EA040334B1 - ROTATING SYSTEM FOR MOVING A LAYER WITH MULTIPLE MONOLITHIC LAYERS TO REMOVE CO2 FROM THE ATMOSPHERE - Google Patents

ROTATING SYSTEM FOR MOVING A LAYER WITH MULTIPLE MONOLITHIC LAYERS TO REMOVE CO2 FROM THE ATMOSPHERE Download PDF

Info

Publication number
EA040334B1
EA040334B1 EA201691356 EA040334B1 EA 040334 B1 EA040334 B1 EA 040334B1 EA 201691356 EA201691356 EA 201691356 EA 040334 B1 EA040334 B1 EA 040334B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
chamber
regeneration
sorbent
regeneration chamber
Prior art date
Application number
EA201691356
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Питер Айзенбергер
Original Assignee
Питер Айзенбергер
Чичилниски Грасиела
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 Питер Айзенбергер, Чичилниски Грасиела filed Critical Питер Айзенбергер
Publication of EA040334B1 publication Critical patent/EA040334B1/en

Links

Description

Уровень техникиState of the art

Настоящее изобретение относится к системам и способам удаления парниковых газов из атмосферы и, в частности, к системам и способам удаления диоксида углерода из потока газа, включающего в себя окружающий воздух.The present invention relates to systems and methods for removing greenhouse gases from the atmosphere and, in particular, to systems and methods for removing carbon dioxide from a gas stream including ambient air.

В качестве дальнейшего усовершенствования системы, описанной в совместно рассматриваемой заявке США № 13/098370, поданной 29 апреля 2011 г., представлены подходящая система и способ, которые, как признано в настоящее время, можно использовать в более широком диапазоне применений, чем диапазон, описанный в более ранней заявке, особенно в случае ее дополнительной модификации. Описание упомянутой совместно рассматриваемой заявки включено в настоящий документ путем ссылки в полном объеме и в модифицированном виде с помощью нового, представленного здесь описания.As a further improvement on the system described in co-pending US Application No. 13/098370, filed April 29, 2011, a suitable system and method is provided that is now recognized to be usable in a wider range of applications than the range described in an earlier application, especially in the case of its additional modification. The description of said co-pending application is incorporated herein by reference in its entirety and as modified by the new description provided herein.

В настоящее время много внимания сфокусировано на достижении трех связанных с энергией и отчасти конфликтующих между собой целей:A lot of attention is currently focused on achieving three energy-related and somewhat conflicting goals:

1) обеспечение доступной энергии для экономического развития;1) providing affordable energy for economic development;

2) достижение энергетической безопасности; и2) achieving energy security; And

3) предотвращение деструктивного изменения климата, обусловленного глобальным потеплением.3) prevention of destructive climate change caused by global warming.

Однако не существует осуществимого на практике способа избежать применения ископаемых видов топлива в течение оставшейся части настоящего столетия, если мы хотим иметь энергию, необходимую для экономического процветания, и предотвращать дефициты энергии, которые могли бы привести к конфликту.However, there is no practical way to avoid the use of fossil fuels for the rest of this century if we are to have the energy needed for economic prosperity and prevent energy shortages that could lead to conflict.

Учеными больше не оспаривается тот факт, что повышение количества так называемых парниковых газов типа диоксида углерода (метан и водяные пары представляют собой другие наиболее важные парниковые газы) будет повышать среднюю температуру на планете.It is no longer disputed by scientists that an increase in so-called greenhouse gases such as carbon dioxide (methane and water vapor are the other most important greenhouse gases) will increase the average temperature of the planet.

Также очевидно, что не существует решения, которое всего лишь уменьшает продолжающийся вклад человека в эмиссии диоксида углерода и при этом способно успешно устранять риск изменения климата. Также необходимо удаление дополнительного CO2 из атмосферы. Что касается извлечения воздуха и возможности повышать или снижать количество диоксида углерода в атмосфере, с их помощью в принципе можно компенсировать ущерб от других парниковых газов типа метана (одновременно встречается в природе и образуется в результате деятельности человека), которые могут повышать свои концентрации и вызывать изменение климата.It is also clear that there is no solution that merely reduces the ongoing human contribution to carbon dioxide emissions and that can successfully address the risk of climate change. It is also necessary to remove additional CO 2 from the atmosphere. With regard to air extraction and the ability to increase or decrease the amount of carbon dioxide in the atmosphere, they can in principle offset the damage from other greenhouse gases such as methane (simultaneously occurring in nature and produced by human activities), which can increase their concentrations and cause changes climate.

Вплоть до недавних изобретений автора настоящего изобретения среди экспертов в данной области обычно было принято считать, что из-за низкой концентрации этого соединения в атмосфере экономически нецелесообразно поглощать диоксид углерода непосредственно из атмосферы для того, чтобы, по меньшей мере, замедлить повышение содержания так называемых парниковых газов в атмосфере. Впоследствии в более ранних, одновременно находящихся на рассмотрении заявках того же заявителя, были приведены факты практического и эффективного осуществления таких сокращений CO2 в конкретных условиях.Up until the present inventor's recent inventions, it was generally accepted among experts in the art that, due to the low concentration of this compound in the atmosphere, it was not economically feasible to absorb carbon dioxide directly from the atmosphere in order to at least slow the rise in so-called greenhouse gases. gases in the atmosphere. Subsequently, earlier, concurrently pending applications by the same Applicant have shown practical and effective implementation of such CO2 reductions under specific conditions.

Было показано, что в условиях окружающей среды CO2 можно эффективно извлекать из воздуха в условиях окружающей среды с применением подходящей системы с регенерируемым сорбентом и способа низкотемпературного извлечения (CO2) или регенерации, и что такой способ можно распространить на удаление CO2 из смеси отходящих газов, смешанных со значительным количеством окружающего воздуха, с возможностью не только удаления CO2 из топочного газа, но и удаления дополнительного CO2 из атмосферы для достижения абсолютного сокращения CO2 в атмосфере при более низких затратах и с более высокой эффективностью.It has been shown that, at ambient conditions, CO2 can be efficiently removed from the air at ambient conditions using a suitable regenerated sorbent system and a low temperature (CO 2 ) recovery or regeneration method, and that such a method can be extended to remove CO2 from an exhaust gas mixture, mixed with a significant amount of ambient air, with the ability not only to remove CO 2 from the flue gas, but also to remove additional CO 2 from the atmosphere to achieve an absolute reduction in CO 2 in the atmosphere at lower cost and with higher efficiency.

Сущность настоящего изобретенияThe essence of the present invention

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает новые и полезные системы и способы удаления диоксида углерода из массы воздуха, содержащего большое количество диоксида углерода, с более высокими эффективностями и при более низких общих затратах, включая более низкие капитальные затраты (САРЕХ) и более низкие эксплуатационные затраты (ОРЕХ).The present invention further provides new and useful systems and methods for removing carbon dioxide from a mass of carbon dioxide-laden air with higher efficiencies and lower overall costs, including lower capital cost (CAPEX) and lower operating cost (OPEX) .

В соответствии с настоящим изобретением были разработаны новый способ и система, в которой используются узлы множества монолитов или слоев, которые объединены с одной камерой регенерации в отношении, зависящем от отношения скорости адсорбции к скорости регенерации сорбента. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения монолиты закреплены на замкнутом ленточном направляющем устройстве, предпочтительно образующем замкнутую кривую; на основе которого монолиты один за другим вращаются по направляющему устройству, подвергаясь при этом воздействию движущегося потока окружающего воздуха или смеси газов с большой долей окружающего воздуха. В одном месте направляющего устройства вращение прекращается, и один из монолитов перемещается в герметизируемую камеру для обработки с целью высвобождения CO2 из сорбента для регенерации сорбента. После регенерации сорбента монолиты продолжают вращаться по направляющему устройству, пока следующий монолит не займет положение, соответствующее входу в камеру регенерации, после чего вращение всех монолитов прекращается.In accordance with the present invention, a novel method and system has been developed that uses assemblies of multiple monoliths or layers that are combined with a single regeneration chamber in a ratio dependent on the ratio of adsorption rate to sorbent regeneration rate. In preferred embodiments of the invention, the monoliths are fixed on a closed tape guide device, preferably forming a closed curve; on the basis of which the monoliths rotate one by one along the guide device, while being exposed to a moving flow of ambient air or a mixture of gases with a large proportion of ambient air. At one point in the guide, rotation stops and one of the monoliths moves into a sealed treatment chamber to release CO2 from the sorbent to regenerate the sorbent. After regeneration of the sorbent, the monoliths continue to rotate along the guide until the next monolith takes a position corresponding to the entrance to the regeneration chamber, after which the rotation of all monoliths stops.

Каждый монолит образован из пористой подложки, содержащей на своих поверхностях аминосодержащие участки, адсорбирующие диоксид углерода, предпочтительно с высоким относительным со- 1 040334 держанием первичных аминов. Поскольку монолиты движутся по направляющему устройству, они адсорбируют CO2 из движущихся газовых потоков, пока каждый из монолитов не дойдет до герметично закрывающейся камеры. После того, как монолит окажется герметично закрытым в камере, сорбент подвергается обработке, чтобы заставить CO2 выделяться из сорбента, при этом происходит регенерация сорбента. Выделенный CO2 удаляется из камеры и улавливается. Затем монолит с регенерированным сорбентом выводится из герметизируемой камеры и перемещается по направляющему устройству вместе с другим монолитом, при этом снова адсорбируя CO2, пока следующий монолит не повернется в положение, из которого он переместится в камеру регенерации. В месте выделения CO2/регенерации монолит может перемещаться в камеру, расположенную выше или ниже уровня направляющего устройства на уровне грунта, или камера может быть расположена таким образом, чтобы монолит перемещался в камеру, находящуюся на том же самом уровне грунта, что и направляющее устройство, образующее уплотнение с монолитом. Несколько упомянутых альтернатив дополнительно описаны ниже и изображены графически на сопровождающих чертежах.Each monolith is formed from a porous substrate containing on its surfaces amine-containing sites that adsorb carbon dioxide, preferably with a high relative content of primary amines. As the monoliths move along the guide, they adsorb CO2 from the moving gas streams until each of the monoliths reaches a hermetically sealed chamber. After the monolith is hermetically sealed in the chamber, the sorbent is processed to cause CO2 to be released from the sorbent, and the sorbent is regenerated. The released CO2 is removed from the chamber and captured. Then the regenerated sorbent monolith is removed from the sealed chamber and moves along the guide device along with another monolith, while again adsorbing CO 2 until the next monolith turns into a position from which it moves into the regeneration chamber. At the CO 2 release/regeneration site, the monolith may be moved to a chamber located above or below the guide at ground level, or the chamber may be positioned so that the monolith is moved to a chamber at the same ground level as the guide. forming a seal with the monolith. Several alternatives mentioned are further described below and shown graphically in the accompanying drawings.

В тех примерах, где камера регенерации находится ниже или выше уровня грунта, система должна включать в себя подсистему для подъема или опускания монолита. В тех системах, где камера регенерации находится на уровне грунта и на одном уровне с направляющими устройствами, потребуется более сложное уплотнительное устройство, обеспечивающее уплотнение вдоль сторон, а также вдоль верхних и/или нижних поверхностей.In those instances where the recovery chamber is below or above ground level, the system would include a subsystem for raising or lowering the monolith. In systems where the recovery chamber is at ground level and flush with the guides, a more sophisticated sealing device will be required to seal along the sides and along the top and/or bottom surfaces.

Способ адсорбции и удаления CO2.CO2 adsorption and removal method.

Основная идея данного способа состоит в том, что CO2 адсорбируется из атмосферы при прохождении воздуха или смеси воздуха и отходящего газа через слой сорбента, предпочтительно в условиях окружающей среды или в условиях, близких к условиям окружающей среды. После того, как CO2 адсорбирован сорбентом, CO2 должен собираться, а сорбент подвергаться регенерации. Последнюю стадию осуществляют путем нагревания сорбента паром в камере с герметизированным отделением для высвобождения CO2 и регенерации сорбента. CO2 собирают из камеры и затем сорбент годится для повторной адсорбции CO2 из атмосферы. Только одно важное ограничение способа состоит в том, что сорбент может подвергаться деактивации, если он находится на воздухе при слишком высокой температуре. Поэтому сорбент можно подвергать охлаждению перед тем, как монолит покинет камеру и вернется в воздушный поток.The basic idea of this method is that CO2 is adsorbed from the atmosphere by passing air or a mixture of air and exhaust gas through the sorbent bed, preferably at or near ambient conditions. After the CO2 has been adsorbed by the sorbent, the CO2 must be collected and the sorbent regenerated. The last step is carried out by heating the sorbent with steam in a pressurized chamber to release CO2 and regenerate the sorbent. CO2 is collected from the chamber and then the sorbent is suitable for re-adsorption of CO2 from the atmosphere. Only one important limitation of the method is that the sorbent can be deactivated if it is exposed to air at too high a temperature. Therefore, the sorbent may be subjected to cooling before the monolith leaves the chamber and returns to the air stream.

