в контакт сводит к минимуму количество необходимого адсорбента, объем контактора и энергию, необходимую для регенерации контактора. При эффективно сконструированном контакторе перепад давления топочного газа и текучие среды, используемые для нагрева или охлаждения контактора, также сводятся к минимуму. Это, в свою очередь, сводит к минимуму потери энергии от перепада давления топочного газа, протекающего через контактор, и энергию, необходимую для прокачки или сжатия текучих сред, используемых для нагрева или охлаждения контактора.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения адсорбционный контактор на основе волокон циклируется по меньшей мере через две стадии: стадию адсорбции и стадию регенерации. Регенерация контактора достигается посредством нагрева контактора до эффективной температуры, которая приведет в десорбции уловленного компонента (например, СО2) из контактора. Затем контактор охлаждают, так что может завершаться другая стадия - адсорбции. Различные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на циклическое экспонирование множества адсорбционных контакторов на основе волокон для теплонесущей среды с целью облегчения адсорбции и десорбции. Теплонесущая среда может включать в себя множество сред, включающих в себя, но не ограничиваясь этим, воду, водяной пар, пары или их сочетания. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения вода протекает через полости 130 множества волокон 110 адсорбционного контактора на основе волокон 200 для адсорбции СО2 и пар протекает через полости 130 множества волокон 110 адсорбционного контактора на основе волокон 200 для десорбции СО2.
Специалист в данной области поймет, что, в конечном счете, адсорбция материала адсорбционного контактора на основе волокон (например, первого контактора) достигает насыщения, и фронт адсорбции пробивается через контактор, приводя к тому, что количество СО2, удаляемое из топочного газа, падает ниже желаемого значения. Как следствие, поток топочного газа в первый контактор может отводиться во второй контактор, который уже регенерирован, в то время как первый контактор термически регенерируется. После термической регенерации первый контактор приготавливают для осуществления способа адсорбции, и поток топочного газа смеси переключается опять от второго контактора к первому контактору. Общее время цикла представляет собой продолжительность времени от момента, когда газообразная смесь изначально поступает в первый контактор в первом цикле, и до момента времени, когда газообразная смесь опять поступает в первый контактор непосредственно в следующем цикле, т. е. после одной регенерации слоя. Использование множества контакторов (т.е. третьего, четвертого, пятого и т.п.) в дополнение к первому и второму контактору может обеспечить непрерывную переработку, особенно в случае, когда время адсорбции короче, чем время регенерации.
В иллюстративном варианте осуществления способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры включает в себя быстрые циклы адсорбции и десорбции, в этом случае способ упоминается как короткоцикловой способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры (К.СТ8А). Короткоцикловой способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры для целей этого описания определяется как способ, в котором время цикла между последующими стадиями адсорбция меньше чем примерно 2 мин, или меньше чем примерно 1 мин, или меньше чем примерно 0,5 мин, или даже меньше чем примерно 0,25 мин. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения стадия регенерации может облегчаться с помощью замещения парциального давления путем продувки или циклических колебаний давления, среди прочего. Эти сочетания способов упоминаются здесь как способы с циклическими колебаниями температуры постольку, поскольку они используют циклические колебания температуры в некоторый момент во время стадии регенерации.
Во многих случаях время, необходимое для регенерации адсорбента, может быть короче, чем время, необходимое для полного использования адсорбционной емкости контактора. В таких случаях может быть желательным иметь множество контакторов в фазе адсорбции, в то время как множество контакторов находятся в фазе нагрева/регенерации и в фазе повторного охлаждения. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения множество контакторов, вовлеченных в адсорбцию, соединены по
- 10 017479 следовательным образом, так что узел контактора, регенерированный позже всех, представляет собой последний слой в линии для адсорбции, и первый узел в линии будет следующим в очереди на регенерацию. В другом варианте осуществления узлы адсорбции соединяются параллельно, так что каждый адсорбер обрабатывает некоторую часть от всех исходных материалов.
Топочный газ или отходящий газ высвобождается в разнообразных промышленных процессах. Давление топочного газа, как правило, чуть выше атмосферного давления и, как правило, меньше чем примерно две атмосферы. Температура топочного газа, как правило, находится в пределах примерно от 100 примерно до 250°С, чаще примерно от 150 примерно до 250°С, но примерно от 30 примерно до 70°С, когда для удаления 8Ох используют очистку известняком. Газообразные компоненты топочного газа, как правило, включают в себя Ν2, О2, СО2 и Н2О, среди прочего. Малые количества примесей, таких как ΝΟχ и 8Ох. также часто присутствуют. Концентрация СО2 в топочном газе, как правило, находится в пределах примерно от 3 мол.% примерно до 15 мол.%, и Н2О, как правило, находится в пределах примерно от 0,1 примерно до 15 мол.%. Общая молярная концентрация СО2+Н2О обычно меньше чем примерно 25%, когда стехиометрическое горение производит отходящий газ, и обычно меньше чем примерно 15%, когда в способе используют разбавление или избыток воздуха для ограничения температуры в способе высокотемпературного горения.
В некоторых случаях может быть преимущественным выделение СО2 в концентрированный или очищенный поток, для сжатия потока до высокого давления и для введения его в соответствующую подземную формацию для удержания, для устранения выбросов СО2. Неограничивающие примеры соответствующих подземных формаций включают в себя, но не ограничиваясь этим, водоносные зоны, имеющие верхнюю герметизацию, которая предотвращает значительные потери нагнетаемых газообразных компонентов, нефтяные резервуары, газовые резервуары, истощенные нефтяные резервуары и истощенные газовые резервуары. Как правило, выделенный СО2 должен сжиматься до давлений, больших чем примерно 1000 фунт/кв.дюйм (64 кг/кв.см) или больших чем примерно 2000 фунт/кв.дюйм (128 кг/кв.см), а часто до давлений, больших чем примерно 5000 фунт/кв.дюйм (320 кг/кв.см), чтобы они нагнетались в эти типы подземных формаций. Применения уловленного СО2 при низких давлениях также могут рассматриваться, примеры представляют собой ускоренный рост растений в окружающей среде теплиц и ускоренный рост водорослей для получения биологического топлива, среди прочего.
Композиции, способы и устройства, используемые при осуществлении настоящего изобретения, которые сконструированы для улавливания СО2 из топочного газа, могут быть совершенно эффективными. В некоторых случаях СО2 может улавливаться с помощью материала адсорбента из топочного газа в количестве более чем примерно 50%, более чем примерно 75%, более чем примерно 85% или более чем примерно 95% от СО2.
Специалист в данной области поймет, что варианты осуществления способов по настоящему изобретению могут включать в себя улавливание менее чем примерно 50% СО2 из топочного газа.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения композиции адсорбента и способы могут включать в себя выделение одного или нескольких компонентов из среды. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько компонентов могут удаляться из среды посредством приведения в контакт потока топочного газа с контактором, содержащим один или несколько материалов адсорбента. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения СО2 улавливается из топочного газа с использованием способа адсорбции с циклическими колебаниями, который использует термическую регенерацию. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ может дополнительно включать в себя удаление воды из топочного газа. Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения способ может дополнительно включать в себя удаление 8Ох и/или ΝΟχ.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контактор может содержать множество волокон, волокно содержит смесь по меньшей мере одного материала адсорбента, способного адсорбировать различные компоненты из среды. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контактор может содержать множество видов волокон, первое волокно содержит первый материал адсорбента, способного адсорбировать первый компонент из среды, а второе волокно содержит второй материал адсорбента, способного адсорбировать второй компонент из среды. Использование множества видов волокон (т.е. третьего, четвертого, пятого и т.п.) в дополнение к первому и второму волокну может дополнительно обеспечить адсорбцию множества компонентов из среды.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько компонентов топочного газа могут адсорбироваться посредством использования одного или нескольких контакторов. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения поток топочного газа может проходить через первый контактор для удаления одного компонента среды и через второй контактор для удаления другого компонента среды (т.е. имеется несколько рабочих узлов (например, контакторов), для каждого из компонентов среды). Когда множество компонентов удаляются из среды (например, топочного газа) с помощью одного или нескольких контакторов, контактор может оптимизироваться для удаления конкретного компонента.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или несколько контакторов могут содержать первый контактор для удаления воды и второй контактор для удаления одного или не
- 11 017479 скольких соединений из 8Οχ, ΝΟχ и СО2. Могут использоваться один или несколько контакторов, поскольку различные варианты осуществления настоящего изобретения описывают способы регенерации каждого контактора при завершении стадии адсорбции.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения множество различных материалов адсорбента могут использоваться для формирования контактора. В таких вариантах осуществления материал адсорбента может выбираться для желаемого удаления конкретного компонента из среды. Контактор, содержащий множество материалов адсорбента, делает возможным селективное удаление множества компонентов с помощью одного контактора. В другом варианте осуществления настоящего изобретения контактор может содержать материал адсорбента, способный к удалению множества компонентов из среды.
Один из аспектов настоящего изобретения включает в себя систему для удаления СО2 и воды из топочного газа. Система может содержать контактор, содержащий множество материалов адсорбента, которые независимо способны адсорбировать воду и/или СО2. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения адсорбент, селективный по отношению к воде, может располагаться вблизи входа для потока исходных материалов и адсорбент, селективный по отношению к СО2, может располагаться после адсорбента, селективного по отношению к воде. Такая конфигурация конструируется, чтобы сначала удалить воду из топочного газа, с последующим удалением СО2, поскольку топочный газ вступает в контакт с адсорбентом, селективным по отношению к воде, до того как он вступает в контакт с адсорбентом, селективным по отношению к СО2. В некоторых вариантах осуществления тот же материал адсорбента, который используют для удаления СО2, может также удалять и другие компоненты топочного газа, такие как 8Οχ, ΝΟχ или воду, среди прочего. Материалы адсорбентов, которые могут адсорбировать 8Οχ, ΝΟχ и воду, включают в себя, но не ограничиваясь этим, цеолиты, катионные цеолиты, мезопористые материалы, углеродные материалы, полимеры, материалы со смешанными матрицами и их сочетания.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ дегидратации может включать в себя гликольную дегидратацию, которая может использоваться для удаления воды из топочного газа. В таких вариантах осуществления топочный газ может дегидратироваться в отдельном способе или рабочем узле перед введением топочного газа в контактор с адсорбентом. Для эффективного удаления воды с помощью гликольной дегидратации температура топочного газа может понижаться до менее чем примерно 110°С или менее чем примерно 75°С.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ дегидратации может включать в себя физическую ловушку для конденсированной воды (например, такой как капли или туман) перед приведением в контакт топочного газа с контактором с адсорбентом. В таких вариантах осуществления контактор может содержать материал адсорбента, который селективно удаляет воду из топочного газа. Адсорбенты, способные к селективному удалению воды из топочного газа, включают в себя, но не ограничиваясь этим, катионные цеолиты, функционализованные микропористые и мезопористые материалы, углеродные материалы, материалы со смешанной матрицей, полимеры или их сочетания.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения перерабатываемый топочный газ, покидающий адсорбционный контактор, может дегидратироваться до менее примерно 400 м.д., или менее примерно 50 м.д., или менее примерно 20 м.д. содержания воды в течение по меньшей мере одного момента в течение цикла адсорбции.