Обычно для адсорбции CO2 из окружающего воздуха требуется более длительное время, чем для высвобождения CO2 на стадии регенерации. С существующим в настоящее время поколением сорбентов такое различие потребует периода адсорбции, при котором в случае обработки окружающего воздуха длительность стадии адсорбции приблизительно в десять раз превышает период, необходимый для высвобождения CO2 и регенерации сорбента. Поэтому система с десятью монолитами и одним блоком регенерации была выбрана в качестве действующей основы для конкретной вращающейся системы. Если эксплуатационные качества сорбента будут улучшаться с течением времени, такое отношение времени адсорбции к времени десорбции и, следовательно, число монолитов, необходимое в системе, должно уменьшаться. В частности, если применяется вариант сорбента с более высокой загрузкой, целесообразным могло бы быть время адсорбции, равное одному часу, поэтому в таком случае потребуется одна камера регенерации для обслуживания только пяти монолитов. Кроме того, относительные времена обработки будут варьироваться в зависимости от концентрации CO2 в смеси газов, подвергаемой обработке, таким образом, что более высокое содержание CO2 будет соответствовать более короткому времени адсорбции относительно времени регенерации, например, при смешивании отходящего потока, образующегося при сжигании (топочного газа), с окружающим воздухом с помощью газосмесительного устройства.Generally, the adsorption of CO 2 from the ambient air takes longer than the release of CO 2 during the regeneration step. With the current generation of sorbents, this difference would require an adsorption period in which, in the case of ambient air treatment, the duration of the adsorption stage is approximately ten times longer than the period required to release CO2 and regenerate the sorbent. Therefore, a system with ten monoliths and one regeneration unit was chosen as the operating basis for a particular rotating system. If the performance of the sorbent is to improve over time, this ratio of adsorption time to desorption time, and hence the number of monoliths needed in the system, should decrease. In particular, if a higher loading variant of the sorbent is used, an adsorption time of one hour could be appropriate, so one regeneration chamber would then be required to serve only five monoliths. In addition, the relative treatment times will vary depending on the concentration of CO 2 in the gas mixture being treated, such that a higher CO 2 content will correspond to a shorter adsorption time relative to the regeneration time, for example when mixing an effluent from combustion (flue gas), with ambient air using a gas mixing device.

Химическая и физическая активность монолитов, как во время цикла адсорбции, так и во время цикла регенерации в герметично закрытой камере, по существу, аналогична активности, описанной в более ранних совместно рассматриваемых заявках № 13/886207 и 13/925679. Описания таких совместно рассматриваемых заявок включены в данный документ путем ссылки в полном объеме в модифицированном виде с помощью нового, представленного здесь описания. В системе согласно настоящему изобретению каждая вращающаяся система обеспечена одной герметично закрывающейся камерой регенерации для каждой группы вращающихся монолитов, причем число монолитов зависит от относительных периодов времени достижения желаемой адсорбции и желаемой регенерации. Кроме того, было обнаружено, что более высокие эффективности и более низкие затраты достигаются с помощью размещения в пространстве и срабатывания по времени двух вращающихся систем в подходящем взаимном соотношении, обеспечивающем взаимодействие камер регенерации двух вращающихся систем с монолитами таким образом, чтобы каждая камера предварительно нагревалась с помощью тепла, остающегося в другой камере в результате регенерации в другой камере; это также способствует эффективному охлаждению регенерированного монолита перед тем, как он вернется в свой цикл адсорбции на вращающемся направляющем устройстве.The chemical and physical activity of the monoliths, both during the adsorption cycle and during the regeneration cycle in a hermetically sealed chamber, is essentially similar to the activity described in earlier co-pending applications No. 13/886207 and 13/925679. The descriptions of such co-pending applications are incorporated herein by reference in their entirety, as modified by the new description provided herein. In the system according to the present invention, each rotating system is provided with one hermetically sealed regeneration chamber for each group of rotating monoliths, the number of monoliths depending on the relative time periods to achieve the desired adsorption and the desired regeneration. In addition, it has been found that higher efficiencies and lower costs are achieved by arranging in space and temporally the two rotating systems in a suitable mutual relationship, ensuring that the regeneration chambers of the two rotating systems interact with the monoliths so that each chamber is preheated with using the heat remaining in the other chamber as a result of regeneration in the other chamber; it also allows the regenerated monolith to be efficiently cooled before it returns to its adsorption cycle on the rotating guide.

Согласно настоящему изобретению такое взаимодействие между камерами регенерации обеспечивают путем снижения давления в первой камере системы для того, чтобы пар и вода, остающиеся в первой камере, испарялись после высвобождения CO2, и система охлаждалась до температуры конденсацииAccording to the present invention, such interaction between the regeneration chambers is achieved by reducing the pressure in the first chamber of the system so that the steam and water remaining in the first chamber evaporate after the release of CO 2 and the system is cooled to the dew point

- 2 040334 пара при более низком парциальном давлении пара. Кроме того, как описано ниже, тепло, высвобождаемое в таком процессе, применяют для предварительного нагрева второго слоя сорбента и таким образом приблизительно на 50% обеспечивают вторичное использование удельной теплоты при благоприятном влиянии на использование энергии и воды. Такую концепцию можно применять, даже если используют устойчивый к воздействию кислорода сорбент. Чувствительность сорбента к деактивации под действием кислорода при более высоких температурах следует учитывать во время процесса усовершенствования и ожидается, что эксплуатационные качества сорбента будут улучшаться с течением времени.- 2 040334 steam at a lower partial vapor pressure. In addition, as described below, the heat released in such a process is used to preheat the second layer of sorbent and thus provide approximately 50% specific heat recovery with a beneficial effect on energy and water use. This concept can be applied even if an oxygen-resistant sorbent is used. The susceptibility of the sorbent to deactivation by oxygen at higher temperatures should be considered during the development process and sorbent performance is expected to improve over time.

Как обсуждалось выше, слой сорбента предпочтительно охлаждают перед тем, как подвергать его воздействию воздуха, чтобы избежать деактивации сорбента кислородом воздуха. Такое охлаждение обеспечивают путем снижения давления в системе и при этом снижения температуры конденсации пара. Это, как было показано, обеспечивает эффективное устранение деактивации сорбента, поскольку снижает температуру системы. При этом образуется значительное количество энергии, выводимой из слоя, который охлаждается во время стадии снижения давления. Вновь поступающий слой, который завершил свою стадию адсорбции CO2, подвергают нагреванию для высвобождения CO2 и регенерации сорбента. Упомянутое тепло можно обеспечивать исключительно за счет пара атмосферного давления, однако это связано с дополнительными эксплуатационными затратами. Чтобы минимизировать такие эксплуатационные затраты, была разработана концепция двухкамерной конструкции. При такой концепции тепло, которое выводится из камеры, подвергаемой охлаждению путем снижения давления в системе и тем самым путем снижения температуры конденсации пара, применяют для частичного предварительного нагрева второй камеры, содержащей слой, в котором завершилась адсорбция CO2 из воздуха, и который подвергается нагреванию, чтобы начать стадию удаления CO2 и регенерации сорбента. Таким образом, благодаря применению тепла, полученного при охлаждении первой камеры, для повышения температуры второй камеры расход пара уменьшается. Остальную тепловую нагрузку для второй камеры обеспечивают путем добавления пара, предпочтительно атмосферного давления. Такой процесс повторяется в каждой из двух камер в отношении других вращающихся монолитов, при этом повышается термический коэффициент полезного действия системы.As discussed above, the sorbent bed is preferably cooled before being exposed to air to avoid deactivation of the sorbent by atmospheric oxygen. Such cooling is provided by reducing the pressure in the system and thus lowering the temperature of the condensation of the steam. This has been shown to effectively eliminate sorbent deactivation by lowering the temperature of the system. This creates a significant amount of energy removed from the layer, which is cooled during the stage of depressurization. The incoming bed, which has completed its CO2 adsorption step, is subjected to heating to release CO2 and regenerate the sorbent. Said heat can be provided solely by atmospheric pressure steam, however, this is associated with additional operating costs. To minimize such operating costs, the concept of a two-chamber design was developed. With this concept, the heat which is removed from the chamber subjected to cooling by lowering the pressure in the system and thereby lowering the condensation temperature of the vapor is used to partially preheat the second chamber containing the layer in which the adsorption of CO 2 from the air has been completed and which is heated to start the CO2 removal and sorbent regeneration step. Thus, by using the heat obtained from cooling the first chamber to raise the temperature of the second chamber, the steam flow rate is reduced. The rest of the heat load for the second chamber is provided by the addition of steam, preferably atmospheric pressure. This process is repeated in each of the two chambers for the other rotating monoliths, increasing the thermal efficiency of the system.

Эти и другие признаки настоящего изобретения описаны в следующем подробном описании и сопровождающих чертежах или станут очевидными из следующего подробного описания и сопровождающих чертежей.These and other features of the present invention are described in the following detailed description and accompanying drawings or will become apparent from the following detailed description and accompanying drawings.

Краткое описание фигур и иллюстрацийBrief description of figures and illustrations

На фиг. 1 представлен схематичный вид сверху пары взаимосвязанных вращающихся систем с множеством монолитов для удаления диоксида углерода из атмосферы согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 1 is a schematic plan view of a pair of interlocking multi-monolith rotary systems for removing carbon dioxide from the atmosphere, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

На фиг. 2 представлен схематичный вид вертикального разреза вращающейся системы с множеством монолитов, показанной на фиг. 1, для удаления диоксида углерода из атмосферы согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of the multi-monolith rotating system shown in FIG. 1 to remove carbon dioxide from the atmosphere according to an exemplary embodiment of the present invention.

На фиг. 3 представлен схематичный вид сверху альтернативной пары взаимосвязанных вращающихся систем с множеством монолитов для удаления диоксида углерода из атмосферы согласно еще одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 3 is a schematic top view of an alternative pair of interlocking multi-monolith rotating systems for removing carbon dioxide from the atmosphere, in accordance with yet another illustrative embodiment of the present invention.

На фиг. 4 представлен схематичный вид вертикального разреза вращающейся системы с множеством монолитов, показанной на фиг. 3, для удаления диоксида углерода из атмосферы согласно данному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of the multi-monolith rotating system shown in FIG. 3 to remove carbon dioxide from the atmosphere according to this exemplary embodiment of the present invention.

На фиг. 5 и 5А-5Н представлены схематичные иллюстрации выносного вертикального варианта пары камер регенерации для удаления диоксида углерода из монолитного носителя, показанного на фиг. 14, с использованием системы для вертикального перемещения или подъемного устройства для перемещения монолита между уровнем вращающегося направляющего устройства из положения высшего (самого длительного) контакта с воздухом (где перемещение воздуха осуществляется с помощью механической газодувки) и положением по вертикали выносной камеры регенерации.In FIG. 5 and 5A-5H are schematic illustrations of a remote vertical embodiment of a pair of regeneration chambers for removing carbon dioxide from the carrier monolith shown in FIG. 14 using a vertical movement system or a lifting device to move the monolith between the level of the rotary guide from the highest (longest) air contact position (where the air is moved by a mechanical blower) and the vertical position of the regeneration chamber.

На фиг. 6 представлен вид сверху (схематичная вертикальная проекция) камер регенерации и монолитов на соседних системах с монолитами, показывающий схему размещения системы трубопроводов для каждой камеры и между камерами.In FIG. 6 is a plan view (schematic elevational view) of regeneration chambers and monoliths on adjacent monolith systems, showing the layout of the piping system for each chamber and between the chambers.

На фиг. 7А и 7В представлены схематичные виды вертикального разреза, показывающие вентиляторы, которые являются стационарными, и вентиляторы, которые вращаются вместе с каждым монолитом, соответственно.In FIG. 7A and 7B are schematic vertical sectional views showing fans that are stationary and fans that rotate with each monolith, respectively.

На фиг. 8А представлен схематичный вертикальный вид сбоку конструкции из канальных вытяжных вентиляторов двойного действия и газосборников, показанной на фиг. 7А, 7В.In FIG. 8A is a schematic vertical side view of the double acting ducted exhaust fans and gas collectors of FIG. 7A, 7B.

На фиг. 8В представлен схематичный вертикальный вид спереди конструкции из канальных вытяжных вентиляторов двойного действия и газосборников, показанной на фиг. 7А, 7В.In FIG. 8B is a schematic vertical front view of the double acting ducted exhaust fans and gas collectors of FIG. 7A, 7B.

На фиг. 9 представлен схематичный вид вертикального разреза вдоль линий 9-9, показанных на фиг. 8В, конструкции из канальных вытяжных вентиляторов двойного действия и газосборников.In FIG. 9 is a schematic vertical sectional view along lines 9-9 of FIG. 8B, constructions of double-acting ducted exhaust fans and gas collectors.

На фиг. 10 представлена конструкция систем уплотнений монолитов, где углы и размеры увеличены с целью пояснения.In FIG. 10 shows the design of monolithic sealing systems, where the angles and dimensions are enlarged for the purpose of explanation.

- 3 040334- 3 040334

На фиг. 11 представлен схематичный вид сверху взаимосвязанной пары вращающихся систем со множеством монолитов для удаления диоксида углерода из атмосферы согласно еще одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 11 is a schematic plan view of an interconnected pair of multi-monolith rotating systems for removing carbon dioxide from the atmosphere, in accordance with yet another illustrative embodiment of the present invention.

На фиг. 12 представлен схематичный вид вертикального разреза вдоль линий 11-11, показанных на фиг. 11, взаимосвязанной пары вращающихся систем со множеством монолитов для удаления диоксида углерода из атмосферы.In FIG. 12 is a schematic vertical sectional view along lines 11-11 of FIG. 11, an interconnected pair of rotating systems with multiple monoliths to remove carbon dioxide from the atmosphere.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Принципиальная конструкция системы для осуществления таких операций показана на фиг. 1 и 2. Небольшое видоизменение концепции показано на фиг. 3 и 4. Общая принципиальная конструкция обсуждалась выше, и подробное обсуждение эксплуатации и вспомогательного оборудования, которое потребуется, приводится далее.The principal design of the system for carrying out such operations is shown in Fig. 1 and 2. A slight modification of the concept is shown in FIG. 3 and 4. The general basic design has been discussed above and a detailed discussion of the operation and ancillary equipment that will be required is given below.