Когда контактор удаляет значительную часть (например, более чем примерно 75%) СО2 и воды из топочного газа, один из вариантов осуществления настоящего изобретения может включать в себя способ термической регенерации, сконструированный для удаления обоих этих компонентов. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ регенерации может осуществляться так, что в течение процесса термической регенерации производятся отдельный обогащенный водой поток и отдельный обогащенный СО2 поток.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения адсорбция и регенерация контактора осуществляются посредством внешнего охлаждения и нагрева контактора соответственно. Нагреваемые извне контакторы содержат множество полостей для протекания теплонесущей среды (например, текучей среды, жидкости, газа) для нагрева и охлаждения контактора. В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения множество полостей не находятся в сообщении текучих сред с материалом адсорбента, так что теплонесущая среда не смешивается с потоком исходных материалов топочного газа или СО2, высвобождаемого во время стадии регенерации.
Необходимо отметить, что, как используется в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа включают в себя ссылки на множественное число, если только контекст не диктует четко обратного.
Все патенты, заявки на патент и ссылки, включенные в настоящее описание, конкретно включаются в качестве ссылок во всей их полноте.
Необходимо понять, разумеется, что все рассмотренное выше относится только к иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения и что многочисленные модификации или изменения могут быть проделаны в них без отклонения от духа и рамок настоящего изобретения, как излагается в
- 12 017479 настоящем описании.
Хотя в данном описании приводятся иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Имеются многочисленные модификации или изменения, которые могут быть предложены специалистами в данной области.
Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируется с помощью примеров, содержащихся в данном описании, которые предусматриваются для ясности понимания. Иллюстративные варианты осуществления не должны ни в коем случае рассматриваться как накладывающие ограничения на его рамки. В противоположность этому, необходимо ясно понять, что могут иметь место различные другие варианты осуществления, модификации и их эквиваленты, которые после чтения настоящего описания могут подсказать сами по себе нечто специалистам в данной области без отклонения от духа настоящего изобретения и/или рамок прилагаемой формулы изобретения.
По этой причине, хотя варианты осуществления настоящего изобретения описываются подробно с конкретными ссылками на иллюстративные варианты осуществления, специалисты в данной области поймут, что варианты и модификации могут осуществляться в рамках настоящего изобретения, как определяется в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно рамки различных вариантов осуществления настоящего изобретения не должны ограничиваться вариантами осуществления, обсуждаемыми выше, и должны определяться только следующей далее формулой изобретения и всеми ее эквивалентами.
Примеры
Пример 1. Конструкция композиции волокна.
В настоящем примере рассматривается новая система твердого сорбента на основе полых волокон. Формирование полых волокон основывается на хорошо известной технологии обращения фаз с осадителем, обычно упоминаемой в данной области как мокрое прядение. Полимерные растворы, содержащие растворители, осадители и добавки, такие как нитрат лития, экструдируют через головку экструдера в охладительную ванну с осадителем. Ванна с осадителем обеспечивает движущую силу для массопереноса между ванной для охлаждения и растворителем, присутствующим в получаемом волокне, который приводит к микрофазному разделению и образованию пористого волокна. Разделение фаз лучше всего визуализируется с использованием тройной фазовой диаграммы для раствора полимер/растворитель/осадитель, как видно на фиг. 3. Линия бинодали представляет собой границу между однофазной и двухфазной областями, и двухфазная область может дополнительно разделяться на метастабильную область и нестабильную спинодальную область. Прядильные растворы получают таким образом, что раствор существует в однофазной области вблизи линии бинодали. В течение процесса прядения избыток осадителя из коагуляционной ванны перемещает композицию в направлении двухфазной области, и происходит расслоение жидких фаз, приводящее к возникновению сплошной сетки полимерных пор.
Способ, который может использоваться для характеризации методик сорбции образцов полимеров и неорганических веществ, представляет собой такой, о котором сообщается в Коток, А.1. аиб Ό.Κ.. Раи1 Иеыди сопыбетабопк Гог теакигетеиГ о! дак когрбои ίη ро1утегк Ьу ргеккиге бссау. 1. Ро1ут. 8с1: РаЛ В: Ро1ут. РЬук., 14, 1903-7 (1976). Эти методики используют для определения равновесной изотермы для конкретной пары сорбат-сорбент посредством построения графика зависимости концентрации от давления при постоянной температуре. Кроме того, может измеряться время до достижения равновесия, что дает сведения относительно времен циклов, которые могут использоваться в циклических процессах адсорбции. Это делает сорбцию бесценным способом характеризации при изучении волокон сорбентов. Этот подход имеет ограничения, которые ограничивают его в основном как инструмент для характеризации первого погона. Во-первых, тепло не может быстро опосредоваться внутри системы сорбции. Вовторых, система не является проточной системой, но вместо этого представляет собой загрузочную систему, так что сопротивление конвективному массопереносу в игру не входит. Наконец, могут использоваться только чистые газы, так что эффекты конкурентной сорбции не могут учитываться.
Пример 2. Конструкция системы волокон.
Система улавливания углерода после горения конструируется на основе платформы полого волокна со смешанной матрицей.
Платформу полого волокна со смешанной матрицей выбирают по нескольким причинам. Вопервых, более высокие эффективности сорбции могут достигаться при использовании морфологии полого волокна для подачи охлаждающих агентов в сквозное отверстие волокна, во время сорбции, и агентов для нагрева в сквозное отверстие, во время десорбции. Во-вторых, тонкие пористые стенки волокна делают возможными очень короткие времена тепло- и массопереноса, необходимые в таких трудных исходных материалах. Наконец, в этой конструкции агенты для нагрева и охлаждения в волокнах могут представлять собой просто водяной пар и воду, по этой причине устраняются любые побочные продукты отходов, связанные с системой.
Система волокон конструируется с использованием двухслойной системы без предохранительного слоя для псевдостационарной непрерывной работы. Слой, активно сорбирующий СО2, будет иметь жидкую воду, проходящую через сквозные отверстия волокон, а активно десорбирующийся слой будет
- 13 017479 иметь водяной пар, проходящий через сквозное отверстие волокон, как видно на фиг. 4 ниже. В обоих случаях, по существу непроницаемый слой в полости предотвращает обмен между топочным газом и потоками теплонесущей воды или водяного пара. Во время сорбции топочный газ проходит над волокнами в системе теплообменников с поперечным потоком.
База, используемая для конструкции, представляет собой 500 МВт тепловую электростанцию РС. Условия для топочного газа, который вводится в систему волокон сорбента, согласуется с такими условиями для тепловой электростанции на распыляемом угле и включают в себя 1 М станд. куб. фут/мин (0,028 куб.м/мин) исходных материалов, 15 мол.% СО2, давление 1,1 атм и температуру 50°С. Несколько других ограничений на конструкцию накладываются на основе современных технологий и соображений стоимости. Главной задачей является сведение к минимуму перепада давления топочного газа. Стоимость сжатия таких огромных количеств газа приблизительно при атмосферных давлениях считается чрезмерно высокой. Также, для понижения стоимости удержания и выбросов, эффективность улавливания устанавливается при 90% или выше, при этом газообразный продукт находится при давлении, настолько высоком, насколько это возможно. Наконец, при конструировании волокна, скорость массопереноса внутри волокон доводится до максимума, чтобы соответствовать высокой скорости на единицу поперечного сечения потока и короткому времени контакта топочного газа. Эти и другие ограничения оптимизируются по отношению к сведению к минимуму перепада давления топочного газа.
Важным фактором для множества уже существующих тепловых электростанций является занимаемая площадь при возможной модернизации. На основе рассмотренных ограничивающих факторов коллектор с волокнами согласно вычислениям имеет размеры 12 м в длину, 12 м в высоту и 25 м в ширину, хотя по сравнению с оборудованием для аминового извлечения это на самом деле совсем немного. Система аминового извлечения, как правило, имеет шесть абсорберов (с диаметром 22 фута каждый), шесть десорбционных секций для полуобедненных аминов (с диаметром 20 футов, каждый) и три десорбционных секции для обедненных аминов (каждый с диаметром 21 фут). Система с волокнами имеет занимаемую площадь приблизительно 300 м2, в то время как система с аминами имеет занимаемую площадь приблизительно 600 м2. Для сведения к минимуму перепада давления слой должен быть заполнен только на 12%. Объединяя это с оптимизированным внешним диаметром волокон, составляющим 1200 мкм, можно легко определить, что количество волокон должно составлять 32 млн волокон в слое. В то же время это очень мало, модули с полыми волокнами для промышленного использования могут содержать 150 млн волокон, так что количество не является неразумным для такого большого потока исходных материалов.
Следующее определение, которое нужно сделать, представляет собой выбор сорбента и количество сорбента, которое должно диспергироваться в полимерной матрице волокна. Устанавливают в качестве цели 65 мас.% сорбента в волокнах из-за необходимости в больших емкостях для СО2 на каждое волокно. Внутренний диаметр волокна подбирают как 320 мкм. Это волокно с большим ΘΌ (внешним диаметром)/малым ΙΌ (внутренним диаметром) с большой нагрузкой сорбента делает возможным улавливание больших количеств СО2 на одно волокно в пределах конструкционных ограничений. Сначала рассматриваются три выбора сорбента на основе сложности осуществления и доступности. Первый выбор представляет собой традиционный промышленный стандарт для сорбции СО2, Ζοοίίΐο 13Х. По сравнению с другими сорбентами его емкость по отношению к СО2 является достаточно высокой, а его теплота сорбции является низкой. В табл. 1 сравниваются различные качества сорбентов. Следующий выбор сорбента представляет собой ΜΡΙ с высоким содержанием окиси кремния. Этот сорбент дает то преимущество, что он является очень гидрофобным, имеет более низкую теплоту сорбции, чем 13Х, и сравнимые емкости для СО2. Наконец, третий сорбент представляет собой амины, привитые на мезопористую окись кремния. Эти сорбенты на основе аминов дают то значительное преимущество, что сорбционная емкость для СО2 увеличивается для влажных исходных материалов, таких как топочный газ. Эти сорбенты, однако, обычно имеют гораздо более высокие теплоты сорбции, чем любой из 13Х или ΜΡΙ, и по этой причине для работы системы потребовалось бы больше водяного пара для десорбции и больше охлаждающей воды. Кроме того, значительные исследования по-прежнему необходимо осуществить для определения стабильности этих заякоренных аминов в условиях долговременной работы.