При таком варианте осуществления изобретения имеется десять монолитов, расположенных по десятигранной схеме размещения, которые расположены на кольцеобразном направляющем устройстве. Имеется два кольцеобразных/десятигранных узла, связанных с каждым блоком обработки, и они взаимодействуют друг с другом (см. фиг. 1-4). Воздух проходит через монолиты с помощью вытяжных вентиляторов, расположенных с внутренних сторон монолитов. В одном месте монолиты занимают положение рядом с одной герметизируемой камерой, в которую затем входит каждый монолит, как показано, путем вертикального выведения слоя из направляющего устройства для обработки (т.е. в камеру, где монолиты нагреваются до температуры не более 130°C, и более предпочтительно не выше 120°C, предпочтительно с помощью точно нагретого пара для высвобождения CO2 из сорбента и регенерации сорбента). Альтернативно камера может находиться на уровне грунта. При таком варианте осуществления изобретения время адсорбции при адсорбции CO2 монолитом в десять раз больше, чем время регенерации сорбента.In this embodiment of the invention, there are ten monoliths arranged in a decahedral arrangement, which are located on an annular guide device. There are two annular/decahedral nodes associated with each processing unit, and they interact with each other (see Fig. 1-4). The air passes through the monoliths with the help of exhaust fans located on the inner sides of the monoliths. At one point, the monoliths are positioned adjacent to a single sealed chamber, into which each monolith then enters, as shown by vertically withdrawing the layer from the processing guide (i.e., into a chamber where the monoliths are heated to a temperature of no more than 130°C, and more preferably not higher than 120°C, preferably with precisely heated steam to release CO 2 from the sorbent and regenerate the sorbent). Alternatively, the chamber may be at ground level. With this embodiment of the invention, the adsorption time for CO2 adsorption by the monolith is ten times longer than the sorbent regeneration time.

Следует понимать, что, хотя применение пористых монолитов является предпочтительным, целесообразно применение вместо монолита неподвижных слоев из пористого материала в виде частиц или пористого гранулированного материала, закрепленного на опорной раме. В обоих случаях пористая подложка служит носителем для аминосодержащего сорбента CO2, если слой обладает той же самой удельной поверхностью, что и монолитный носитель адсорбента.It should be understood that while the use of porous monoliths is preferred, it is advantageous to use, instead of a monolith, fixed layers of porous particulate or porous granular material mounted on a support frame. In both cases, the porous support serves as a carrier for the amine-containing CO 2 sorbent if the layer has the same specific surface area as the monolithic adsorbent carrier.

Требования к инженерно-техническому оборудованию.Requirements for engineering and technical equipment.

На фиг. 1-4, 11 и 12 показаны основные концепции функционирования системы. Имеется десять монолитов 21, 22, расположенных в каждом узле по десятигранной схеме размещения, которые подвижно закреплены на кольцеобразных направляющих устройствах 31, 33. Имеется два кольцеобразных/десятигранных узла А, В, связанных с каждым блоком обработки, и они взаимодействуют друг с другом. Воздух проходит через каждый из монолитов 21, 22 с помощью вытяжных вентиляторов 23, 26, расположенных радиально внутри каждого из десятигранных узлов, вызывающих отток воздуха от внутренней периферийной поверхности каждого монолита и вверх из системы. В одном месте вдоль направляющего устройства 31, 33 монолиты 21, 22 оказываются рядом с герметизируемой камерой регенерации 25, 27, в которую монолиты 22, 22 помещаются для обработки с целью регенерации после завершения одного круга вращения по направляющему устройству.In FIG. 1-4, 11 and 12 show the basic concepts of the system operation. There are ten monoliths 21, 22 located in each node in a ten-sided layout, which are movably fixed on the annular guide devices 31, 33. There are two annular/decahedral nodes A, B associated with each processing unit, and they interact with each other. Air is passed through each of the monoliths 21, 22 by means of exhaust fans 23, 26 positioned radially within each of the ten-sided assemblies causing air to flow away from the inner peripheral surface of each monolith and upwards out of the system. At one point along the guide 31, 33, the monoliths 21, 22 are adjacent to the sealed regeneration chamber 25, 27, in which the monoliths 22, 22 are placed for regeneration processing after completing one rotation around the guide.

Таким образом, как показано на фиг. 1 и 2, первый слой 21 поворачивается в положение под камерой регенерации 25 и затем перемещается вертикально вверх в камеру 25 для обработки; или если камера 27 расположена ниже уровня грунта (фиг. 4), слой 22 затем перемещается вертикально вниз в камеру 127 для обработки; или если камера для обработки расположена на уровне грунта, узел поворачивается, выводя при этом слой 21, 22 из камеры 27 таким образом, чтобы слой 21, 22 занял такое положение, когда перемещение всех монолитов по направляющему устройству прекращается. После регенерации слоя 21 он снова возвращается на направляющее устройство, и узел для переноса слоев, поворачивается таким образом, чтобы следующий слой 21-2, 22-2 оказался в упомянутом положении. Затем слой 2 перемещается в камеру для обработки и затем возвращается на кольцо. Такой процесс повторяется многократно. Два кольцеобразных узла функционируют вместе, хотя монолиты каждого десятигранника, как объясняется ниже, входят и выходят из своих камер в немного разное время, обеспечивая теплопередачу, например, между камерой 25 и камерой 27, когда регенерация в одной из них завершается, для обеспечения предварительного нагрева другой камеры. Это экономит тепло вначале регенерации и уменьшает затраты на охлаждение слоя после регенерации.Thus, as shown in FIG. 1 and 2, the first layer 21 rotates to a position below the recovery chamber 25 and then moves vertically upward into the treatment chamber 25; or if chamber 27 is located below ground (FIG. 4), layer 22 then moves vertically downwards into chamber 127 for treatment; or if the treatment chamber is located at ground level, the assembly is rotated, thereby removing the layer 21, 22 from the chamber 27 so that the layer 21, 22 is in such a position that the movement of all monoliths along the guide device stops. After the layer 21 has been regenerated, it returns to the guide again and the layer transfer unit is rotated so that the next layer 21-2, 22-2 is in the said position. Layer 2 then moves into the processing chamber and then returns to the ring. This process is repeated many times. The two annular assemblies function together, although the monoliths of each decahedron, as explained below, enter and leave their chambers at slightly different times, providing heat transfer between, for example, chamber 25 and chamber 27 when regeneration in one of them is completed to provide preheating. another camera. This saves heat at the beginning of regeneration and reduces the cost of cooling the bed after regeneration.

Представлено три места размещения камер регенерации 25, 27. На фиг. 1 и 2 камеры регенерации 25, 27 размещены выше вращающихся узлов для переноса слоев (на уровне условного грунта), и монолиты поднимаются вертикально в камеры регенерации. Единственная находящаяся наверху конструкция представляет собой конструкцию, необходимую для камер, расположенных выше вращающихся монолитов на консольной конструкции.Three locations for regeneration chambers 25, 27 are shown. FIG. 1 and 2 regeneration chambers 25, 27 are located above the rotating units for transferring layers (at the level of the conditional soil), and the monoliths rise vertically into the regeneration chambers. The only overhead structure is the structure needed for the chambers located above the rotating monoliths on the cantilever structure.

На фиг. 3 и 4 камеры 125, 127 расположены ниже уровня грунта и под вращающимися узлами для переноса слоев. Камеры могут быть расположены в отдельном углублении с соответствующим доступом для профилактического осмотра и технологическим трубопроводом. Слои перемещаются в камеры вертикально вниз.In FIG. 3 and 4, chambers 125, 127 are located below ground level and below the rotating units for transferring layers. The chambers may be located in a separate recess with appropriate access for preventive inspection and process piping. Layers are moved vertically down into the chambers.

На фиг. 11 и 12 камеры регенерации 321, 327 расположены на уровне грунта вместе с вращающи- 4 040334 мися узлами для переноса слоев. Камеры могут быть расположены с соответствующим доступом для профилактического осмотра и технологическим трубопроводом также на уровне грунта. Подходящие контактирующие друг с другом уплотнительные поверхности могут быть расположены на камере и на каждом слое для того, чтобы слой поворачивался в положение в камере, причем камера 322, 327 герметизировалась.In FIG. 11 and 12, regeneration chambers 321, 327 are located at ground level, along with rotating units for layer transfer. The chambers can be located with appropriate access for preventive inspection and process piping also at ground level. Suitable sealing surfaces in contact with each other can be located on the chamber and on each layer in order for the layer to rotate into position in the chamber, and the chamber 322, 327 is sealed.

Во всех случаях вспомогательное оборудование (такое как насосы, системы регулирования и т.д.) предпочтительно может быть расположено на уровне грунта в пределах замкнутого контура направляющего устройства, на котором закреплены вращающиеся узлы 29, 39 для переноса слоев. В некоторых ситуациях, в частности, камеры регенерации могут быть расположены на разных уровнях без отступления от концепции настоящего изобретения.In all cases, auxiliary equipment (such as pumps, control systems, etc.) can preferably be located at ground level within the closed loop of the guiding device, on which the rotary units 29, 39 for transferring the layers are fixed. In some situations, in particular, the regeneration chambers can be located at different levels without departing from the concept of the present invention.

Такие конструкции по сравнению с установкой, ранее описанной в уровне технике, могут: минимизировать металлоконструкции;Such designs, compared with the installation previously described in the prior art, can: minimize metal structures;

размещать все наиболее важное оборудование на уровне грунта за исключением камер регенерации, которые функционируют только в качестве резервуаров с защитной оболочкой;locate all critical equipment at ground level, with the exception of recovery chambers, which function only as containment tanks;

гарантировать, что отсутствует препятствие для потока воздуха к монолитам, если камеры расположены на разных уровнях относительно направляющего устройства;ensure that there is no obstruction to the air flow to the monoliths if the chambers are located at different levels relative to the guiding device;

требовать только одного устройства для перемещения монолитов по вертикали или отсутствия такого устройства для введения в одну камеру каждой группы, например, из 10 монолитов;require only one device to move the monoliths vertically, or the absence of such a device for introduction into one chamber of each group, for example, of 10 monoliths;

минимизировать или исключить время, необходимое для перемещений слоев в камеру и из камеры, особенно если камеры находятся на уровне грунта;minimize or eliminate the time required to move layers in and out of the chamber, especially if the chambers are at ground level;

обеспечить нахождение всех трубопроводов в фиксированных положениях; и обеспечить две камеры регенерации смежно друг с другом с минимальным зазором между ними, чтобы обеспечить теплообмен, желательный для повышенной эффективности.ensure that all pipelines are in fixed positions; and to provide two regeneration chambers adjacent to each other with a minimum gap between them to provide heat exchange, desirable for increased efficiency.

Механические операции с необходимыми механизмами и производительностью, которые потребуются, включают в себя:Mechanical operations with the necessary mechanisms and performance that will be required include:

вращение двух комплектов узлов для переноса слоев по кольцеобразному направляющему устройству на опорном устройстве;rotating two sets of layer transfer units along an annular guiding device on the support device;

точное расположение элементов для точной локализации положения, где монолиты должны останавливаться с возможностью обеспечить свободное движение монолитов в камеру регенерации и из камеры регенерации;precise positioning of elements for precise localization of the position where the monoliths should stop with the ability to ensure the free movement of the monoliths into the regeneration chamber and out of the regeneration chamber;

удаление слоя из узла для переноса слоев на направляющем устройстве, введение слоя в камеру регенерации, удаление слоя из камеры регенерации и повторное введение слоя в его положение на узле направляющего устройства. Все упомянутые перемещения происходят в вертикальном направлении или, альтернативно, в рамках горизонтального вращательного движения по направляющему устройству. Монолиты и камеры регенерации сконструированы таким образом, чтобы в случае вертикально перемещающихся монолитов присутствовало воздухонепроницаемое уплотнение между верхней или нижней частью каждого монолита и опорным устройством камеры. Примеры некоторых принципиальных конструкций таких уплотнений показаны на фиг. 10.removing the layer from the layer transfer assembly on the guide, introducing the layer into the recovery chamber, removing the layer from the recovery chamber, and reintroducing the layer to its position on the guide assembly. All said movements take place in the vertical direction or, alternatively, within the framework of a horizontal rotational movement along the guiding device. The monoliths and regeneration chambers are designed so that, in the case of vertically moving monoliths, an airtight seal is present between the top or bottom of each monolith and the chamber support device. Examples of some of the principal designs of such seals are shown in Figs. 10.

Во всех случаях, со ссылкой на фиг. 1-6, слой 21-1 (кольцо А) поворачивается в положение (для входа) и затем перемещается вверх или вниз в камеру 25 для обработки. Давление в камере 25 (содержащей слой 21-1, кольцо А) уменьшают, например, с применением вакуумного насоса 230, до менее 0,2 бар (абсолютного давления). Камеру 25 нагревают при атмосферном давлении паром, подаваемым через трубопровод 235, из слоя 21-1 извлекают CO2 и удаляют из камеры 25 через отводящий трубопровод 237 для СО2 и конденсата, который отделяют в конденсаторе 240 (фиг. 5А). Слой 22-1 (кольцо В) затем помещают в камеру 27 (кольцо В) в то время, как камеру 25 подвергают обработке, как описано выше (фиг. 5В). Подачу пара в камеру 25 прекращают, и отводящий трубопровод для СО2 и конденсата перекрывают. Камера 25 и камера 27 соединяются с помощью открывающегося клапана 126 в соединительном трубопроводе 125 (фиг. 5С).In all cases, with reference to FIG. 1-6, the layer 21-1 (ring A) is rotated to the (entry) position and then moved up or down to the treatment chamber 25. The pressure in chamber 25 (containing layer 21-1, ring A) is reduced, for example, using a vacuum pump 230, to less than 0.2 bar (absolute pressure). Chamber 25 is heated at atmospheric pressure with steam supplied through conduit 235, CO 2 is removed from bed 21-1 and removed from chamber 25 through CO 2 and condensate outlet conduit 237, which is separated in condenser 240 (FIG. 5A). Layer 22-1 (ring B) is then placed in chamber 27 (ring B) while chamber 25 is being treated as described above (FIG. 5B). The steam supply to the chamber 25 is stopped and the CO 2 and condensate discharge pipe is closed. Chamber 25 and chamber 27 are connected by opening valve 126 in connecting conduit 125 (FIG. 5C).