- 14 017479
Таблица 1
Сорбент КеоНЬ 13Х ΜΕΙ с большим содержанием окиси кремния Заякоренные амины
Сорбционная емкость для сухого СОг [ммоль/г] 40°С 1,4 1,55 0, 66
Сорбционная емкость для влажного СОг [ммоль/г] 40сС 0,09 — 0,73
Теплота сорбции [Дж/моль] -36,000 , 4 $ -26,000 -55, 000
Коэффициент диффузии [см2/сек] 1,8х105 9х10~7 —
Наконец, нагрузка сорбента в волокне является определяющим фактором, и нагрузка сорбента 75 мас.% в волокне выбирается как достижимая цель на основе некоторых предварительных скрининговых исследований прядения.
Используя свойства сорбции ΜΡΙ, могут быть определены свойства циклирования системы с волокнами К.Т8Л. Типичная 500 МВт тепловая электростанция высвобождает 9,2 т СО2 в минуту, и посредством составления простого баланса массы в системе можно найти количество СО2, улавливаемое на один цикл, а также время цикла. Предполагая, что теплота десорбции в течение стадии сорбции умеряет температуру сорбентов, так что они испытывают только умеренный рост температуры, и как таковой, сорбент СО2 будет находиться только при 50°С и сорбция будет происходить при 35°С. Следовательно,
Емкость = (Кр, З5’с-Ко, 50с) РсогХ/сорбент при 15°С:
Необходимо ΚΌ, 50°С, ΚΌ, 35°С.
йСО,
0,15алш 1,05х108ои313А' , лп ,
--= 3,47 х 10 §СО, ! цикл
ΔΗςοκρ ' 1 -1п [ 26,000 1 1 '
К. ,308К 313К, . 0,46 1 8,314 308К 313К,
Так что система улавливает тсо2,ц™г = (0,58 — 0,36) 2 ’ см МЕ! - атм
Отсюда, время цикла определяют посредством определения скорости потока СО2 из топочного газа , , , фунт.моль 454моль ,--,-6 , = 1х 10 стана.куб.фут мин---—--= 1,27 х 10 моль мин
359станд,куб.фут фунт, моль т 2 = 0,15 х 1,27 х 106 моль / мт · 44 —-— = 8,35 х 106 гСО2 / мин моль
- 3,47 χ10ΰ г СО, / цикл „„сек
8,35x10 г СО?/мин мин
Время цикла 25 с является очень коротким, учитывая, что типичное оборудование Т8Л для извлечения имеет времена циклов в диапазоне от нескольких часов до дней. Это короткое время цикла предполагает, что время контакта сорбата с сорбентом будет коротким. Для определения этого поверхностная скорость вычисляется, как можно увидеть далее.
- 15 017479
ν_ татючноеогаза ν,ί?Αΐυ исилт.л,νυ.ψνιη / /кип лп?? ι
Ужтмтт =------Э-------=----------------------7--ГД-----= 9,25фут/сек 0)88.{600сМ1.;<2500с.и)/30,482| -НН -бОсек {фут )
0,79х}(/ реальн.куб.фут/мт
Отсюда, время контакта, как найдено, равно 4,3 с (длина пути 39,4 фута (12 м), при скорости 9,25 фут/с (2,7 м/с)). Это устанавливает верхний предел времени, доступный для массопереноса в волокне.
После того как выбраны размеры коллектора с волокнами и волокон сорбентов, можно вычислить падение давления топочного газа через слой. Для сведения к минимуму перепада давления, обеспечивая при этом хороший массоперенос, выбирают структуру потока в теплообменнике с поперечным потоком, и перепад давления на слое волокон можно вычислить с использованием уравнения для изменения давления на пучках трубок.
Д топочного газаРптючиогогаэа (1200 х см)-(.9 25 фут! сек 30,48)(1,022 х КГ^/сл?)
2,0x1 О’4 г/ст/-с
Это того же порядка величины, что и для переходной области для потока через слой волокон, следовательно, для того случая, который используется (что приведет к консервативно более высокому перепаду давления).
№ представляет собой меру того, сколько препятствий встретит типичный пакет газа при его прохождении через коллектор. Его оценивают как ’ 1_г — IV · /.
комгехяюра л ’ волокна ^0 где Ьо представляет собой размер ячейки, содержащей препятствие.
После того как этот характерный размер найден, количество препятствий оценивается просто как
В результате перепад давления, как обнаружено, равен 0,15 атм. Для сжатия исходных материалов газа до 1,15 атм будет необходим дополнительный нагнетательный вентилятор или воздуходувка с положительным смещением.
Проблемой при реальной модернизации является паразитная нагрузка на систему улавливания углерода на тепловой электростанции. Две главные посторонние нагрузки, обнаруженные в этой системе, представляют собой использование водяного пара и добавление другой градирни. Для определения общего количества необходимого водяного пара и воды осуществляют материальный и энергетический баланс для системы в целом в течение стадий сорбции и десорбции. Для стадии сорбции выбирают типичный подход для теплообменника ΔΤ в 5°С. Вода при условиях окружающей среды при 25°С, как предполагается, нагревается до 35°С, в то время как топочный газ со стороны оболочки, как предполагается, охлаждается от 50 до 40°С.
ттатяотя1я, ~ 1х 1θ6 ст.куб.фут / мин = 4,06 х 104кг/ мин топочного газа
Се,яттяая>яаа = 1042Дке /кг-К
псо1 ~ 1,86 х 10$ моль X СО2 / мин
АНЛ = 26,000Дж! моль =5,57x10 Дж I мин
Поскольку теплота, добавляемая посредством сорбции, удаляется с помощью воды в сквозном отверстии, эти теплоты считаются равными и определяется необходимое количество охлаждающей воды.
- 16 017479 ^водьг Οοορύ^οα ^воды^-р.ооды^^воды ^Λ'ίί'ί^'Ρ^ΡΙ^'ίΙΡΙ 7ПполимвраСρ .полимера полимера
СГ1ваЙи=4,\МДж1кг-К
ΔΡпозера =15^
Д%Я=15К Сллж, = 800Дж !кг- К Ср^еро = 1,600Дж /кг-К тМР! =1, 05x10е см 1№Ь 1^ = 168,000 кг
СМ т^еро = 4,6 X ю7 см31¾ = 55,200 кг
СМ
ДТ.^=ШГ => тводы = 2,5 х 10’ кг / мин 56000г/ мин
Получаемая в результате скорость потока воды 56000 г/мин представляет собой значительное капиталовложение из-за требований к ее подводу. Во время десорбции водяной пар, как предполагается, имеет скрытую теплоту испарения уходящего водяного пара, в качестве самого плохого приближения. Далее, конденсированный водяной пар, как предполагается, теряет больше своей удельной теплоты, охлаждаясь до 40°С, перед закачкой обратно в систему конденсора водяного пара в тепловой электростанции. Может использоваться водяной пар более высокого качества с большей скрытой теплотой испарения, тем самым дается возможность использования меньшего количества водяного пара, хотя и более высокой стоимости, если только не является доступным уходящий водяной пар. В этом отношении определенно имеются возможности для оптимизации.
Онеобх. ~ПСО2^^л + №ΜρΓР,МР1^-Тмп ~Ю1тлижрСр>Пашиер^’поптер
8,35 х 106 гСО7 1 моль СО, 1 мин 25 сек 79,000 моль СО, п =----------------ί-----------г.--=-------------------г.
мин цикл г 60 сек цикл => 0„ео&. = 5,61 Дж / цикл
Чтобы система находилась в равновесии в каждом цикле, количество тепла, удаляемого с помощью водяного пара, должно быть равно количеству тепла, необходимому для десорбции. Если водяной пар низкого качества не поставляет достаточного количества скрытой теплоты испарения, тогда предполагается, что водяной пар будет конденсироваться и берется значение 60 К для перепада температуры для конденсированного водяного пара, которое должно быть разумным для случая водяного пара низкого качества, используемого в качестве источника тепла для десорбции.
^бодяногопара водяногопара^^ναρ^ ^водяногопара^-Р.яодяяогопара^ Онеобх.
άΗ№/> = 2,250,000Дж /кг <5г = 25 сек = 0,42 мин
Ср^огапоро = 2050 Дж / ΚΖ - К
Δ7'еодтоеапара ~ 60 К => Мек^пора = 5,300 кг / мин
Это число используют для определения паразитной нагрузки на эффективность тепловой электростанции. Перепад давления, необходимый для прокачки этих теплонесущих текучих сред через сквозные отверстия волокон, может вычисляться с использованием уравнения Хагена-Пуазейля, предполагая несжимаемый поток и ньютоновские текучие среды. Водяной пар, необходимый на тонну уловленного СО2, представляет собой полезный параметр сравнения между различными подходами к улавливанию углерода и может вычисляться как
5300 кг тонн водяного пара мин 907,5 кг θ тт, 8,5 тонн ’ /,*СО2 уловленные —________ мт
Низкие требования к водяному пару для системы волокон сорбента иллюстрирует одно из главных преимуществ этой технологии. Традиционные газожидкостные аминовые контакторы имеют для регенерации потребность 1,3-1,5 т водяного пара на тонну СО2.
Вода будет иметь существенно более высокий перепад давления, чем водяной пар; по этой причине, воду используют для определения перепада давления в сквозных отверстиях.
- 17 017479 ν _ Рводы _ л
.ч,общая
2,1 х 10? кг!мин
000 кг / мин .
-------- 8280см / мин = 138 см / сек (31,8 х 10Ά · (160 х 10’4 см /100)2) ~ Д г ^г^аолоком
ΔΡ = = тем/сек А- (0,0048 г! см- сек)(600 см) = 623 =
......
(160x10’4 см)2 х10
90,37 фунт! кв.дюйм = 5атм
Поскольку предполагается, что водяной пар конденсируется в сквозных отверстиях в течение стадии десорбции, необходимый перепад давления будет пренебрежимо малым по сравнению с перепадом давления для воды, используемой в сквозных отверстиях в течение сорбционной части цикла.
Одна из множества проблем, связанных с конструкцией системы волокон сорбента, представляет собой время, необходимое для тепло- и массопереноса. Корреляции массопереноса для ламинарного потока, проходящего через связку труб, используют для определения коэффициента массопереноса СО2 через стенку волокна.
Кроме того, можно оценить эффективный коэффициент диффузии в пористой стенке волокна как
Из этого вычисляют степень ограничений для внешнего массопереноса в зависимости от внутреннего массопереноса.
кс1 а = ^—
КО.
(0,58-0,36)гСО, моль \атм 83,14 323/)( см ΜΕΙ - атм 44 г 1,01 барр
23,8 см / сек(440 х 10~4 см) _ 132(0,033см2/сек) _ ’
Значение а, как обнаружено, является малым, указывая на ограничения для внешнего массопереноса. Время для 90% насыщения, как обнаружено, составляет приблизительно 0,55 с, устанавливая, таким образом, минимальное необходимое время контакта. Чтобы еще раз убедиться в правильности этого подхода к улавливанию углерода, нужно вычислить время, необходимое для достижения теплового равновесия в волокнах.
В качестве предельного случая считается, что поток является полностью развитым, так что устанавливается число Нуссельта.
Эффективная теплопроводность стенки волокна определяют затем как средневзвешенную теплопроводность полимера, частиц сорбента, и воздуха в пустотах и согласно оценкам она равна 2,45 Вт/м-К. Диаграммы массопереноса используют для определения времени установления теплового равновесия в стенках волокон.
- 18 017479
Относительное сопротивление [18]:
Относительное положение:
п _ расстояние от центра стенки волокна _ θ половина толщины стенки волокна Нестационарное изменение температуры=0,1% __к ^полимер ^равновесное ι р = 1 * = 7,93 х № / сек = 11·(440χ10-^/100)2 Л93х10-5^/сек сек
Время для достижения равновесия, как определено, равно 0,027 секунды, что показывает, что очень быстрые необходимые термические циклы возможны. Этот результат также демонстрирует, что время, необходимое для локальной адсорбции СО2 на сите, погруженном в стенку, не является значительным. Частицы ММ, как предполагается, представляют собой 3-микрометровые сферы (или кубы), а затем вычисляют время, необходимое для достижения на ситах 99% от конечной равновесной нагрузки.
^сог-мп представляет собой ~ 9 х 10’7 см2 / сек при потреблении 99%, 0,75 -
0,752 (1,5x10^ сл/)2
9х10”7сл/2/сек = 0,014сек
Если частицы составляют 0,3 мкм, этот временной масштаб будет даже более незначительным. Следовательно, главное обнаруженное сопротивление представляет собой газофазное сопротивление. Дополнительная проверка представляет собой проверку прочности волокон сорбентов, осуществляемую для определения жизнеспособности системы волокон сорбентов. Критерий фон Мизена используют для определения того, могут ли волокна выдерживать давления со стороны оболочки, а также давления со стороны сквозного отверстия.
= Напряжение при разрыве волокна сорбента
= Напряжение при разрыве волокна сорбента
Напряжение при разрыве волокна сорбента - (1 - ε)(1 - У,ЗА. )ту (1 - 0,50)(1 - 0,7) · 40ЛД7а=6 МПа
- 2 2~Ιν2
1,3 -(3,75)^ + 3^-1^(3,75)^
101325 <.6МПа
2.06 АШа^бМПа
Если использовать напряжение при разрыве для целлюлозы 40 МПа, волокна по-прежнему выдерживают оба условия для потока.
Для упрощения затрат на сжатие, получение СО2 высокой чистоты при давлении, которое является самым высоким возможным давлением, является важным, поскольку затраты на сжатие обычно изменяются обратно пропорционально порядку величины начального давления. После того как заканчивается стадия сорбции и начинается стадия десорбции, промежуточные пространства между волокнами, как предполагается, заполняются топочным газом (15 мол.% СО2) и заслоночные клапаны закрываются. Когда водяной пар протекает через сквозное отверстие, СО2 начнет десорбироваться и его давление повы
- 19 017479 шается.
»со2> λ36 х 106 г= 76,000моль
Γ = 50Τ = 323Κ
К = (0,88)х1200х2500х600си2 =1,58x10’си3
-тАллл 83,14 см3 барр
76,000 моль--— ’ 323л
РС02 =--------- сд~\1п9Ь'з'--------''= ^баРР = 19 фунт/кв.дюйм
1,58x10 см
Давление десорбции 20 фунт/кв.дюйм. абс. (0,0128 кг/кв.см) позволяет приблизительно 25% газа вытекать под действием разности давлений. Для удаления остатка начинается стадия десорбции, и разность давлений будет выдавливать остаток полученного газа при атмосферном давлении. Имеются определенные возможности для использования потоков рециклированного топочного газа на стадии десорбции. Отсюда, газообразный продукт СО2 будет подвергаться увеличению давления и направляться на оборудование для удержания. Блок-схему системы можно увидеть на фиг. 5 и 6, где цифрами обозначены: 1 - градирня; 2-3 - фазный электрический генератор; 3-3 - фазный трансформатор; 4 - паровая турбина; 5 - конденсор; 6 - конвейер для угля; 7 - мельница для распыления угля; 8 - бойлерный барабан; 9 подогреватель; 10 - дополнительный нагреватель; 11 - предварительный нагреватель воздуха; 12 - забор воздуха; 13 - бункер для золы; 14 - электрический преципитатор; 15 - водяной насос системы; 16 - нагнетательные вентиляторы; 17 - компрессор удержания; 18 - слой волокон сорбента А, сорбция; 19 - слой волокон сорбента В, десорбция; 20 - дымовая труба. Несколько рабочих узлов добавлены к типичной тепловой электростанции, включая водяные насосы, вторую градирню, два вентилятора, последовательно, и компрессор удержания. Как можно увидеть из объединенной блок-схемы способа, эта система может легко встраиваться в тепловые электростанции ЫССС и ЮСС.
При конструировании системы К.Т8А, ОБ и 1Б волокон, а также сорбенты выбираются таким образом, чтобы они соответствовали конструкции системы; однако необходима дополнительная идентификация материалов. Для завершения конструирования системы соответствующие материалы волокон и конструкция волокна должны согласовываться с требованиями системы. Первый проделанный выбор представляет собой выбор полимера. Рассматривают два кандидата, Нуйпп© и ацетат целлюлозы. Первый, эластомер Нуйпп©, рассматривается из-за его стойких физических свойств. Нуйпп© имеет множество проблем, в основном, однако, в связи со сложностями, ассоциирующимися с прядением эластомеров. Следующий выбор, ацетат целлюлозы, выбран как модельный стеклообразный полимер, благодаря его доступности и большому количеству исследований, проведенных на полимере. Кроме того, ацетат целлюлозы имеет высокую Тд, которая позволит ему выдерживать быстрые температурные циклы, связанные с системой К.Т8А. Тд ацетата целлюлозы в условиях влажности сильно падает, и последствия этого требуют дополнительных исследований.
Следующее конструкционное соображение для полых волокон представляет собой морфологию границы раздела органика/неорганика. Для доведения до максимума скоростей массопереноса в сорбенты, в качестве цели выбирают морфологию сито в клетке. Сито в клетке представляет собой явление, когда частицы наполнителя плохо прилипают (или вообще не прилипают) к полимерной матрице (см. фиг. 7). Как предполагается, причиной возникновения ''сита в клетке являются несовместимости полимер-наполнитель, а также аккумуляция стрессов в полимере во время обмена растворителей.
Один из аспектов конструкции волокна представляет собой конструкцию барьерного слоя со стороны полости и выбор материала для этого барьерного слоя. Для конструирования этого барьерного слоя рассматриваются два способа: прядение сдвоенного слоя и процедуры последующей обработки. Прядение сдвоенного слоя делает возможным непосредственное создание слоя в полости, когда формируется полое волокно. Этот пример сосредотачивается на последующей обработке волокон. Способы последующей обработки, как правило, включают в себя промывку волокна снаружи с помощью соответствующего уплотняющего полимера. В этой конструкции, имела бы место последующая обработка внутри сквозного отверстия волокна.
Поливинилидендихлоридный (РУБС) латекс выбирают в качестве главного кандидата для этого применения. Полимер имеет очень низкие скорости проникновение воды и газов и теплостойкость, достаточную для быстрых температурных циклов в этой системе.
Пример 3. Экспериментальная методология.
В полимерных растворах в качестве растворителя используют Ν-метил-пирролидин (ΝΜΡ) (Кеадеп1Р1и8™ 99%, 81дта-А1йпсй, МИ^аикее, VI), поскольку он смешивается с водой и является сильным растворителем для ацетата целлюлозы. Метанол (99,8%, АС8 ВеадеШ, 8|дта-А1йпс11) и гексан (АС8 ВеадеШ, >98,5 %, Вакег) используют для части формирования волокна с обменом растворителей. Метанол используют для удаления избытка воды из волокон, а гексан используют для обмена с избытком метанола из волокон. Цель заключается в замене текучих сред с высоким поверхностным натяжением на текучие среды с более низким поверхностным натяжением для предотвращения коллапса пористой структуры под действием капиллярных сил во время сушки. Все растворители и осадители используют,
- 20 017479 как получены, без какой-либо очистки или модификации.
ΖοοΙίΙ 13Χ (1-3-микронные частицы, 8|дта-А1йпс11) выбирают как сорбент, который должен диспергироваться в полимерной матрице. После получения, цеолиты сушат при 230°С для удаления любого избытка органики от синтеза. После сушки, цеолитам позволяют насытиться влажным воздухом. Это делают для предотвращения адсорбции ΝΜΡ или воды цеолитами в полимерных растворах и для отодвигания раствора от линии бинодали.
Полимеры, используемые в этом примере, представляют собой ацетат целлюлозы (МВт 60,000, 8щта-А1йпс11) и РУР (МВт 55000, 8|дта-А1йпс11). Все полимеры сушат в вакууме при 110°С в течение одного дня, для удаления адсорбированной воды. После сушки, полимеры непосредственно добавляют к соответствующим их растворам. РУР выбирают в качестве агента для формирования пор, с предпочтением перед ΕίΝΟ3, традиционным агентом для формирования пор, поскольку ΕίΝΟ3, как обнаружено, разрушает волокна ацетата целлюлозы. Латекс РУЭС поставляется 8о1Уш СйетюаИ.