Давление в камере 27 снижают с применением вакуумного насоса 330, связанного с камерой 27. Он снижает системное давление в обеих камерах и протягивает пар и инертные газы, остающиеся в камере 25, через камеру 27 и затем в вакуумный насос. Благодаря этому камера 25 (и при этом слой 21-1, кольцо A) охлаждается до более низкой температуры (т.е. до температуры конденсации при парциальном давлении пара в камере), и уменьшается возможность деактивации сорбента под воздействием кислорода, когда слой 21-1 снова возвращается в воздушный поток. При таком способе также происходит предварительный нагрев камеры 27 (и при этом слоя 22-1, кольцо B) от температуры окружающей среды до температуры конденсации при парциальном давлении пара в камере 250. При этом вторично используется энергия, и количество пара атмосферного давления, необходимое для нагревания второй камеры 27 (и слоя 22-1, кольцо В) уменьшается (фиг. 5D). Поскольку вакуумный насос 330 снижает давление в камерах 25 и 27, в первой камере 25 температура уменьшается (приблизительно от 100°C до некоторой промежуточной температуры) и во второй камере 27 температура повышается (от температуры окружающей среды до той же самой промежуточной температуры). CO2 и инертные газы удаляются из системы с помощью вакуумного насоса 330.Chamber 27 is depressurized using a vacuum pump 330 associated with chamber 27. This reduces the system pressure in both chambers and draws the vapor and inert gases remaining in chamber 25 through chamber 27 and then to the vacuum pump. This cools chamber 25 (and thus layer 21-1, ring A) to a lower temperature (i.e. to the condensing temperature at partial vapor pressure in the chamber), and reduces the possibility of deactivation of the sorbent by oxygen when layer 21- 1 returns to the air stream again. This method also preheats chamber 27 (and thus layer 22-1, ring B) from ambient temperature to the condensing temperature at the partial pressure of vapor in chamber 250. This reuses energy, and the amount of atmospheric pressure steam required for heating of the second chamber 27 (and layer 22-1, ring B) is reduced (FIG. 5D). As the vacuum pump 330 depressurizes chambers 25 and 27, the temperature in the first chamber 25 decreases (about 100° C. to some intermediate temperature) and the temperature rises in the second chamber 27 (from ambient temperature to the same intermediate temperature). CO2 and inert gases are removed from the system using the 330 vacuum pump.

Клапан между первой камерой 25 и второй камерой 27 закрывается, и камеры изолируются друг отThe valve between the first chamber 25 and the second chamber 27 is closed and the chambers are isolated from each other.

- 5 040334 друга. Теперь слой 21-1 (кольцо А) охлаждают ниже температуры, при которой деактивация сорбента под воздействием кислорода вызывает беспокойство, когда слой снова возвращается в воздушный поток. Вторую камеру 27 и слой 22-1 (кольцо В) предварительно нагревают, и поэтому количество пара, необходимое для нагревания камеры и слоя, уменьшается (фиг. 5Е). Затем слой 21-1 (кольцо А) снова поднимается в узел для переноса слоев. Кольцо А с узлом для переноса слоев поворачивается на один слой, и затем слой 21-2 (кольцо А) вводится в камеру 25, где он готов к предварительному нагреванию. Камеру 27 нагревают паром атмосферного давления и собирают выделенный CO2 (фиг. 5F).- 5 040334 friends. The bed 21-1 (Ring A) is now cooled below the temperature at which oxygen deactivation of the sorbent is a concern when the bed is returned to the air stream again. The second chamber 27 and bed 22-1 (ring B) are preheated and therefore the amount of steam required to heat the chamber and bed is reduced (FIG. 5E). Then the layer 21-1 (ring A) is lifted back into the layer transfer assembly. Ring A with the layer transfer assembly is rotated one layer and then layer 21-2 (ring A) is introduced into chamber 25 where it is ready for preheating. Chamber 27 is heated with atmospheric pressure steam and the evolved CO 2 is collected (FIG. 5F).

Когда во второй камере 27 (содержащей слой 22-1, кольцо В) полностью завершается регенерация, подача пара в камеру 27 прекращается, и трубопровод для СО2 и конденсата перекрывается с помощью клапанов 241, 242. Клапаны 126 между первой камерой 25 и второй камерой 27 открываются, и давление в камерах 25, 27 снижается с применением системы вакуумных насосов 230 для камеры 25. Температура второй камеры 27 (и при этом слоя 22-1, кольцо В) уменьшается (см. 5 выше). Температура первой камеры 25 (содержащей слой 21-2, кольцо А) повышается (см. 5 выше) (фиг. 5G). Вакуумный насос 230 снижает давление в камерах 25, 27. Температура камеры 25 уменьшается (примерно от 100°C до некоторой промежуточной температуры). Температура камеры 27 повышается (от температуры окружающей среды до той же самой промежуточной температуры). CO2 и инертные газы удаляют из системы с помощью вакуумного насоса 230. Слой 22-1 (кольцо В) снова поднимается в узел кольцеобразного устройства, и узел поворачивается на один слой. Затем слой 22-2 (кольцо В) вводится в камеру 27. Камеру 25 (содержащую слой 21-2, кольцо А) нагревают паром атмосферного давления для высвобождения CO2 и регенерации сорбента (фиг. 5Н). Затем происходит предварительное нагревание камеры 27, как описано выше. Процесс повторяется для всех слоев, поскольку десятигранники поворачиваются много раз.When the second chamber 27 (comprising layer 22-1, ring B) is fully regenerated, the steam supply to chamber 27 is stopped and the CO 2 and condensate pipeline is shut off by valves 241, 242. Valves 126 between the first chamber 25 and the second chamber 27 are opened and chambers 25, 27 are depressurized using a vacuum pump system 230 for chamber 25. The temperature of the second chamber 27 (and thus bed 22-1, ring B) is reduced (see 5 above). The temperature of the first chamber 25 (containing layer 21-2, ring A) rises (see 5 above) (FIG. 5G). The vacuum pump 230 reduces the pressure in the chambers 25, 27. The temperature of the chamber 25 decreases (from about 100°C to some intermediate temperature). The temperature of chamber 27 rises (from ambient temperature to the same intermediate temperature). CO 2 and inert gases are removed from the system using a vacuum pump 230. Layer 22-1 (ring B) again rises into the annular device assembly, and the assembly rotates one layer. Layer 22-2 (ring B) is then introduced into chamber 27. Chamber 25 (containing layer 21-2, ring A) is heated with atmospheric pressure steam to release CO 2 and regenerate the sorbent (FIG. 5H). The chamber 27 is then preheated as described above. The process is repeated for all layers as the decahedrons are rotated many times.

Параметры конструкции.Design parameters.

Существующая в настоящее время основа для проектируемых систем представляет собой следующее:The current basis for design systems is as follows:

масса отдельного монолита, подлежащего перемещению: 1500-10000 фунтов (включая опорное устройство);mass of a single monolith to be moved: 1500-10000 pounds (including support device);

приблизительный размер слоя:approximate layer size:

ширина - 5-6 м, высота - 9-10 м, глубина - 0,15-1 м.width - 5-6 m, height - 9-10 m, depth - 0.15-1 m.

Следует отметить, что размеры слоя можно регулировать в зависимости от конкретных условий в географическом местоположении каждой пары систем и желательных или достижимых параметров обработки.It should be noted that the layer sizes can be adjusted depending on the specific conditions at the geographic location of each pair of systems and the desired or achievable processing parameters.

В случае системы, включающей в себя 10 монолитов в каждом из десятигранных колец, габаритные размеры предпочтительной кольцеобразной/десятигранной структуры могут составлять приблизительно 15-17 м, предпочтительно приблизительно 16,5 м. Опорные устройства для монолитов могут запускаться по направляющему устройству по отдельности, например, с помощью электродвигателя и ведущего шкива; или можно обеспечивать опорные устройства в конкретном месте вдоль направляющего устройства и применять один большой двигатель для запуска направляющего устройства и всех структур по замкнутому циклу. В любом случае камеру регенерации размещают в одном месте, и все структуры могут останавливать свое движение, когда одно из опорных устройств размещается таким образом, чтобы перемещаться в камеру регенерации. Рентабельность применения одного приводного электродвигателя или двигателя, или нескольких приводных электродвигателей или двигателей будет зависеть от многих факторов, таких как их расположение и будет или нет приводной агрегат оснащен электродвигателем или двигателем, работающим на каком-либо топливе. Характер самих приводных агрегатов не является признаком настоящего изобретения, и такие агрегаты хорошо известны специалисту в данной области техники. Примеры подходящих двигателей включают в себя двигатели внутреннего сгорания или двигатели внешнего сгорания или двигатели, работающие на сжатом газе, например работающие с применением теплового цикла двигателя Стирлинга, или паровые двигатели или гидравлические, или пневматические двигатели.In the case of a system including 10 monoliths in each of the ten-sided rings, the overall dimensions of the preferred annular/decahedral structure may be approximately 15-17 m, preferably approximately 16.5 m. , using electric motor and drive pulley; or it is possible to provide support devices at a specific location along the guide device and use one large motor to drive the guide device and all structures in a closed loop. In any case, the regeneration chamber is placed in one place, and all structures can stop their movement when one of the support devices is placed in such a way as to move into the regeneration chamber. The cost-effectiveness of using a single drive motor or motor, or multiple drive motors or motors, will depend on many factors such as their location and whether or not the drive unit is equipped with an electric motor or engine running on any fuel. The nature of the drive units themselves is not a feature of the present invention, and such units are well known to the person skilled in the art. Examples of suitable engines include internal combustion engines or external combustion engines or compressed gas engines, such as Stirling engine heat cycle engines, or steam engines, or hydraulic or pneumatic engines.

Когда камера регенерации расположена выше уровня направляющего устройства, верхняя часть будет находиться приблизительно на 20 м выше уровня направляющего устройства, и когда камера регенерации расположена ниже уровня направляющего устройства, верхняя часть камеры автоматически будет ниже уровня направляющего устройства. Камера на уровне грунта будет всего лишь, как минимум, выше верхних частей монолитов с возможностью во время регенерации держать монолит в камере целиком.When the recovery chamber is located above the level of the guide, the top will be approximately 20 m above the level of the guide, and when the recovery chamber is located below the level of the guide, the top of the chamber will automatically be below the level of the guide. The chamber at ground level will be only at least higher than the tops of the monoliths, with the ability to keep the entire monolith in the chamber during regeneration.

Если камера регенерации не находится на уровне грунта, подъемная система для перемещения монолита в камеру регенерации и из камеры регенерации должна быть способна осуществлять перемещение в камеру и из камеры в течение периода времени в диапазоне от 30 до 120 с, и предпочтительно от 30 до 45 с. Более короткий период времени соответствует большей гибкости параметров процесса обработки, которые являются подходящими для способа. Признано, что существуют определенные системные механические ограничения на перемещение массивных монолитов. Одним из преимуществ способа, когда камера регенерации находится на уровне грунта, является то, что нет необходимости в вертикальномIf the recovery chamber is not at ground level, the lifting system for moving the monolith into and out of the recovery chamber should be capable of moving in and out of the chamber over a period of time ranging from 30 to 120 seconds, and preferably from 30 to 45 seconds. . A shorter time period corresponds to greater flexibility in the processing parameters that are appropriate for the process. It is recognized that there are certain systemic mechanical limitations on the movement of massive monoliths. One of the advantages of the method, when the regeneration chamber is at ground level, is that there is no need for a vertical

- 6 040334 перемещении, поскольку монолит просто поворачивается в камеру в рамках своего вращательного движения и герметически закрывается в ней; при этом исключаются вертикальное перемещение, потери времени и дополнительные капитальные затраты на подъемные устройства. В каждом случае два торца слоя являются сплошными и образуют уплотнения с торцами камеры регенерации.- 6 040334 movement, since the monolith simply rotates into the chamber as part of its rotational movement and hermetically closes in it; this eliminates vertical movement, loss of time and additional capital costs for lifting devices. In each case, the two ends of the bed are solid and form seals with the ends of the regeneration chamber.

Подробности функционирования и конструкции.Details of operation and design.

Данный раздел делится на следующие подразделы.This section is divided into the following subsections.

Раздел i - описание общей конструкции системы и применение системы карбюраторного типа для вторичного использования энергии.Section i is a description of the general design of the system and the application of the carburetor type system for energy recovery.

Раздел ii - описание способа, включая упрощенную схему технологического процесса (PFD) и описание наиболее важных элементов оборудования.Section ii is a description of the method, including a simplified flow diagram (PFD) and a description of the most important items of equipment.

Раздел iii - принципиальная механическая конструкция.Section iii is the principle mechanical design.

Раздел iv - факторы, которые должны исследоваться более подробно, чтобы обеспечить конечную конструкцию с оптимальными характеристиками.Section iv - factors that must be investigated in more detail in order to provide the final design with optimal performance.

Обсуждение.Discussion.

i. Способ адсорбции и удаления CO2.i. CO2 adsorption and removal method.