Устройство для прядения волокон используют для создания волокон сорбента. Устройство конструируют и строят таким образом, что оно моделирует промышленные системы для получения волокон и легко масштабируется. В последнее время, множество прядильных устройств используют фильеры для сдвоенных слоев, так что два слоя полимера могут вытягиваться в контакте в одно и то же время, при этом один полимер служит в качестве слоя сердцевины, а другой действует в качестве разделяющего слоя оболочки. Прядильные растворы полимер-сорбент приготавливают посредством смешивания 80% необходимых количеств NΜΡ и деионизованной воды в 1-л стеклянной банке, закрытой крышкой из РТЕЕ. Первичный прядильный раствор получают посредством смешивания 20% необходимых количеств NΜΡ и воды в 500 мл стеклянной банке с крышкой из РТЕЕ. Затем к раствору добавляют 20% необходимых количеств высушенного ацетата целлюлозы и РУР. Раствор перемешивают на валковой машине при 50°С до осуществления полного растворения. Затем Ζеο1^ΐ 13Χ, в равновесии с условиями влажности окружающей среды, добавляют к смеси NΜΡ/Η2Ο и озвучивают (1000 Вт тах рожок, Эикаие, ЬеекЬигд, УА) 3 раза в течение 1 мин с 30-секундными перерывами. Затем первичный раствор добавляют к раствору для сонификации и осуществляют еще два цикла сонификации. Наконец, остающийся высушенный ацетат целлюлозы и РУР добавляют к смеси и помещают на валковую машину при 50°С до тех пор, пока не произойдет полное растворение. Получают прядильные растворы с различной композицией растворителя, осадителя и цеолита для определения линии бинодали тройной системы с использованием методики точки росы для определения однофазного или двухфазного режима. Сначала получают чистые полимерные растворы для определения бинодали чистого полимера; после того как ее определяют, отношение полимеров к жидкостям выдерживают одинаковым и отношение NΜΡ к Н2О выдерживают одинаковым, когда в них добавляют цеолиты. Эти образцы прядильных растворов загружают в шприцы и экструдируют в деионизованную Н2О для количественного определения скорости разделения фаз.
Способ сорбции с затуханием давления используют для определения изотермы сорбции волокон сорбента, и схему сорбции можно увидеть на фиг. 8. Сорбционные ячейки погружают в масляные ванны при постоянной температуре. После загрузки образцов волокон сорбента масляные ванны доводят до 110°С и ячейки с образцами экспонируют для вакуума, для полной откачки ячейки и волокон сорбентов. После стадии сушки масляную ванну доводят до 45°С и в резервуар вводят СО2 (А) и дают время для достижения равновесия. После установления теплового равновесия клапан к образцу (В) открывается на короткое время для введения СО2 в образец волокон сорбента. Затухание давления со временем регистрируют для каждого раскрывания, и из молярного баланса между двумя резервуарами, генерируют изотерму сорбции. Из нее может быть измерена кинетика волокна сорбента, насколько на это способны изотермы волокон сорбента. Из-за ограничения эксперимента, однако, невозможно умерить локальные тепловые эффекты нагрева в ячейке с образцом, как в реальной системе ВГ8А.
Свойства переноса газа для необработанных волокон сорбента характеризуют с использованием чистого Ν2 и СО2 при входных давлениях со стороны сквозного отверстия 20-30 фунт/кв.дюйм в датчике (0,0128-0,192 кг/кв.см). Скорости потока пермеата на стороне оболочки измеряют с использованием пузырьковых измерителей потока каждые 45 мин, до тех пор пока данные не будут отклоняться более чем на 5% от предыдущих данных. Обработанные волокна измеряют с использованием чистых Ν2 и СО2 при входных давлениях на стороне сквозного отверстия 70-80 фунт/кв.дюйм в датчике (0,42-0,51 кг/кв.см), а скорости потока пермеата измеряют с помощью расположенных после них преобразователей давления после достижения стационарного состояния. Сканирующую электронную микроскопию (8ЕМ) используют для определения структуры пор волокна сорбента, границ раздела полимер-наполнитель и в качестве датчика дефектов слоя в полости. Волокна после обмена растворителей пропитывают в гексане в течение 2 мин, переносят в жидкий Ν2 и разрезают пополам с использованием двух тонких точечных микропинцетов. На эти волокна затем наносят напылением покрытие из золота толщиной 10-20 нм (Мойе1 Р81, 181, Моии!аш У1ете, СА), и их переносят в полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения Ьео 1530 (Ьео Е1ес!гои Мюгоксору, СатЬййде, ИК).
Способ последующей обработки осуществляют посредством разбавления латекса РУЭС необходимым количеством деионизованной Н2О (40% объем латекса, 60% объемных Н2О). Этот разбавленный латекс затем загружают в насос 18СО (Мойе1 500ЭМ, 1ксо, ЬшсоШ, ΝΉ) и соединяют с модулем для изме
- 21 017479 рения проницаемости волокон. Раствор прокачивают через сквозное отверстие волокон при 10 фунт/кв.дюйм в датчике (0,64 кг/кв.см) в течение 15 с. Затем, модуль соединяют с баллоном с Ν2, и влажный N (50% относительной влажности) прокачивают через сквозные отверстия волокон при 30 фунт/кв.дюйм в датчике (1,92 кг/кв.см) в течение 10 мин, и относительная влажность эффлюента составляет 40%. Этот цикл повторяют дважды. Наконец, сухой Ν2 прокачивают через сквозные отверстия при 30 фунт/кв.дюйм в датчике (1,92 кг/кв.см) до тех пор, пока не будет обнаружено, что относительная влажность эффлюента составляет 0% (как правило, 1 ч).
Пример 4. Анализ композиций волокон.
При использовании методик точки росы и экструзии из шприца, конечный выбранный полимерный прядильный раствор представляет собой 10 мас.% СА/4% РУР/30% ΖοοΙίΙ 13Х/49,3% ΝΜΡ/6,7% воды. В сухой фазе это соответствует 75 мас.% нагрузки цеолита. Этот раствор выбирают благодаря его быстрому разделению фаз по сравнению с другими растворами СА и из-за его высокой нагрузки наполнителя. Прядильные растворы с более высокими отношениями фаз полимеров к жидкости разделяются очень медленно и не были бы идеальными для прядения. Прядильные растворы с более высокими концентрациями цеолита не могли бы вытягиваться в виде полого волокна без образования трещин.
Первый ряд операций прядения концентрируется на создании монолитных полых волокон при 75 мас.% ΖοοΙίΙ 13Х. Главные проблемы представляют собой время разделения фаз прядильных растворов СА, контроль над большим ΘΌ (для полимерных полых волокон), при этом по-прежнему сохраняя способность к вытягиванию волокон, и определение композиции текучей среды в сквозном отверстии. Рассматривая эти проблемы, используемые состояния прядения можно найти в табл. 2.
Таблица 2
Прядильные растворы Состояния прядения
Компонент Прядильный раствор для сердцевины (масЛ) Параметр
СА 10 Скорость потока сердцевины 10 мл/ч
ρνρ 4 Скорость потока в сквозном отверстии 250 мл/ч
13Х 30 Композиция в сквозном отверстии 80/20: ЯМР/Н2О
МИР 49,3 Рабочая температура 25’С
Н2О 6,7 Скорость отбора 11,7 м/мин
— — Воздушный зазор 3 см
Глубокую коагуляционную ванну используют для обеспечения большего времени для получаемых волокон, для их полного отделения. Низкие скорости отбора используют из-за требований к большому ΘΌ, и высокие скорости экструзии используют для манипулирования разбуханием экструдируемого потока, так что волокна изначально близки к требуемому ΘΌ. Текучая среда в сквозном отверстии выбирается так, чтобы она в основном представляла собой ΝΜ^, с тем, чтобы вода не разделяла быстро фазы внутри волокна и для устранения возможности вытягивания волокна на барабане. Наконец, воздушный зазор устанавливается очень низко, для моделирования влажного прядения без реального погружения фильеры и стимулирования разделения фаз в кольцевом зазоре. Влажное прядение является желательным, так что испарение осадителя не могло бы происходить в воздушном зазоре (при сухом-влажном прядении) и для формирования плотного слоя. Полученные волокна, как обнаружено, являются механически прочными и способны выдерживать нормальные процедуры заплавливания волокон.
8ΕΜ изображения этих волокон говорят, что достигаются многие из целей конструирования волокон. Как можно увидеть на фиг. 9А, ΘΌ и ГО волокна близки к цели конструирования, при этом ΘΌ равен 1100 мкм, а ГО равен 300 мкм. Во-вторых, из фиг. 9В, может увидеть хорошее диспергирование сорбента в полимерной матрице. Наконец, фигура 9С показывает присутствие морфологии ''сита-в-клетке'', ключевого фактора для быстрого массопереноса через волокна.
Исследования проницаемости для газа осуществляют на этом монолитном полом волокне для определения скорости массопереноса через волокна. Волокна, как обнаружено, являются неселективными, со скоростью проникновения Ν2 60000 единиц проницаемости для газа (ОРИ), где
ОРи = —-2 10 —---- сл* сек· · см рт.ст.
что показывает, что структура пор волокна является открытой и непрерывной.
- 22 017479
Эксперименты по сорбции на волокнах сорбентов сравнивают с результатами из литературы для 2ео1к 13Χ, доведенного до правильной температуры, и с результатами из литературы для СА при правильной температуре. Изотермы сорбции волокон может увидеть на фиг. 10, ниже, и они подтверждают нагрузку цеолита в волокнах. Емкости сорбции полимера и цеолита складываются внутри волокна (т. е. например, 75% емкости чистого цеолита плюс 25% емкости чистого СА дают в сумме емкость волокна сорбента). Используя первое раскрывание, осуществляют исследование кинетики сорбции на волокнах сорбента. Одним из главных ограничений методик сорбции является диссипация тепла, генерируемого посредством высвобождения теплоты сорбции. Как можно увидеть на фигуре 13, измеренное половинное время составляет примерно 7 секунд. Вероятной причиной кинетики, более медленной, чем предсказано, является то, что СО2 сорбируется на поверхности 13Х, где имеется неопосредуемый локальный рост температуры из-за высвобождающейся теплоты сорбции. Этот локальный рост температуры вызывал бы временный сдвиг изотермы сорбции вниз, понижая, таким образом, равновесную емкость сорбента. Благодаря теплопроводности от масляной ванны, этот рост температуры может опосредоваться, и сорбция придет к равновесию. В системе КТ8А, тесный контакт стенок волокон с холодной водой в качестве теплонесущей текучей среды должен опосредовать некоторые из этих локальных всплесков температуры. Модель СОМ8ОБ разработана для измерения времени отведения тепла из сорбционной ячейки в предположении ступенчатого изменения температуры. Время полной диссипации тепла изображено на графике на той же самой фигуре, и очевидно, что время теплопереноса является доминирующим фактором для сорбции. (См. фиг. 11).