В способе согласно настоящему изобретению CO2 адсорбируется из атмосферы при прохождении воздуха или смесей воздуха и отходящих газов через слой сорбента; подходящие сорбенты предпочтительно включают в себя амины, и предпочтительно полиамины, по меньшей мере, с большим относительным содержанием аминогрупп на сорбенте, представляющих собой первичные амины. После того, как CO2 адсорбировался сорбентом, его выделяют из сорбента и собирают по мере того, как сорбент подвергается регенерации. Такую стадию осуществляют путем нагревания сорбента паром в герметичной камере или в камере регенерации. При этом высвобождается CO2 и регенерируется сорбент. CO2 собирают, и сорбент затем подходит для повторной адсорбции CO2 из атмосферы. Лимитирующим параметром способа является то, что сорбент может подвергаться деактивации, если находится на воздухе при слишком высокой температуре. Поэтому обычно сорбент подвергают охлаждению перед тем, как вернуть его в воздушный поток для контактирования. Согласно настоящему изобретению этого достигают путем снижения давления в системе с тем, чтобы испарить пар и воду, оставшиеся в камере регенерации после высвобождения CO2, при этом происходит охлаждение системы до температуры конденсации пара при его новом, более низком парциальном давлении. Кроме того, как описано ниже, тепло, высвобождаемое при таком способе, применяют для предварительного нагрева слоя сорбента с большим содержанием CO2 с возможностью обеспечивать вторичное использование удельной теплоты приблизительно на 50% и благоприятное влияние на использование энергии и воды. Такая концепция применима даже в том случае, если используют устойчивый к воздействию кислорода сорбент для дополнительного увеличения срока эффективного использования сорбента и монолитной подложки.In the method according to the present invention, CO2 is adsorbed from the atmosphere by passing air or mixtures of air and exhaust gases through the sorbent bed; suitable sorbents preferably include amines, and preferably polyamines, at least with a high relative content of amino groups on the sorbent, which are primary amines. After CO 2 has been adsorbed by the sorbent, it is separated from the sorbent and collected as the sorbent undergoes regeneration. This stage is carried out by heating the sorbent with steam in a sealed chamber or in a regeneration chamber. This releases CO2 and regenerates the sorbent. CO2 is collected and the sorbent is then suitable for re-adsorption of CO2 from the atmosphere. The limiting parameter of the method is that the sorbent can be deactivated if exposed to air at too high a temperature. Therefore, usually the sorbent is subjected to cooling before returning it to the air stream for contacting. According to the present invention, this is achieved by depressurizing the system so as to evaporate the steam and water remaining in the regeneration chamber after the release of CO 2 , thereby cooling the system to the condensing temperature of the steam at its new, lower partial pressure. In addition, as described below, the heat released by this method is used to preheat the CO 2 rich sorbent bed, with the ability to recycle about 50% specific heat and have a beneficial effect on energy and water use. This concept is applicable even if an oxygen-resistant sorbent is used to further increase the useful life of the sorbent and monolithic support.

Обычно для адсорбции CO2 из воздуха сорбентом требуется более длительный период времени, чем период времени, необходимый для высвобождения CO2 на стадии регенерации. Что касается нынешнего поколения сорбентов, такое различие будет требовать периода адсорбции, при котором длительность стадии адсорбции приблизительно в десять раз больше времени, необходимого для высвобождения CO2 и регенерации сорбента. Поэтому система с десятью монолитами и одним блоком регенерации была выбрана в качестве ныне действующей основы. Если в системе использовать сорбент, который будет иметь период адсорбции, при котором длительность стадии адсорбции приблизительно только в пять раз превышает период, необходимый для высвобождения СО2 и регенерации сорбента, число монолитов, необходимых в системе для каждой камеры регенерации, можно уменьшать, например, таким образом, чтобы одна камера регенерации обслуживала 5 монолитов. Это также зависит от концентрации CO2 в смеси газов, подвергаемой обработке, и периода десорбции любого сорбента в виде частиц.Typically, the adsorption of CO2 from the air by the sorbent takes a longer period of time than the period of time required for the release of CO2 during the regeneration step. With regard to the current generation of sorbents, this difference will require an adsorption period in which the duration of the adsorption stage is approximately ten times longer than the time required for the release of CO 2 and regeneration of the sorbent. Therefore, a system with ten monoliths and one regeneration unit was chosen as the current basis. If a sorbent is used in the system that will have an adsorption period in which the duration of the adsorption stage is only approximately five times the period required for the release of CO 2 and regeneration of the sorbent, the number of monoliths required in the system for each regeneration chamber can be reduced, for example, so that one regeneration chamber serves 5 monoliths. It also depends on the concentration of CO2 in the gas mixture being treated and the desorption time of any particulate sorbent.

Как обсуждалось выше, подвергнутый регенерации слой сорбента предпочтительно охлаждают перед тем, как подвергнуть его воздействию воздуха, чтобы избежать возможной деактивации под воздействием кислорода воздуха. Согласно данному изобретению такое охлаждение обеспечивают путем снижения системного давления в камере регенерации после завершения стадии регенерации, при этом уменьшается температура конденсации пара. Согласно настоящему изобретению это осуществляют для того, чтобы значительное количество энергии, высвобождаемой при регенерации монолита во время стадии снижения давления, переносилось к второму слою, содержащему сорбент с большим количеством CO2, перед стадией его десорбции, при этом обеспечивают некоторое количество энергии для нагревания второго слоя с целью высвобождения CO2 и регенерации сорбента. Такая теплопередача из одной камеры регенерации во вторую уменьшает эксплуатационные затраты на обеспечение исключительно свежего пара для нагревания слоя монолитов. Остальную тепловую нагрузку для второй камеры обеспечивают путем добавления пара атмосферного давления, хотя при этом экономия расходов меньше. Такой процесс повторяется в каждой из двух камер в отношении сменяющих друг друга монолитов, и повышает общий термический коэффициент полезного действия системы. Такая концепция показана на фиг. 1-6, 11 и 12.As discussed above, the regenerated sorbent bed is preferably cooled prior to being exposed to air to avoid possible deactivation by atmospheric oxygen. According to the present invention, such cooling is achieved by lowering the system pressure in the regeneration chamber after completion of the regeneration stage, thereby reducing the dew point of the steam. According to the present invention, this is done so that a significant amount of energy released during the regeneration of the monolith during the stage of pressure reduction is transferred to the second layer containing the sorbent with a large amount of CO 2 before the stage of its desorption, while providing some energy to heat the second layer to release CO 2 and regenerate the sorbent. This heat transfer from one recovery chamber to another reduces the operating cost of providing exceptionally fresh steam to heat the bed of monoliths. The rest of the heat load for the second chamber is provided by the addition of atmospheric pressure steam, although the cost savings are smaller. This process is repeated in each of the two chambers for successive monoliths, and improves the overall thermal efficiency of the system. Such a concept is shown in Fig. 1-6, 11 and 12.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, как показано на приведенных чертежах, присутствует десять монолитов, расположенных по десятигранной схеме размещения на кольцеобразном направляющем устройстве. Имеется два кольцеобразных/десятигранных узла, связанных с каждымIn a preferred embodiment of the invention, as shown in the drawings, there are ten monoliths arranged in a decahedral arrangement on an annular guiding device. There are two ring/decahedral knots associated with each

- 7 040334 блоком обработки, и они взаимодействуют друг с другом (см. фиг. 1 и фиг. 5А-5Н). Воздух проходит через монолиты с помощью вытяжных вентиляторов, предпочтительно расположенных в радиальном направлении напротив внутренних поверхностей монолитов. В одном месте монолиты оказываются рядом с камерой, в которую монолиты входят, как показано, путем выведения слоя из направляющего устройства в вертикальном направлении для обработки (т.е. в камеру, где они нагреваются паром для высвобождения CO2 из сорбента и регенерации сорбента). Альтернативно камера может находиться на уровне грунта, чтобы монолит просто перемещался по направляющему устройству в камеру регенерации (1) или перемещался в камеру, находящуюся на уровне грунта снаружи от направляющего устройства. Последний способ уменьшает энергию, необходимую для перемещения слоя, позволяя при этом, располагать две камеры регенерации рядом, ближе друг к другу.- 7 040334 processing unit, and they interact with each other (see Fig. 1 and Fig. 5A-5H). Air is passed through the monoliths by means of exhaust fans, preferably positioned radially against the inner surfaces of the monoliths. At one point, the monoliths are adjacent to a chamber into which the monoliths enter, as shown, by withdrawing the bed from the guide in the vertical direction for processing (i.e., into a chamber where they are heated with steam to release CO2 from the sorbent and regenerate the sorbent). Alternatively, the chamber may be at ground level so that the monolith simply moves along the guide into the regeneration chamber (1) or moves into a chamber at ground level outside of the guide. The latter method reduces the energy required to move the layer, while allowing the two regeneration chambers to be placed side by side, closer to each other.

Основные стадии при эксплуатации систем, показанных на фиг. 1-4 и 11-12, согласно вышеприведенному определению могут быть следующими.The main stages in the operation of the systems shown in Fig. 1-4 and 11-12, as defined above, may be as follows.

1) Слой 21-1 (кольцо А) после осуществления одного полного цикла вращения поворачивается в указанное положение и затем перемещается, например вертикально, в камеру 25 для обработки (фиг. 1-4 и 5).1) Layer 21-1 (ring A) after one complete cycle of rotation is rotated to the indicated position and then moved, for example vertically, into the processing chamber 25 (FIGS. 1-4 and 5).

2) Камера 25 (содержащая слой 21-1 (кольцо А)) нагревается паром при атмосферном давлении, и извлеченный CO2 удаляется, фиг. 5А-Н.2) Chamber 25 (comprising layer 21-1 (ring A)) is heated with steam at atmospheric pressure and the recovered CO 2 is removed, FIG. 5A-H.

3) Слой 22-1 (кольцо В) размещается в камере 27, в то время как камера 25 подвергается обработке с целью регенерации сорбента.3) Layer 22-1 (ring B) is placed in chamber 27 while chamber 25 is being treated to regenerate the sorbent.

4) Подача пара в камеру 25 прекращается, и отводящий трубопровод для CO2 и конденсата перекрывается. Камера 25 и камера 27 соединяются с помощью открывающихся клапанов в соединительном трубопроводе 125.4) The steam supply to chamber 25 is stopped and the CO 2 and condensate outlet line is closed. Chamber 25 and chamber 27 are connected by opening valves in the connecting pipeline 125.

5) Давление в камере 27 снижается с применением вакуумного насоса 330, связанного с камерой 27. Он снижает системное давление в обеих камерах и протягивает пар и инертные газы, оставшиеся в камере регенерации 25, в другую камеру 27 и затем к вакуумному насосу 330. Камера регенерации 25 (и при этом слой 21-1 (кольцо А)) охлаждается до более низкой температуры (т.е. до температуры конденсации при парциальном давлении пара в камере), при этом уменьшается возможность деактивации сорбента под воздействием кислорода, когда он снова возвращается в воздушный поток. При таком способе камера 27 также нагревается (и при этом слой 22-1 (кольцо В)) от своей температуры после адсорбции до температуры конденсации при парциальном давлении пара в камере 27. При этом повторно используется энергия из камеры регенерации 25, и количество пара атмосферного давления, необходимое для нагревания камеры 27 (и при этом слоя 22-1 (кольцо В)), уменьшается.5) Chamber 27 is depressurized using a vacuum pump 330 associated with chamber 27. This reduces the system pressure in both chambers and draws the steam and inert gases remaining in regeneration chamber 25 into another chamber 27 and then to vacuum pump 330. Chamber regeneration 25 (and at the same time layer 21-1 (ring A)) is cooled to a lower temperature (i.e. to the condensation temperature at partial vapor pressure in the chamber), while reducing the possibility of deactivation of the sorbent under the influence of oxygen when it is returned again into the air stream. In this way, chamber 27 is also heated (and thus layer 22-1 (ring B)) from its temperature after adsorption to the condensation temperature at the partial pressure of vapor in chamber 27. This reuses energy from the recovery chamber 25, and the amount of atmospheric vapor the pressure required to heat chamber 27 (and thereby layer 22-1 (ring B)) is reduced.

6) Клапан 125 между двумя камерами 25, 27 закрывается и камеры изолируются друг от друга. Теперь слой 21-1 (кольцо А) охлаждают ниже температуры, при которой может происходить деактивация сорбента под воздействием кислорода, когда слой снова возвращается в воздушный поток. Вторую камеру 27 и слой 22-1 (кольцо В) предварительно нагревают, и при этом количество пара, необходимое для нагревания камеры и слоя, уменьшается.6) The valve 125 between the two chambers 25, 27 is closed and the chambers are isolated from each other. The bed 21-1 (Ring A) is now cooled below a temperature at which oxygen deactivation of the sorbent can occur when the bed is returned to the air stream again. The second chamber 27 and layer 22-1 (ring B) are preheated, and the amount of steam required to heat the chamber and layer is reduced.

7) Слой 21-1 (кольцо А) затем снова вертикально перемещается на десятигранный узел направляющего устройства. Камеру 27 нагревают паром атмосферного давления и собирают CO2. Кольцо А с узлом для переноса слоев поворачивается на один слой, и затем слой 21-2 (кольцо А) вводится в камеру регенерации 25, где он готов к предварительному нагреванию (фиг. 5Н).7) Layer 21-1 (Ring A) is then moved vertically again onto the ten-sided guide assembly. Chamber 27 is heated with atmospheric pressure steam and CO 2 is collected. Ring A with the layer transfer assembly is rotated one layer and then layer 21-2 (ring A) is introduced into the regeneration chamber 25 where it is ready for preheating (FIG. 5H).

8) Когда в камере 27 (содержащей слой 22-1 (кольцо В)) полностью завершается регенерация, подача пара в камеру 27 прекращается, и трубопровод 337 для CO2 и конденсата перекрывается с помощью клапанов. Клапаны между камерой 25 и камерой регенерации 27, где завершилась регенерация, открываются, и давление в камерах 27, 25 снижается с применением вакуумного насоса 230 для камеры 25. Температура камеры 27 (и при этом слоя 22-1 (кольцо В)) уменьшается (см. п.5 выше). Температура камеры 25 (содержащей слой 21-2 (кольцо А)) повышается (см. п.5 выше).8) When chamber 27 (containing layer 22-1 (ring B)) is fully regenerated, steam supply to chamber 27 is stopped and CO 2 and condensate line 337 is shut off with valves. The valves between chamber 25 and regeneration chamber 27, where the regeneration has been completed, open and the pressure in chambers 27, 25 is reduced using vacuum pump 230 for chamber 25. The temperature of chamber 27 (and at the same time layer 22-1 (ring B)) decreases ( see point 5 above). The temperature of chamber 25 (containing layer 21-2 (ring A)) rises (see paragraph 5 above).

9) Слой 22-1 (кольцо В) снова перемещается в узел для переноса слоев, и узел поворачивается на один слой. Затем слой 22-2 (кольцо В) вводится в камеру 27. Камеру 25 (содержащая слой 21-2 (кольцо А)) нагревают паром атмосферного давления для высвобождения CO2 и регенерации сорбента.9) Layer 22-1 (ring B) is again moved to the layer transfer node and the node is rotated one layer. Layer 22-2 (ring B) is then introduced into chamber 27. Chamber 25 (containing layer 21-2 (ring A)) is heated with atmospheric pressure steam to release CO 2 and regenerate the sorbent.

Понятно, что ссылка на слой включает в себя как монолитную подложку, так и слой частиц в кожухе, удерживаемых в объеме такого же размера.It is understood that reference to a layer includes both a monolithic substrate and a layer of particles in a jacket held in a volume of the same size.

Такой процесс повторяется многократно, и узлы двухкольцевого направляющего устройства функционируют вместе, несмотря на то, что монолиты каждого десятигранника перемещаются в свои камеры и из своих камер в немного разное время для того, чтобы тепло от охлаждения предшествующей камеры регенерации предварительно нагревало последующую (вторую) камеру, когда следующий монолит займет свое место в камере.This process is repeated many times and the two ring guide assemblies function together, despite the fact that the monoliths of each decahedron move in and out of their chambers at slightly different times in order for the heat from the cooling of the previous regeneration chamber to preheat the subsequent (second) chamber. when the next monolith takes its place in the chamber.

На фиг. 1 и 2 камеры расположены выше вращающихся узлов для переноса слоев (которые расположены на уровне условного грунта), и монолиты поднимаются в камеру. Одно подъемное устройство представляет собой устройство, необходимое для камер, которые расположены выше вращающихся монолитов на консольной конструкции.In FIG. 1 and 2, the chambers are located above the rotating layer transfer units (which are located at the level of the conditional soil), and the monoliths rise into the chamber. One lifting device is the device required for the chambers, which are located above the rotating monoliths on the cantilever structure.

На фиг. 3 и 4 камеры расположены ниже уровня грунта и под вращающимися узлами для переносаIn FIG. 3 and 4 chambers are located below the ground level and under the rotating transfer units

- 8 040334 слоев. Камеры могут быть расположены в отдельном углублении с соответствующим доступом для профилактического осмотра и технологическим трубопроводом.- 8 040334 layers. The chambers may be located in a separate recess with appropriate access for preventive inspection and process piping.

На фиг. 11 и 12 камеры расположены на уровне грунта, предпочтительно по направляющему устройству для того, чтобы не было необходимости в дополнительных механизмах для вертикального перемещения. Альтернативно камера регенерации на уровне грунта может быть расположена за пределами десятигранников, и перемещаться в радиальном направлении от направляющего устройства.In FIG. 11 and 12, the chambers are located at ground level, preferably along a guiding device, so that there is no need for additional mechanisms for vertical movement. Alternatively, the regeneration chamber at ground level can be located outside the decahedrons, and move in the radial direction from the guide device.

В любом случае вспомогательное оборудование (такое как насосы, системы регулирования и т.п. см. раздел 2) могут быть расположены на уровне грунта в радиальном направлении внутри вращающихся узлов для переноса слоев.In any case, auxiliary equipment (such as pumps, control systems, etc. see section 2) may be located at ground level in a radial direction inside the rotating layers transfer units.

ii. Технологическое оборудование и средства управления.ii. Technological equipment and controls.

На фиг. 6 показана общая конструкция предлагаемой системы.In FIG. 6 shows the general design of the proposed system.

В каждой отдельной системе имеется два десятигранника с монолитами. Поэтому единая система содержит 20 (двадцать) монолитов.Each individual system has two decahedrons with monoliths. Therefore, a single system contains 20 (twenty) monoliths.

Имеется девять вентиляторных установок для каждого десятигранника (комплект вентиляторов отсутствует в том месте, где монолиты входят в камеры). В настоящее время предпочтительно, чтобы было два вертикально расположенных канальных вентилятора, связанных с каждым слоем описанного выше размера, т.е. высотой 10 м и шириной 5 м. Таким образом, для каждой отдельной системы понадобится 2x18=36 канальных вентиляторов. Однако выбор числа и размера вентиляторов зависит от многих факторов.There are nine fan units for each decahedron (the fan kit is missing where the monoliths enter the chambers). It is currently preferred that there be two vertically arranged duct fans associated with each layer of the size described above, i. e. 10 m high and 5 m wide. Thus, for each individual system, 2x18=36 duct fans will be needed. However, the choice of the number and size of fans depends on many factors.

Девять вентиляторов на каждом десятиграннике находятся в стационарном состоянии (т.е. они не будут вращаться вместе со слоями). Предпочтительно каждая уплотнительная система, такая как стенки с эластичным торцевым уплотнением, снабжена вентилятором, чтобы минимизировать байпассирование воздуха около монолитов. Понятно, что монолиты не перемещаются непрерывно, а точнее, монолиты останавливаются, как только один из слоев дойдет до места расположения камеры, и затем вновь начинают двигаться, как только такой слой покинет камеру регенерации. Стационарные вентиляторы расположены таким образом, чтобы когда слой входит в камеру регенерации, каждый слой располагался напротив вентиляторной установки и был герметично связан с вентиляторной установкой. Альтернативно вентиляторы могут быть присоединены к вращающейся конструкции слоя и прикрепляться к слоям. В таком случае число вентиляторов может повышаться до 2x20=40 канальных вентиляторов на каждую отдельную систему (см. раздел 3).The nine fans on each decahedron are in a stationary state (i.e. they will not rotate with the layers). Preferably, each sealing system, such as resilient mechanical seal walls, is provided with a fan to minimize air bypass near the monoliths. It is clear that the monoliths do not move continuously, but rather, the monoliths stop as soon as one of the layers reaches the location of the chamber, and then start moving again as soon as such a layer leaves the regeneration chamber. Stationary fans are positioned so that when the layer enters the regeneration chamber, each layer is located opposite the fan unit and is hermetically connected to the fan unit. Alternatively, the fans may be attached to the rotating bed structure and attached to the layers. In this case, the number of fans can be increased up to 2x20=40 duct fans per individual system (see section 3).

В одной двойной кольцеобразной системе с направляющим устройством имеется две камеры регенерации 25, 27; каждая камера обслуживает один из десятигранников.In one double annular guide system there are two regeneration chambers 25, 27; each chamber serves one of the decahedrons.

Размер монолитов не стандартизирован. С учетом предварительной оценки следует предположить, что каждый слой имеет следующий размер: ширина 5 м x высота 10 м x глубина 1 м. Такой первоначальный размер можно менять, исходя из экономического анализа и других факторов.The size of the monoliths is not standardized. Based on a preliminary estimate, each layer should be assumed to have the following dimensions: 5 m wide x 10 m high x 1 m deep. This initial size may vary based on economic analysis and other factors.

На фиг. 6 показаны только наиболее важные клапаны, и для безопасной промышленной эксплуатации необходимы дополнительные клапаны, контрольно-измерительные приборы, трубопровод и средства управления, которые хорошо известны в данной области техники.In FIG. 6 shows only the most important valves, and safe commercial operation requires additional valves, instrumentation, piping, and controls that are well known in the art.

Во время регенерации и высвобождения CO2 из слоя непосредственно в камеру регенерации 25, 27, содержащую слой, подается пар атмосферного давления с температурой 100-120°C. Эффектом от подачи пара является нагревание слоя и камеры, и высвобождение CO2 и образование конденсата. Конденсат удаляется в систему сбора. CO2 удаляется из камеры вместе с некоторым количеством пара и инертными газами под действием CO2-газодуβки 225, 227. Выходящий из камеры поток проходит через теплообменник (конденсатор) 240, где поток охлаждают и дополнительно получают конденсат, который поступает в систему 291 сбора конденсата. В конечном итоге СО2-продукт поступает через трубопровод 229 в систему накопления и компрессии, или СО2-продукт можно применять без компрессии непосредственно в другом процессе, таком как выращивание морских водорослей. Компрессия СО2 не включена в объем описания настоящего способа. Предпочтительно воздух, по меньшей мере, частично, извлекают из камеры регенерации 25, 27 после того, как камера со слоем герметично закрывается, и перед началом подачи потока пара, особенно когда СО2 затем подвергается компрессии.During regeneration and release of CO 2 from the layer, atmospheric pressure steam at a temperature of 100-120°C is supplied directly to the regeneration chamber 25, 27 containing the layer. The effect of steam supply is to heat the bed and chamber, and release CO2 and form condensation. The condensate is removed to the collection system. CO 2 is removed from the chamber along with some steam and inert gases under the action of CO 2 blowers 225, 227. The stream leaving the chamber passes through a heat exchanger (condenser) 240, where the stream is cooled and additionally condensate is obtained, which enters the condensate collection system 291 . Ultimately, the CO 2 product is passed through conduit 229 to the storage and compression system, or the CO 2 product can be applied without compression directly to another process, such as seaweed farming. Compression of CO 2 is not included in the scope of the description of the present method. Preferably, the air is at least partially removed from the regeneration chamber 25, 27 after the bed chamber is hermetically sealed and before the start of the vapor flow, especially when the CO2 is then compressed.

Предпочтительно давление в герметично закрытой камере регенерации уменьшают не более, чем до 0,2 бар (абсолютного давления) перед подачей пара и выделением CO2. Предпочтительно, чтобы неконденсируемые примеси удалялись из воздуха настолько, насколько возможно, чтобы уменьшить затраты на компрессию.Preferably, the pressure in the hermetically sealed regeneration chamber is reduced to no more than 0.2 bar (absolute pressure) before steam is introduced and CO2 is released. Preferably, non-condensables are removed from the air as much as possible to reduce compression costs.

Желательно уменьшать количество воды в потоке СО2, выходящем после конденсатора, поскольку присутствие воды в более высоком количестве будет приводить к повышению затрат на компрессию, связанных с хранением CO2-продукта; если не удалять конденсат во входном потоке, более значительное количество конденсата должно будет удаляться на промежуточных охладителях компрессоров. Количество пара, остающееся в выходящем потоке, отправляемом на хранение, будет зависеть от самой низкой температуры подходящего охладителя и размера установленного конденсатора. Определение таких параметров в любом конкретном случае основано на экономической оценке относительных затрат на ком- 9 040334 прессию (капитальных и эксплуатационных), температуру охладителя (например, будет ли применяться окружающий воздух, охлажденная вода или хладагент) и капитальных затрат на теплообменник.It is desirable to reduce the amount of water in the CO 2 stream leaving the condenser, since the presence of water in a higher amount will increase the compression costs associated with storing the CO 2 product; if condensate is not removed in the inlet stream, more condensate will have to be removed at the compressor intercoolers. The amount of steam remaining in the storage effluent will depend on the lowest suitable refrigerant temperature and the size of the condenser installed. The determination of such parameters in any particular case is based on an economic assessment of the relative costs of compression (capital and operating), coolant temperature (eg, whether ambient air, chilled water, or refrigerant will be used), and heat exchanger capital costs.

При корректном проектировании конденсатор также должен быть способен отделять потоки жидкости и пара. Однако для отделения потоков жидкости и пара до того, как поток пара пройдет к CO2газодувке 225, 227, может потребоваться барабанный сепаратор или узел подобного типа.When properly designed, the condenser must also be able to separate liquid and vapor flows. However, a drum separator or similar type may be required to separate the liquid and vapor streams before the vapor stream passes to the CO 2 blower 225, 227.

CO2-газодувка 225, 227 может представлять собой жидкостно-кольцевой насос. Если будет выбран такой тип агрегата, то он сможет обрабатывать жидкий конденсат во входящем потоке, и конденсат будет удаляться из жидкостно-кольцевой системы и отправляться в хранилище конденсата. Если агрегат типа жидкостно-кольцевого насоса не применяется, то могут потребоваться дополнительные стадии, чтобы обеспечить входящий в газодувку поток пара, не содержащий значительного количества жидкости. Следовательно, выбор типа агрегата, применяемого в качестве CO2-газодуβки, может влиять на конструкцию оборудования, расположенного выше по технологической цепочке.The CO 2 blower 225, 227 may be a liquid ring pump. If this type of unit is selected, it will be able to handle liquid condensate in the inlet stream and the condensate will be removed from the liquid ring system and sent to the condensate storage. If a liquid ring pump type is not used, additional steps may be required to ensure that the blower's incoming vapor stream does not contain a significant amount of liquid. Therefore, the choice of the type of unit used as a CO 2 blower may influence the design of equipment located upstream.

Когда стадия регенерации завершается, все клапаны закрываются и при этом обе камеры изолируются. Чтобы осуществить последующее охлаждение камеры и слоя, в которой только что завершились высвобождение CO2 и стадия регенерации сорбента, и предварительный нагрев другой камеры и слоя, которые находятся при температуре окружающей среды, применяют следующие стадии.When the regeneration stage is completed, all valves are closed and both chambers are isolated. In order to carry out post-cooling of the chamber and bed that has just completed the release of CO 2 and the sorbent regeneration step, and preheating the other chamber and bed that are at ambient temperature, the following steps are used.

Открывают изолирующий клапан 126 между камерами.The isolation valve 126 between the chambers is opened.

Включают вакуумный насос 230, 330, связанный со слоем, в условиях окружающей среды.The vacuum pump 230, 330 associated with the layer is turned on at ambient conditions.