Способ последующей обработки латекса РУИС, как показано, является простым и успешным способом создания слоя в полости. Латекс разбавляют на 60% объемных деионизованной Н2О, так что латекс может легко протекать через сквозное отверстие волокна при 10 фунт/кв. дюйм в датчике (0,64 кг/кв.см). При уровнях разбавления, более низких, чем этот, раствор латекса, как обнаружено, блокирует сквозное отверстие волокна. Согласно фиг. 9А-С и 12, можно увидеть градиент пористости, простирающийся наружу от сквозного отверстия, при этом волокно становится более плотным по направлению к оболочке волокна и становится более пористым по направлению к стороне сквозного отверстия волокна. Это изменение пористости действует как внутреннее препятствие для потока латекса через сквозное отверстие приблизительно при 30 мкм, это можно увидеть на фиг. 13А-С. Последующая обработка латекса приводит к получению очень плотного барьерного слоя, который не занимает никакого дополнительного пространства внутри сквозного отверстия и требует небольшой площади внутри активной площади тела волокна сорбента. Латекс перемещается через пористую область вокруг сквозного отверстия посредством капиллярных сил, давая возможность для заполнения каждой поры. Во время прокачки Ν2, избыток воды в латексе уносится, заставляя поверхностное натяжение испаряющейся воды двигать полимерные частицы ближе друг к другу, при этом поверхностно-активные вещества на поверхности частицы позволяют частицам зацепляться и образовывать изначально не содержащий дефектов слой. Влажный Ν2 используют для контроля скорости сушки, так что дефекты в слое РУИС не замыкаются навсегда. Без влажного Ν2, детектируются булавочные проколы в барьерном слое, вероятнее всего, из-за высоких скоростей испарения воды (см. фиг. 14). Чтобы помочь в развитии барьерного слоя, подвергающееся последующей обработке волокно помещают в вакуумную печь при 100°С в течение 24 часов для отжига пленки РУИС. На волокнах сорбента после обработки осуществляют исследования проницаемости для газообразных СО2 и Ν2. Плотный слой РУИС обеспечивает значительное сопротивление переносу газа, понижая проницаемость для Ν2 приблизительно до 0,5 ОРИ при 70 фунт/кв.дюйм в датчике (4,5 кг/кв.см). Когда входное давление со стороны сквозного отверстия увеличивается, поток через стенку волокна увеличивается, пока слой в полости не разрушается при давлениях 150 фунт/кв.дюйм в датчике (9,6 кг/кв.см).
Проблема, возникающая с волокнами сорбентов, заключается в том, что имеется обходной путь вокруг слоя в полости. В типичной селективной мембране из полых волокон, наружная селективная оболочка герметизируется расплавленным материалом, заставляя, таким образом, потоки исходных материалов проходить через селективную часть волокна (фиг. 15А). В волокне сорбента, однако, когда селективный слой находится внутри волокна, такой герметизации нет. Как таковые, вода и водяной пар, вводимые со стороны сквозного отверстия, могут пройти в обход через структуру сердцевины волокна на сторону оболочки коллектора. Кроме того, топочный газ из входных материалов на стороне оболочки может уходить из системы для воды и пара (фиг. 15В). Обе эти проблемы, если их не решать, потенциально делают систему КТ8А неэффективной. Чтобы противостоять им, разработан способ накрывания колпачком волокон с помощью герметизации плавлением. В течение способа последующей обработки, капиллярные силы, присутствующие на торце волокна, втягивают латекс обратно в кончик волокна. Затем этот латекс сушат с использованием закачки Ν2 через торцы волокон (фиг. 15С-И). Это можно увидеть на фиг. 16. Успешность этой методики накрывания подтверждается способностью к осуществлению экспериментов с проницаемостью (неэффективное накрывание приводило бы к проницаемости в обход волокон).

Claims (29)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Сорбирующее полое волокно, содержащее сорбирующий материал, в котором полость расположена внутри волокна и барьерный слой образует покрытие стенки полости для предотвращения смешивания текучих сред из полости и со стороны сорбирующего материала.
  2. 2. Сорбирующее волокно по п.1, в котором волокно дополнительно содержит полимерную матрицу.
  3. 3. Сорбирующее волокно по п.2, в котором полимерная матрица содержит множество извилистых каналов.
  4. 4. Сорбирующее волокно по п.3, в котором множество извилистых каналов включают в себя один или несколько каналов из микропор, мезопор или макропор, где один или несколько каналов из микропор, мезопор или макропор сообщаются.
  5. 5. Сорбирующее волокно по п.3, в котором сорбирующий материал контактирует по меньшей мере с частью множества извилистых каналов.
  6. 6. Сорбирующее волокно по п.1, в котором сорбирующий материал представляет собой частицы, имеющие средний наибольший размер меньше чем 10 мкм.
  7. 7. Сорбирующее волокно по п.1, в котором волокно имеет средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере 100 мкм.
  8. 8. Сорбирующее волокно по п.1, в котором полость имеет средний наибольший размер в поперечном сечении по меньшей мере 55 мкм.
  9. 9. Сорбирующее волокно по п.1, в котором сорбирующий материал менее чем на 80 мас.% состоит из волокон.
  10. 10. Сорбирующее волокно по п.1, в котором волокно имеет средний наибольший размер в поперечном сечении, по меньшей мере в два раза больший, чем размер полости.
  11. 11. Сорбирующее волокно по п.1, в котором барьерный слой имеет среднюю толщину менее 50 мкм.
  12. 12. Сорбирующее волокно по п.1, в котором сорбирующий материал имеет селективность по отношению к двуокиси углерода по сравнению с азотом примерно от 10 примерно до 60 и теплоту сорбции примерно от -25 кДж на 1 моль двуокиси углерода примерно до -90 кДж на 1 моль двуокиси углерода.
  13. 13. Сорбирующее волокно по п.1, содержащее непористый концевой колпачок, расположенный на каждом продольном конце волокна, причем непористый концевой колпачок не замедляет протекания текучей среды через полость.
  14. 14. Адсорбционный контактор на основе волокон, имеющий камеру, содержащую вход для потока исходных материалов; выход для потока исходных материалов; вход для теплонесущей текучей среды; выход для теплонесущей текучей среды; множество, по существу, совмещенных по направлению полых волокон, в которых полость, расположенная внутри полого волокна, сообщается с входом для теплонесущей текучей среды и с выходом для теплонесущей текучей среды, и каждое из которых содержит множество извилистых каналов, где извилистые каналы сообщаются с входом для потока исходных материалов и выходом для потока исходных материалов; множество элементов сорбента, контактирующих по меньшей мере с частью множества извилистых каналов; и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения смешивания текучих сред между полостью и множеством извилистых каналов, по меньшей мере, по существу, в большинстве полых волокон.
  15. 15. Адсорбционный контактор на основе волокон по п.14, в котором по меньшей мере одно из множества полых волокон дополнительно содержит концевой колпачок, расположенный на продольном конце волокна, эффективный для предотвращения смешивания текучих сред между множеством извилистых каналов и теплонесущей средой, по меньшей мере, по существу, в большинстве полых волокон.
  16. 16. Адсорбционный контактор на основе волокон по п.15, дополнительно содержащий связующий материал, эффективный для связывания между собой соседних волокон, который в сочетании с концевыми колпачками предотвращает смешивание текучих сред между теплонесущей средой и множеством извилистых каналов соседних волокон.
  17. 17. Адсорбционный контактор на основе волокон по п.14, в котором поток исходных материалов представляет собой топочный газ, природный газ, биологический газ, бытовой газ, отработанный газ, воду, угольный газ, воздух или среду, содержащую двуокись углерода.
  18. 18. Адсорбционный контактор на основе волокон по п.14, в котором контактор используется в способе адсорбции с циклическими колебаниями температуры.
  19. 19. Адсорбционный контактор на основе волокон по п.15, в котором теплонесущая среда представляет собой воду, водяной пар, пар, газ или их сочетания.
  20. 20. Способ адсорбции компонента из среды, включающий приведение в контакт среды с полым волокном, в котором полость расположена внутри волокна, содержащим множество извилистых каналов, множество элементов сорбента, контактирующих со множеством извилистых каналов, и барьерный слой, образующий покрытие стенки полости, для предотвращения смешивания текучих сред между полостью и множеством извилистых каналов; для селективной адсорбции компонента среды.
    - 24 017479
  21. 21. Способ адсорбции компонента среды по п.20, дополнительно включающий в себя десорбцию компонента среды.
  22. 22. Способ адсорбции компонента среды по п.20, в котором среда содержит топочный газ, природный газ, биологический газ, бытовой газ, отработанный газ, воду, угольный газ, воздух или среду, содержащую двуокись углерода.
  23. 23. Способ адсорбции компонента из среды по п.20, дополнительно включающий в себя предотвращение смешивания текучих сред между средой и текучей средой теплообмена.
  24. 24. Способ адсорбции компонента среды по п.21, дополнительно включающий в себя повторное приведение в контакт и адсорбцию.
  25. 25. Способ адсорбции компонента из среды по п.24, в котором время цикла между последующими процессами адсорбции составляет менее 2 мин.
  26. 26. Способ по п.20, в котором компонент выбирают из СО2, 8Ох, ΝΟχ и воды.
  27. 27. Способ по п.20, в котором компонент представляет собой СО2.
  28. 28. Способ по п.27, в котором среда состоит из СО2 и азота и элементы сорбента имеют селективность адсорбции по отношению к СО2 по сравнению с азотом больше чем 5.
  29. 29. Способ по п.28, в котором среда состоит из потока топочного газа.