Действие вакуумного насоса заключается в вытягивании пара (сначала находящегося, например, при атмосферном давлении и приблизительно 100°C) из камеры, в которой завершилось получение CO2 и регенерация слоя (горячая камера), в камеру, находящуюся при температуре окружающей среды. Более низкое давление будет способствовать охлаждению горячей камеры регенерации и регенерированного слоя до температуры, по существу, более низкой, чем первоначальная температура после регенерации, т.е. приблизительно равная 100°C, благодаря уменьшению парциального давления пара, которое уменьшает температуру конденсации пара. Поскольку пар вытягивается из горячей камеры и слоя, такой пар начнет нагревать вторую камеру и слой (сначала находящиеся при температуре окружающей среды) благодаря конденсации пара на стенках камеры и внутри каналов слоя сорбента. Поскольку работа вакуумного насоса продолжается, давление в обеих камерах снижается и доходит до конечного давления (приблизительно 0,2 бар (абсолютного давления) в настоящем примере). На данном этапе обе камеры и их монолиты будут находиться приблизительно при одинаковой температуре (приблизительно 60°C в настоящем примере). При этом горячий слой охладится до температуры, благодаря которой, когда такой слой вернется в воздушный поток для дополнительной адсорбции СО2, сорбент не будет деактивироваться в какой-либо значительной степени из-за присутствия кислорода в воздухе. Одновременно слой, сначала находившийся при температуре окружающей среды, будет обеспечен значительной долей тепла, необходимого для увеличения его температуры приблизительно до 100°C, для выделения СО2 и регенерации сорбента. Конечное давление, до которого будут доводиться объединенные камеры, определяется температурными ограничениями, связанными с деактивацией сорбента в присутствии кислорода.The action of the vacuum pump is to draw steam (at first, for example, at atmospheric pressure and approximately 100° C.) from the chamber in which CO 2 production and bed regeneration have been completed (hot chamber) into the chamber at ambient temperature. The lower pressure will assist in cooling the hot regeneration chamber and the regenerated bed to a temperature substantially lower than the initial temperature after regeneration, i. e. approximately equal to 100°C, due to the reduction of the partial pressure of the steam, which reduces the dew point of the steam. As steam is drawn from the hot chamber and bed, this steam will begin to heat the second chamber and bed (at first at ambient temperature) due to steam condensation on the walls of the chamber and within the channels of the sorbent bed. As the operation of the vacuum pump continues, the pressure in both chambers decreases and reaches the final pressure (approximately 0.2 bar (absolute pressure) in this example). At this stage, both chambers and their monoliths will be at approximately the same temperature (approximately 60°C in this example). This will cool the hot bed to a temperature whereby when the hot bed is returned to the air stream to further adsorb CO2, the sorbent will not be deactivated to any significant extent due to the presence of oxygen in the air. Simultaneously, the bed, initially at ambient temperature, will be provided with a significant amount of heat necessary to increase its temperature to approximately 100° C. to release CO 2 and regenerate the sorbent. The final pressure to which the combined chambers will be brought is determined by the temperature limitations associated with the deactivation of the sorbent in the presence of oxygen.

После того, как достигнут указанный уровень давления в обеих камерах 25, 27, работа вакуумного насоса 230, 330 прекращается, изолирующий клапан 126 между камерами закрывается, и регенерированный слой возвращается к атмосферному давлению.After the specified pressure level is reached in both chambers 25, 27, the operation of the vacuum pump 230, 330 is stopped, the isolation valve 126 between the chambers is closed, and the regenerated bed returns to atmospheric pressure.

Охлажденный слой возвращается в узел кольцеобразного направляющего устройства, где узел поворачивается до тех пор, пока следующий слой не займет положение, соответствующее входу в камеру, и затем вращение прекращается.The cooled layer returns to the annular guide assembly, where the assembly is rotated until the next layer is in position corresponding to the entrance to the chamber, and then the rotation stops.

Вторую камеру и слой во второй камере 25, 27, которые были предварительно нагреты приблизительно до 60°C, тем временем обеспечивают паром атмосферного давления и нагревают до 100°C для удаления CO2 и регенерации сорбента. CO2, пар и инертные газы удаляют с помощью вакуумной CO2газодувки 225, 227, связанной с данной камерой (см. текст выше и фиг. 6).The second chamber and bed in the second chamber 25, 27, which had been preheated to about 60° C., are meanwhile provided with atmospheric pressure steam and heated to 100° C. to remove CO2 and regenerate the sorbent. CO2, steam and inert gases are removed by a vacuum CO2 blower 225, 227 associated with this chamber (see text above and FIG. 6).

Затем процесс повторяется многократно с поочередно меняющимися камерами регенерации 25, 27.Then the process is repeated many times with alternating regeneration chambers 25, 27.

Возможно, что для каждой пары камер регенерации можно применять только одну CO2-газодуβку и один вакуумный насос для CO2; отдельную газодувку и насос для каждой камеры; или можно применять централизованную систему, т.е. единый вакуумный насос 230, 330 для CO2 и единую CO2-газодуβку 225, 227 для обслуживания многочисленных пар системы.It is possible that only one CO2 blower and one CO2 vacuum pump can be used for each pair of regeneration chambers; separate blower and pump for each chamber; or you can use a centralized system, ie. a single vacuum pump 230, 330 for CO 2 and a single CO 2 blower 225, 227 to service the multiple pairs of the system.

На фиг. 1 и 2 показана принципиальная механическая конструкция, при которой в каждой системе имеется два десятигранника, и в которой слои поднимаются в камеры или опускаются из камер, расположенных выше кольцеобразной системы направляющего устройства и закрепленных на консольной металлоконструкции. На фиг. 3 и 4 показана аналогичная концепция за исключением того, что камеры расположены ниже уровня грунта в отдельном углублении, и монолиты спускаются в камеры. Также целесообразно иметь камеру на уровне грунта и просто поворачивать каждый слой до вхождения в герметичный контакт с камерой, в связи с тем, что кольцо поворачивается и затем останавливается, когда слой герметично закрывается в камере регенерации.In FIG. 1 and 2 show the principle mechanical design, in which each system has two decahedrons, and in which the layers rise into chambers or descend from chambers located above the annular guide system and fixed to the cantilever metal structure. In FIG. 3 and 4 show a similar concept, except that the chambers are located below ground level in a separate recess, and the monoliths are lowered into the chambers. It is also advantageous to have the chamber at ground level and simply rotate each layer until it seals against the chamber, due to the fact that the ring rotates and then stops when the layer is sealed in the recovery chamber.

На фиг. 7А показана принципиальная конструкция системы вспомогательного вентиляторного оборудования в виде канальных вытяжных вентиляторов. Вертикальные стенки 38, примыкающие к каждо- 10 040334 му торцу слоев, расположены в радиальном направлении внутрь от вентиляторов (на фиг. 7А показана только одна такая стенка) вдоль поверхностного уплотнения 136, где стенки соприкасаются с торцом слоев, плюс верхняя и нижняя поверхности 36, 37, показанные на сечении и тянущиеся между вертикальными стенками, будут предотвращать байпассирование воздуха около слоев 21, 22 с помощью вентиляторов 26, остающихся в фиксированном положении. Предпочтительно каждая из стенок 38 и верхняя 36 и нижняя 37 поверхности снабжены эластомерным буфером 136, который не может контактировать с передней стороной слоя 22, но который может прижиматься вплотную к торцам слоя, когда слой 21 полностью повернулся в положение для улавливания воздуха.In FIG. 7A shows the principal design of an auxiliary fan equipment system in the form of ducted exhaust fans. Vertical walls 38 adjacent to each end of the layers are located radially inward from the fans (only one such wall is shown in FIG. 7A) along the surface seal 136 where the walls are in contact with the end of the layers, plus top and bottom surfaces 36 , 37, shown in section and extending between the vertical walls, will prevent air from being bypassed near the layers 21, 22 by the fans 26 remaining in a fixed position. Preferably, each of the walls 38 and the top 36 and bottom 37 surfaces are provided with an elastomeric buffer 136 which cannot contact the front side of the layer 22 but which can be pressed against the ends of the layer when the layer 21 is fully rotated into the air trapping position.

На фиг. 7В показана принципиальная конструкция, где вентиляторы 326 вращаются вместе со связанными с ними монолитами 21. Для такой конструкции могут потребоваться опорные устройства для вентиляторов, чтобы быть частью кольцеобразной вращающейся системы, которые могут повышать мощность, необходимую для вращения монолитов, в частности в начальный пусковой момент, необходимый, чтобы начать вращение. Такой выбор мог бы дать возможность исключить байпассирование воздуха около слоя, поскольку уплотнения могут быть постоянными и не должны перемещаться.In FIG. 7B shows a basic design where fans 326 rotate with their associated monoliths 21. Such a design may require fan supports to be part of an annular rotating system that can increase the power required to rotate the monoliths, in particular at initial starting torque. required to start the rotation. Such a choice would make it possible to avoid air bypass near the bed, since the seals may be permanent and do not have to move.

На фиг. 8А, 8В и 9 показана принципиальная схема размещения вентиляторов 326 и газосборников 425, которые можно использовать даже для распределения воздуха через монолиты с применением двух вентиляторов на слой, когда высота слоев составляет 10 м.In FIG. 8A, 8B and 9 show a schematic layout of fans 326 and gas collectors 425, which can even be used to distribute air through monoliths using two fans per layer when the layers are 10 m high.

Механические операции, которые будут необходимы для позиционирования системы, гарантирующие, что монолиты будут перемещаться в камеры и из камер с необходимой точностью, включают в себя.The mechanical operations that will be necessary to position the system to ensure that the monoliths move in and out of the chambers with the required accuracy include.

Вращение двух комплектов узлов для переноса слоев по кольцеобразному направляющему устройству на опорном устройстве.Rotation of two sets of layer transfer units along an annular guide on a support device.

Точное размещение положения, где монолиты должны останавливаться с возможностью обеспечивать свободное перемещение монолитов в камеры регенерации и из камер регенерации, и входить в герметизирующие контакты и выходить из герметизирующих контактов со стенками для распределения воздуха и уплотнениями, если вентиляторы являются стационарными.Precise placement of the position where the monoliths must stop to allow free movement of the monoliths into and out of the recovery chambers, and enter and exit sealing contacts with air distribution walls and seals if the fans are stationary.

Удаление слоя из узла для переноса слоев, введение слоя в камеру регенерации, удаление слоя из камеры и повторная установка слоя на узле кольцеобразного направляющего устройства, при этом слой должен перемещаться вертикально. Когда камера регенерации находится на уровне грунта, в удалении слоя может не быть необходимости.Removing the layer from the layer transfer assembly, introducing the layer into the recovery chamber, removing the layer from the chamber, and reinstalling the layer on the annular guide assembly, with the layer moving vertically. When the recovery chamber is at ground level, it may not be necessary to remove the layer.

Монолиты спроектированы таким образом, чтобы между монолитами и внутренностями камеры и между слоем и опорным устройством для вентилятора находился воздухонепроницаемый уплотнитель, когда они находятся в положениях, где через слой проходит воздух. На фиг. 10 показана принципиальная конструкция системы конусного уплотнения бок о бок, которое будет герметизировать слой, находящийся в заданных положениях либо в верхней камере регенерации (фиг. 10А), либо в нижней камере регенерации (фиг. 10В). На фиг. 10C представлен вид вертикального разреза.The monoliths are designed such that there is an airtight seal between the monoliths and the interior of the chamber and between the bed and the fan support when they are in positions where air passes through the bed. In FIG. 10 shows the principal design of a side-by-side cone seal system that will seal the bed at predetermined positions in either the upper recovery chamber (FIG. 10A) or the lower recovery chamber (FIG. 10B). In FIG. 10C is a vertical sectional view.

Две системы уплотнителей, каждый из которых соответствует каналу 150 в камере регенерации, устанавливают вплотную (бок о бок) на каждой опорной раме. Один канал находится в камере, и другой канал находится на узле кольцеобразного направляющего устройства, где расположен слой для удаления СО2 из потока воздуха.Two seal systems, each corresponding to channel 150 in the regeneration chamber, are mounted end to end (side by side) on each support frame. One channel is located in the chamber, and the other channel is located on the annular guide assembly where the layer for removing CO 2 from the air stream is located.

Каждый из каналов 150, в которых будут проходить уплотнители, также является конусообразным. Когда применяемый уплотнитель вставляется вверху, он сужен в верхней части по сравнению с каналом, который является широким в нижней части по сравнению с уплотнителем. Это приводит к способности уплотнителя вставляться в канал, по которому он будет скользить и герметизировать канал. Канал, по которому скользит уплотнитель, также является конусообразным, чтобы соответствовать конусности уплотнителя. Поскольку слой поднимается, зазор между каналом и уплотнителем уменьшается. Такая операция постепенно центрирует слой в заданном месте, и при этом также постепенно уменьшается зазор между уплотнителем и каналом. При полностью поднятом слое уплотнитель и канал имеют одинаковую ширину сверху донизу, уплотнитель герметично прилегает к каналу, создавая уплотнение, и слой расположен в точно заданном положении.Each of the channels 150 in which the seals will pass is also tapered. When the applied seal is inserted at the top, it is narrower at the top compared to the channel, which is wide at the bottom compared to the seal. This results in the ability of the seal to be inserted into the channel, over which it will slide and seal the channel. The channel through which the seal slides is also tapered to match the taper of the seal. As the layer rises, the gap between the channel and the seal decreases. Such an operation gradually centers the layer at a predetermined location, and at the same time the gap between the seal and the channel is also gradually reduced. When the bed is fully raised, the seal and the channel are the same width from top to bottom, the seal seals against the channel to create a seal, and the layer is positioned precisely.