EA201070069A 2007-06-27 2008-06-27 Композиция волокна сорбента и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры EA017479B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94647507P 2007-06-27 2007-06-27
US5159508P 2008-05-08 2008-05-08
PCT/US2008/068587 WO2009003171A1 (en) 2007-06-27 2008-06-27 Sorbent fiber compositions and methods of temperature swing adsorption

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201070069A1 EA201070069A1 (ru) 2010-08-30
EA017479B1 true EA017479B1 (ru) 2012-12-28

Family

ID=40186052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201070069A EA017479B1 (ru) 2007-06-27 2008-06-27 Композиция волокна сорбента и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры

Country Status (9)

Country Link
US (3) US8133308B2 (ru)
EP (1) EP2164598B1 (ru)
JP (3) JP5557213B2 (ru)
AU (1) AU2008268143B2 (ru)
CA (1) CA2691549C (ru)
EA (1) EA017479B1 (ru)
ES (1) ES2401744T3 (ru)
SG (2) SG10201509532SA (ru)
WO (1) WO2009003171A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746856C1 (ru) * 2017-11-10 2021-04-21 Чжуне Чантянь Интернешнал Энджиниринг Ко., Лтд. Адсорбционная колонна с активированным углем, способ очистки отходящего газа и система десульфурации и денитрификации

Families Citing this family (93)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201509532SA (en) 2007-06-27 2015-12-30 Georgia Tech Res Inst Sorbent fiber compositions and methods of temperature swing adsorption
US8658041B2 (en) 2007-06-27 2014-02-25 Georgia Tech Research Corporation Sorbent fiber compositions and methods of using the same
US9630141B2 (en) * 2009-02-20 2017-04-25 Cameron Solutions, Inc. Membrane filter element with multiple fiber types
JP5542160B2 (ja) * 2009-03-04 2014-07-09 ゼロックス コーポレイション 構造化有機薄膜を製造するための混合溶媒法
US8378958B2 (en) * 2009-03-24 2013-02-19 Apple Inc. White point control in backlights
US8377172B2 (en) 2009-06-11 2013-02-19 Georgia Tech Research Corporation Fiber sorbents
GB0916485D0 (en) * 2009-09-18 2009-10-28 Hammond Peter Improved materials
US8555642B2 (en) * 2010-03-09 2013-10-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods of utilizing waste heat for creating a pressurized working fluid
US20110239692A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Exxonmobil Research And Engineering Company Utilization of waste heat using fiber sorbent system and method of using same
US8425662B2 (en) 2010-04-02 2013-04-23 Battelle Memorial Institute Methods for associating or dissociating guest materials with a metal organic framework, systems for associating or dissociating guest materials within a series of metal organic frameworks, and gas separation assemblies
DE102010023327A1 (de) * 2010-06-10 2011-12-15 Süd-Chemie AG Trocknungsvorrichtung enthaltend ein Alumo-Phosphat
WO2011155058A1 (ja) * 2010-06-11 2011-12-15 エネルギープロダクト株式会社 ガス分離装置
US9567425B2 (en) 2010-06-15 2017-02-14 Xerox Corporation Periodic structured organic films
US8697322B2 (en) 2010-07-28 2014-04-15 Xerox Corporation Imaging members comprising structured organic films
US8318892B2 (en) 2010-07-28 2012-11-27 Xerox Corporation Capped structured organic film compositions
US8506782B2 (en) * 2010-08-13 2013-08-13 Southwest Research Institute Electrophoretic deposition of adsorbent media
US20120247327A1 (en) * 2010-09-27 2012-10-04 Conocophillips Company Hollow-fiber membrane contactors
US8383026B1 (en) 2010-10-21 2013-02-26 U.S Department Of Energy Fabrication of fiber supported ionic liquids and methods of use
TWI495501B (zh) * 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
US8759473B2 (en) 2011-03-08 2014-06-24 Xerox Corporation High mobility periodic structured organic films
US20120247330A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 Electric Power Research Institute, Inc. Method and apparatus for rapid adsorption-desorption co2 capture
US8353574B1 (en) 2011-06-30 2013-01-15 Xerox Corporation Ink jet faceplate coatings comprising structured organic films
US8313560B1 (en) * 2011-07-13 2012-11-20 Xerox Corporation Application of porous structured organic films for gas separation
US8377999B2 (en) 2011-07-13 2013-02-19 Xerox Corporation Porous structured organic film compositions
US8410016B2 (en) 2011-07-13 2013-04-02 Xerox Corporation Application of porous structured organic films for gas storage
CN103687494B (zh) * 2011-07-18 2016-05-25 开利公司 密闭环境内大气的控制
US8728218B2 (en) * 2011-09-15 2014-05-20 Corning Incorporated Sorbent substrates for CO2 capture and methods for forming the same
US8372566B1 (en) 2011-09-27 2013-02-12 Xerox Corporation Fluorinated structured organic film photoreceptor layers
US8460844B2 (en) 2011-09-27 2013-06-11 Xerox Corporation Robust photoreceptor surface layer
US8529997B2 (en) 2012-01-17 2013-09-10 Xerox Corporation Methods for preparing structured organic film micro-features by inkjet printing
JP6222625B2 (ja) * 2012-02-16 2017-11-01 富士フイルム株式会社 複合型分離膜、それを用いた分離膜モジュール
US9233339B2 (en) 2012-04-23 2016-01-12 Ut-Battelle, Llc Ionic liquid-functionalized mesoporous sorbents and their use in the capture of polluting gases
US8765340B2 (en) 2012-08-10 2014-07-01 Xerox Corporation Fluorinated structured organic film photoreceptor layers containing fluorinated secondary components
CN103877834B (zh) 2012-12-20 2016-08-10 财团法人工业技术研究院 除湿系统
US10174943B2 (en) 2012-12-31 2019-01-08 Inventys Thermal Technologies Inc. System and method for integrated carbon dioxide gas separation from combustion gases
JP6008763B2 (ja) * 2013-03-13 2016-10-19 富士フイルム株式会社 有機半導体膜の形成方法
US8906462B2 (en) 2013-03-14 2014-12-09 Xerox Corporation Melt formulation process for preparing structured organic films
JP5900391B2 (ja) * 2013-03-19 2016-04-06 株式会社豊田中央研究所 熱交換型反応器及び吸着式ヒートポンプ
KR101559902B1 (ko) * 2013-08-12 2015-10-14 (주)세프라텍 흡착성 투과 폴리머 중공사막을 이용한 가스 흡탈착 분리 시스템
US9132410B2 (en) 2013-12-31 2015-09-15 Algenol Biotech LLC Compositions, systems and methods for separating ethanol from water and methods of making compositions for separating ethanol from water
US20170189866A1 (en) * 2014-05-24 2017-07-06 Georgia Tech Research Corporation Mixed Matrix Hollow Fiber Membranes
US9751042B2 (en) * 2014-07-18 2017-09-05 New Jersey Institute Of Technology Systems and methods for CO2 removal from flue gas by temperature swing absorption
AU2015294518B2 (en) 2014-07-25 2019-06-27 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system having a valve assembly and swing adsorption processes related thereto
WO2016076994A1 (en) 2014-11-11 2016-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company High capacity structures and monoliths via paste imprinting
US9713787B2 (en) * 2014-12-10 2017-07-25 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same
EP3237091B1 (en) 2014-12-23 2021-08-04 ExxonMobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds and methods of producing the same
WO2016168644A1 (en) * 2015-04-17 2016-10-20 Georgia Tech Research Corporation Hollow fiber membranes for solubilizing a gas into a liquid, devices for same, and processes of same
CA2979870C (en) 2015-05-15 2019-12-03 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CA2979869C (en) 2015-05-15 2019-12-03 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto comprising mid-bed purge systems
WO2017039991A1 (en) 2015-09-02 2017-03-09 Exxonmobil Upstream Research Company Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
US10293298B2 (en) 2015-09-02 2019-05-21 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for combined temperature and pressure swing adsorption processes related thereto
JP6616011B2 (ja) 2015-10-27 2019-12-04 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 複数の弁を有するスイング吸着プロセス用の装置及びシステム
EA201891043A1 (ru) 2015-10-27 2018-10-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройство и система для осуществления процессов короткоцикловой адсорбции и способ, относящийся к ним
CN108348838B (zh) 2015-10-27 2021-11-05 埃克森美孚上游研究公司 具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统
CA3005448A1 (en) 2015-11-16 2017-05-26 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent materials and methods of adsorbing carbon dioxide
US10427088B2 (en) 2016-03-18 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CN109416176B (zh) 2016-03-31 2021-08-31 英万茨热科技有限公司 包括温度摇摆吸附气体分离的燃烧系统
BR112018074420A2 (pt) 2016-05-31 2019-03-06 Exxonmobil Upstream Research Company aparelho e sistema para processos de adsorção por variação
CA3025615A1 (en) 2016-05-31 2017-12-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
KR102215684B1 (ko) 2016-09-01 2021-02-19 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 3a 제올라이트 구조체를 사용하는 물의 제거를 위한 스윙 흡착 방법
CN110099730A (zh) 2016-12-21 2019-08-06 埃克森美孚上游研究公司 具有泡沫几何形状结构和活性材料的自支承性结构
CN110087755A (zh) 2016-12-21 2019-08-02 埃克森美孚上游研究公司 具有活性材料的自支承性结构
WO2018126194A1 (en) 2016-12-31 2018-07-05 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Sorbent-loaded fibers for high temperature adsorption processes
US10315184B2 (en) 2017-04-17 2019-06-11 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorbent-loaded beads for high temperature adsorption processes
US10179310B2 (en) * 2017-03-31 2019-01-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Natural-gas purification apparatus
CN110506138B (zh) * 2017-04-04 2022-07-26 东丽株式会社 多孔纤维和吸附柱
US10525400B2 (en) 2017-04-17 2020-01-07 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Sorbent-loaded beads for high temperature adsorption processes
US10525399B2 (en) 2017-04-17 2020-01-07 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Sorbent-loaded fibers for high temperature adsorption processes
KR101933885B1 (ko) 2017-10-13 2018-12-31 한국에너지기술연구원 공유결합 유기구조체를 함유하는 이산화황 분리용 중공사막 및 이의 제조방법
WO2019147516A1 (en) 2018-01-24 2019-08-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for temperature swing adsorption
EP3758828A1 (en) 2018-02-28 2021-01-06 ExxonMobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
CN109529634B (zh) * 2018-10-30 2021-06-29 南京理工大学 金属有机骨架zif-67-pvdf中空纤维膜的制备方法
KR102203817B1 (ko) * 2018-12-14 2021-01-15 주식회사 앱스필 접촉막 공정을 위한 세라믹 중공사 모듈