Когда уплотнитель вставляется внизу, применяют другой тип уплотнителя, который сужается в нижней части и который позволяет вставлять уплотнитель в конусообразный канал (который шире по сравнению с уплотнителем и имеет такую же конусность, как уплотнитель в более низком положении), по которому он будет скользить и герметизировать канал. Что касается операции уплотнения в направлении вверх, зазор между уплотнителем и конусообразным каналом будет уменьшаться, поскольку слой перемещается в заданное положение и центрируется в камере, создавая необходимое уплотнение. Кроме того, также имеется уплотнение, сосредоточенное между нижней частью слоя и нижней частью камеры регенерации, расположенной выше направляющего устройства, и между верхней частью слоя и верхней частью камеры регенерации, когда камера находится ниже направляющего устройства, как на фиг. 3 и 4. Когда камера регенерации находится на уровне грунта, как на фиг. 11-12, для уплотнения используют торцы или стороны слоя.When the seal is inserted at the bottom, another type of seal is used which tapers at the bottom and which allows the seal to be inserted into a tapered channel (which is wider than the seal and has the same taper as the seal in the lower position) over which it will slide and seal the channel. With respect to the upward sealing operation, the gap between the seal and the cone will decrease as the layer is moved into position and centered in the chamber, creating the desired seal. In addition, there is also a seal centered between the bottom of the bed and the bottom of the recovery chamber above the guide, and between the top of the bed and the top of the recovery chamber when the chamber is below the guide, as in FIG. 3 and 4. When the recovery chamber is at ground level, as in FIG. 11-12, the ends or sides of the layer are used for compaction.

При проектировании подъемной системы для вертикального перемещения слоя либо вверх, либоWhen designing a lifting system for vertical movement of the layer, either up or

- 11 040334 вниз, приблизительный период времени, требуемый для вертикального перемещения слоя между направляющим устройством и камерой, в случае монолитов с массой приблизительно 10000 фунтов и с размерами 5x10x1 м составляет от 30 до 120 с. Чем короче такой период времени, тем больше гибкость параметров процесса обработки, что отвечает требованиям усовершенствования способа. По указанным причинам камера регенерации на уровне грунта имеет некоторые преимущества.- 11 040334 down, the approximate time required for the vertical movement of the layer between the guide device and the chamber, in the case of monoliths with a mass of approximately 10,000 pounds and with dimensions of 5x10x1 m, is from 30 to 120 seconds. The shorter such a period of time, the greater the flexibility of the processing parameters, which meets the requirements of process improvement. For these reasons, a regeneration chamber at ground level has some advantages.

4.1. Характеристики сорбента и толщина слоя.4.1. Characteristics of the sorbent and layer thickness.

Следует понимать, что конкретные размеры и другие числовые параметры, изложенные выше, основаны на применении в качестве сорбента общеизвестного в настоящее время полиэтиленамина (PEA). По мере того, как будут реализовываться улучшенные сорбенты, которые способны адсорбировать более быстро и/или менее чувствительны к воздействию кислорода при повышенных температурах, могут меняться, например габаритные размеры и температуры эксплуатации, а также число слоев на одну камеру регенерации и скорость перемещения слоев по направляющему устройству.It should be understood that the specific dimensions and other numerical parameters set forth above are based on the use of the currently commonly known polyethyleneamine (PEA) as the sorbent. As improved sorbents are marketed that are able to adsorb more rapidly and/or are less sensitive to oxygen at elevated temperatures, for example, overall dimensions and operating temperatures, as well as the number of layers per regeneration chamber and the speed of movement of layers through guiding device.

В настоящее время перепад давления на протяжении слоя сорбента (который обычно представляет собой подложку из пористого диоксида кремния или глинозема с PEI, находящимся на ее поверхности) предпочтительно ограничивается 1 дюймом вод.ст. (H2O) и заданной в настоящее время структурой слоя сорбента; и поверхностная скорость воздуха, применяемая при проектировании (2,5 м/с в канале для свободного движения) приводит к описанной глубине (в направлении потока воздуха) слоя. Это, в свою очередь, влияет на глубину камеры. Предполагаемый перепад давления, пористость слоя, размер каналов, поверхностная скорость воздуха могут меняться в связи с изменениями сорбента и/или подложки, что в комплексе с эксплуатационными качествами сорбента может приводить к другой предпочтительной глубине слоя. Одну из усовершенствованных систем обеспечивают путем применения подложки, образованной из диоксида кремния с глиноземным покрытием и полимером на основе первичного амина, таким как поли(аллил)амин или одно из его производных, нанесенным на их поверхности.Currently, the pressure drop across the sorbent bed (which is typically a porous silica or alumina support with PEI on its surface) is preferably limited to 1 inch w.c. (H 2 O) and the currently specified structure of the sorbent layer; and the surface air velocity used in the design (2.5 m/s in the free-flow channel) results in the described depth (in the direction of air flow) of the layer. This in turn affects the depth of the camera. The expected pressure drop, bed porosity, channel size, surface air velocity may change due to changes in the sorbent and/or substrate, which, in combination with the performance of the sorbent, may lead to a different preferred bed depth. One improved system is provided by using an alumina-coated silica substrate with a primary amine polymer such as poly(allyl)amine or one of its derivatives deposited on their surfaces.

4.2. Минимальное проектное давление в камерах регенерации.4.2. Minimum design pressure in regeneration chambers.

Наиболее значительно влияние выбранного минимального проектного давления будет сказываться на стоимости камер, применяемых для нагревания монолитных сорбентов. Минимальное проектное давление выбирают, исходя из возможности обеспечения такой температуры конденсации пара (парциального давления пара в камере при минимальном проектном давлении), чтобы слой охлаждался ниже температуры, при которой происходит значительная деактивация сорбента, когда он подвергается воздействию кислорода в воздушном потоке. Чем ниже давление, тем толще слои сорбента и тяжелее структуры, необходимые для упрочнения камеры. При использовании первичного полиамина, такого как поли(аллил)амин, который обычно доступен в настоящее время, предпочтительно требуется, чтобы камера с минимальным проектным давлением 0,2 бар (абсолютного давления) была большой, тяжелой и с дорогими по цене элементами оборудования даже в случае слоя с размерами приблизительно 3x5x1 м. В агрегате промышленного масштаба было бы желательно иметь слой большего размера. Однако поскольку с увеличением размера слоя повышается его масса и стоимость камеры, будет увеличиваться зависимость мощности (не линейная) от размеров камеры. Кроме того, более высокое минимальное проектное давление могло бы позволить вторичное использование тепловой энергии в большем количестве, поскольку холодную камеру можно нагревать до более высокой температуры, и для этого может потребоваться меньше пара атмосферного давления. Таким образом, возможность применения более высокого минимального проектного давления (т.е. выше 0,2 бар абсолютного давления) могла бы дать значительные преимущества, если применять сорбент, который не будет деактивироваться при более высокой температуре.The influence of the selected minimum design pressure will most significantly affect the cost of chambers used to heat monolithic sorbents. The minimum design pressure is chosen based on the ability to provide such a vapor condensation temperature (partial vapor pressure in the chamber at minimum design pressure) that the bed is cooled below the temperature at which significant deactivation of the sorbent occurs when it is exposed to oxygen in the air stream. The lower the pressure, the thicker the sorbent layers and the heavier the structures needed to strengthen the chamber. When using a virgin polyamine, such as poly(allyl)amine, which is currently commonly available, it is preferable that a chamber with a minimum design pressure of 0.2 bar (absolute pressure) be large, heavy and with expensive equipment even in in the case of a layer with dimensions of approximately 3x5x1 m. In an industrial scale plant, it would be desirable to have a larger layer. However, since the mass of the layer and the cost of the chamber increase with the increase in the layer size, the dependence of the power (not linear) on the chamber dimensions will increase. In addition, a higher minimum design pressure could allow more thermal energy to be recycled, since the cold chamber can be heated to a higher temperature, and this may require less atmospheric pressure steam. Thus, the possibility of using a higher minimum design pressure (ie, above 0.2 bar absolute pressure) could provide significant benefits if a sorbent is used that will not deactivate at a higher temperature.

4.3. Конструкционные материалы для камеры.4.3. Construction materials for the camera.

Когда камера регенерации сконструирована из углеродистой стали и нержавеющей стали, это приводит к структуре, которая является тяжелой и дорогой по цене. Другие конструкционные материалы включают в себя, например, углеродное волокно (или другой искусственный материал), которое могло бы обеспечить сокращение затрат, а также сокращение веса конструкции.When the recovery chamber is constructed from carbon steel and stainless steel, this results in a structure that is heavy and expensive. Other construction materials include, for example, carbon fiber (or other man-made material) which could provide cost savings as well as weight savings.

4.4. Распределение воздуха внутри и снаружи монолитов.4.4. Air distribution inside and outside the monoliths.

Необходимо, чтобы поток воздуха через монолиты был по возможности равномерным. В таком контексте полезно применение канальных вытяжных вентиляторов с подходящим образом спроектированными газосборниками, чтобы направлять поток воздуха, и их применяют, например, с установками для охлаждения воздуха, работающими на основе продуктов нефтехимической переработки.It is necessary that the air flow through the monoliths be as uniform as possible. In such a context, the use of ducted exhaust fans with suitably designed gas collectors to direct the air flow is useful, for example, with petrochemical-based air-cooling units.

Второй фактор, связанный с распределением воздуха, включает в себя скорость выхода воздуха из кольца монолитов в десятигранной системе. В зависимости от отношения высоты слоя к его ширине скорость воздуха в струе воздуха, поднимающейся из круглого отверстия, образованного сверху относительно монолитов, может быть высокой и должна учитываться в конструкции газосборников.The second factor related to air distribution involves the rate of air exit from the ring of monoliths in the decahedral system. Depending on the ratio of the height of the layer to its width, the air velocity in the air jet rising from the round hole formed from above relative to the monoliths can be high and must be taken into account in the design of the gas collectors.

4.5. Применение одного выпускного газосборника с возможностью вторичного использования энергии.4.5. The use of a single outlet gas collector with the possibility of recycling energy.

Понятно, что если размер монолитов уменьшать, существует возможность использования одного очень большого канального вентилятора, установленного горизонтально в круглом отверстии сверхуIt is clear that if the size of the monoliths is reduced, it is possible to use one very large duct fan installed horizontally in a round hole from above.

- 12 040334 относительно монолитов. Он позволил бы протягивать воздух через монолиты и затем перемещать весь воздух вертикально за пределы узла. Газосборник мог бы находиться над вентилятором, чтобы направлять воздух и предотвращать рециркуляцию. Кроме того, выпускной газосборник можно спроектировать так, чтобы до некоторой степени обеспечить вторичное использование энергии с применением небольшого сжатия и затем расширения, как это осуществляется в башнях охлаждения с размещением обычного вентилятора и газосборника. Если количество перемещаемого воздуха становится слишком большим, то такой вариант не может применяться на практике.- 12 040334 regarding monoliths. It would allow air to be drawn through the monoliths and then move all the air vertically out of the node. The gas collector could be above the fan to direct the air and prevent recirculation. In addition, the outlet gas collector can be designed to provide some degree of energy recovery with slight compression and then expansion, as is the case in conventional fan and gas collector cooling towers. If the amount of air moved becomes too large, then this option cannot be applied in practice.

4.6. Применение центральной CO2-газодуβки и установки для конденсации (пара) и количество конденсаторов, необходимое перед CO2-газодувкой.4.6. The use of a central CO 2 blower and a condensing unit (steam) and the number of condensers required before the CO 2 blower.

В существующей в настоящее время конструкции конденсатор 240 расположен до CO2-газодувки 225. Он удаляет воду и уменьшает паровую нагрузку на газодувку. Альтернативно можно применять одну центральную установку для конденсации (пара); которая могла бы обрабатывать все потоки готового CO2-продуkта из всех единичных элементов в многочисленных парах системы. Это могло бы уменьшить сложность систем и снизить затраты. Однако издержками такого выбора может быть то, что каждая СО2газодувка должна быть спроектирована для обработки потока влажного пара с более высокой пропускной способностью. Следует проводить оценку каждой системы с целью определения наиболее экономически целесообразного выбора.In the current design, a condenser 240 is located upstream of the CO 2 blower 225. It removes water and reduces the steam load on the blower. Alternatively, one central condensing unit (steam) can be used; which could handle all CO 2 finished product streams from all single cells in multiple system vapors. This could reduce the complexity of the systems and reduce costs. However, the cost of this choice may be that each CO 2 blower must be designed to handle the wet steam stream at a higher throughput. Each system should be evaluated to determine the most cost-effective choice.

4.7. Применение центрального вакуумного насоса для удаления СО2.4.7. The use of a central vacuum pump to remove CO 2 .

Во время сброса давления в системе и переноса тепла из горячей камеры регенерации в холодную камеру регенерации, применяют вакуумный насос 230 для удаления CO2. В приведенной предпочтительной конструкции вакуумный насос соединен с каждой камерой регенерации. При определенных обстоятельствах один вакуумный насос для удаления CO2 может обслуживать обе камеры в двухкольцевой системе. Кроме того, можно применять один большой вакуумный насос для удаления CO2, обслуживающий несколько систем. Уменьшение числа вакуумных насосов должно снижать капитальные затраты, связанные с системой.During depressurization of the system and transfer of heat from the hot recovery chamber to the cold recovery chamber, a vacuum pump 230 is used to remove CO2. In the preferred design shown, a vacuum pump is connected to each regeneration chamber. Under certain circumstances, one CO2 removal vacuum pump can serve both chambers in a two-ring system. Alternatively, one large CO2 removal vacuum pump can be used to serve multiple systems. Reducing the number of vacuum pumps should reduce the capital costs associated with the system.

Предпочтительно применение насоса жидкостно-кольцевого типа, как представляется, может быть выгодным, поскольку любой образующийся конденсат будет находиться в жидкостно-кольцевой системе и более легко удаляться.Preferably, the use of a liquid ring type pump seems to be advantageous since any condensate that forms will be in the liquid ring system and more easily removed.

4.8. Удаление слоя/замена сорбента.4.8. Layer removal/sorbent replacement.

Монолиты с сорбентом будут эксплуатироваться в течение всего процесса. Это может включать в себя работы по техническому обслуживанию систем для перемещения слоя (как вращательного, так и вертикального перемещения), замену сорбента, профилактический осмотр и т.д. Такие работы можно проводить в отношении монолитов в рабочем положении, или они могут потребовать удаления монолитов из узла. Удаление монолитов обеспечивают путем установки второй подъемной системы, которая может затем выводить монолиты из направляющего устройства для доступа к ним. Альтернативно монолиты могут быть спроектированы с