KR102203813B1 (ko) * 2018-12-14 2021-01-15 주식회사 앱스필 성능 개선 세라믹 중공사 접촉막 모듈
WO2020131496A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
US11376545B2 (en) 2019-04-30 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid cycle adsorbent bed
TWI689345B (zh) * 2019-05-31 2020-04-01 純萃材料股份有限公司 吸附材料模組、氣體過濾結構及氣體過濾面罩
US11465127B2 (en) 2019-07-12 2022-10-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorption based gas separation method
WO2021071755A1 (en) 2019-10-07 2021-04-15 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
EP4045173A1 (en) 2019-10-16 2022-08-24 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Dehydration processes utilizing cationic zeolite rho
US11850566B2 (en) 2020-11-24 2023-12-26 Aircela Inc. Synthetic fuel production system and related techniques
US12059648B2 (en) 2021-02-05 2024-08-13 Ge Infrastructure Technology Llc Carbon dioxide capture system and method of capturing carbon dioxide
WO2022187558A1 (en) 2021-03-03 2022-09-09 Battelle Memorial Institute Mixed matrix membrane with pvdf and mof for co2 capture and preparation thereof
US11738328B2 (en) 2021-04-30 2023-08-29 United States Department Of Energy Single-step synthesis of chemisorption fiber sorbents (CHEFS) for the capture of CO2 and removal of water contaminants
US20220370984A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 ExxonMobil Technology and Engineering Company Polymeric sorbent fiber compositions incorporating metal organic frameworks
US20230011904A1 (en) 2021-07-12 2023-01-12 Decarbontek LLC Porous Solid Amine Adsorbents and Applications
CN113274982B (zh) * 2021-07-19 2021-10-22 北京石墨烯技术研究院有限公司 重金属吸附剂及其制备方法和应用
WO2023107758A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 ExxonMobil Technology and Engineering Company Co2 removal from hydrocarbon containing feed using zeolite itq-55
CN114350417A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 新疆八一钢铁股份有限公司 一种焦炉煤气净化装置
US11918952B2 (en) 2022-05-18 2024-03-05 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cyclical CO2 capture with integrated heat pump
CN115926154B (zh) * 2022-12-30 2023-10-27 徐州天虹银丰纺织有限公司 一种功能性纺织品及纺织面料用聚合物纤维的制备方法
US20240269603A1 (en) 2023-02-08 2024-08-15 Decarbontek LLC Reinforced Adsorbent Fibers and Applications

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3925041A (en) * 1973-12-28 1975-12-09 Union Carbide Corp Thermal swing gas adsorber
US5139668A (en) * 1989-12-27 1992-08-18 Alberta Research Corporation Hollow fiber bundle element
US5820659A (en) * 1994-05-19 1998-10-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges Claude Multicomponent or asymmetric gas separation membranes
US6824592B2 (en) * 2001-04-30 2004-11-30 Battelle Memorial Institute Apparatus for hydrogen separation/purification using rapidly cycled thermal swing sorption
US20070062870A1 (en) * 2005-08-15 2007-03-22 Streamline Capital, Inc. Microfiltration devices

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52115646U (ru) * 1976-03-01 1977-09-02
US4238204A (en) * 1979-06-18 1980-12-09 Monsanto Company Selective adsorption process
JPS5722976Y2 (ru) * 1979-08-27 1982-05-19
US4354859A (en) 1981-08-06 1982-10-19 Union Carbide Corporation Enhanced gas separation by selective adsorption
DE3803693A1 (de) * 1987-03-10 1988-09-22 Akzo Gmbh Mehrlagiger hohlfadenwickelkoerper
JPS63246657A (ja) * 1987-03-31 1988-10-13 Chuichi Hirayama ゲルクロマトグラフイ−カラム
US4960520A (en) * 1989-07-14 1990-10-02 The Regents Of The University Of Minnesota Method of removing organic volatile and semi-volatile contaminants from an aqueous solution
EP0434219B1 (en) * 1989-11-22 1995-02-01 Alberta Research Council Hollow fiber bundle element
US5288304A (en) * 1993-03-30 1994-02-22 The University Of Texas System Composite carbon fluid separation membranes
US5472613A (en) * 1993-04-19 1995-12-05 Envirosep Inc. Removing volatile and non-volatile organic in a thick film equilibrium process and device
US6165253A (en) * 1994-05-23 2000-12-26 New Jersey Institute Of Technology Apparatus for removal of volatile organic compounds from gaseous mixtures
US5693230A (en) * 1996-01-25 1997-12-02 Gas Research Institute Hollow fiber contactor and process
JP3774322B2 (ja) * 1998-06-15 2006-05-10 財団法人川村理化学研究所 表面多孔体の製造方法
DE19845526C5 (de) * 1998-10-02 2016-10-20 Mann+Hummel Innenraumfilter Gmbh & Co. Kg Filtermaterial für fluide Medien sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Filtermaterials
US6284206B1 (en) * 1999-03-22 2001-09-04 International Fuel Cells, Llc Compact selective oxidizer assemblage for a fuel cell power plant
JP2001157809A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Nippon Sanso Corp オゾン吸脱着筒
EP1414548B1 (en) * 2001-06-08 2006-08-23 Donaldson Company, Inc. Adsorption element and methods
JP3917871B2 (ja) * 2002-02-01 2007-05-23 三菱重工業株式会社 ガス吸着エレメント
JP3567154B2 (ja) * 2002-03-04 2004-09-22 フロンティア・ラボ株式会社 試料採取器
US6706092B2 (en) * 2002-04-17 2004-03-16 Alliedsignal Inc. Chemical/Biological decontamination filter
DE10242078A1 (de) * 2002-09-09 2004-03-18 Saxonia Bio Tec Gmbh Faserkassette und modular aufgebautes Kassettensystem
US7341618B2 (en) * 2002-10-24 2008-03-11 Georgia Tech Research Corporation Filters and methods of making and using the same
US20060049102A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Miller Jeffrey T Ionic polymer membranes
US20080011163A1 (en) 2006-07-17 2008-01-17 Mcclain Michael S Sorbent porous polymeric composite materials
JP2008281281A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Japan Exlan Co Ltd 収着モジュールおよびその製造方法
SG10201509532SA (en) 2007-06-27 2015-12-30 Georgia Tech Res Inst Sorbent fiber compositions and methods of temperature swing adsorption
US8658041B2 (en) 2007-06-27 2014-02-25 Georgia Tech Research Corporation Sorbent fiber compositions and methods of using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3925041A (en) * 1973-12-28 1975-12-09 Union Carbide Corp Thermal swing gas adsorber
US5139668A (en) * 1989-12-27 1992-08-18 Alberta Research Corporation Hollow fiber bundle element
US5820659A (en) * 1994-05-19 1998-10-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges Claude Multicomponent or asymmetric gas separation membranes
US6824592B2 (en) * 2001-04-30 2004-11-30 Battelle Memorial Institute Apparatus for hydrogen separation/purification using rapidly cycled thermal swing sorption
US20070062870A1 (en) * 2005-08-15 2007-03-22 Streamline Capital, Inc. Microfiltration devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746856C1 (ru) * 2017-11-10 2021-04-21 Чжуне Чантянь Интернешнал Энджиниринг Ко., Лтд. Адсорбционная колонна с активированным углем, способ очистки отходящего газа и система десульфурации и денитрификации

Also Published As

Publication number Publication date
SG10201509532SA (en) 2015-12-30
US20090025555A1 (en) 2009-01-29
JP5802889B2 (ja) 2015-11-04
AU2008268143B2 (en) 2012-09-20
CA2691549C (en) 2014-10-28
SG182962A1 (en) 2012-08-30
EA201070069A1 (ru) 2010-08-30
US20130036905A1 (en) 2013-02-14
US8133308B2 (en) 2012-03-13
JP2010532710A (ja) 2010-10-14
US20120152117A1 (en) 2012-06-21
CA2691549A1 (en) 2008-12-31
EP2164598A1 (en) 2010-03-24
WO2009003171A1 (en) 2008-12-31
US8257474B2 (en) 2012-09-04
EP2164598A4 (en) 2011-08-24
JP2012228686A (ja) 2012-11-22
US8409332B2 (en) 2013-04-02
JP5557213B2 (ja) 2014-07-23
JP5802890B2 (ja) 2015-11-04
EP2164598B1 (en) 2013-01-02
ES2401744T3 (es) 2013-04-24
AU2008268143A1 (en) 2008-12-31
JP2012210625A (ja) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA017479B1 (ru) Композиция волокна сорбента и способ адсорбции с циклическими колебаниями температуры
Lively et al. Hollow fiber adsorbents for CO2 removal from flue gas
Fu et al. Carbon dioxide capture with zeotype materials
Labreche et al. Post-spinning infusion of poly (ethyleneimine) into polymer/silica hollow fiber sorbents for carbon dioxide capture
Luis et al. Recent developments in membrane-based technologies for CO2 capture
Ze et al. Hollow fiber membrane contactor absorption of CO2 from the flue gas: review and perspective
Lively et al. Hollow fiber adsorbents for CO2 capture: Kinetic sorption performance
RU2472572C2 (ru) Улавливание диоксида углерода(со2) из воздуха
Lee et al. Removal and recovery of compressed CO2 from flue gas by a novel thermal swing chemisorption process
AU2008254961B2 (en) Temperature swing adsorption of CO2 from flue gas utilizing heat from compression
SA111320418B1 (ar) نظام وطريقة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتنحية أيوناته
US10005022B2 (en) Systems and methods for CO2 removal from flue gas by temperature swing absorption
Bhandari et al. Hollow fiber sorbents for desulfurization of natural gas
Lim et al. Membrane-based air dehumidification: A comparative review on membrane contactors, separative membranes and adsorptive membranes
US20190240616A1 (en) Method of extracting components of gas mixtures by pertraction on nanoporous membranes
ITMI20130231A1 (it) Procedimento di separazione di composti gassosi da gas naturale con basse perdite di exergia
Okoro et al. Advances in the use of nanocomposite membranes for carbon capture operations
Shiravi et al. Hollow fiber membrane contactor for CO2 capture: A review of recent progress on membrane materials, operational challenges, scale-up and economics
Song et al. Amine-functionalized MIL-101 (Cr) fibers for direct air capture at cold temperatures using rapid temperature vacuum swing adsorption
Lively Hollow fiber sorbents for post-combustion carbon dioxide capture
Hansa et al. Post Combustion Carbon Dioxide Capture
Maheswari et al. Carbon dioxide capture by facilitated transport membranes: a review
Bora et al. Advanced Functional Membrane for CO2 Capture
Goudarzi et al. Hybrid membranes, liquid/solid, for the enhancement of membrane gas selectivity. The example of ionic liquid membrane
Marino Experimental investigation of the CO2/CH4 gas mixture separation via membrane separation process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU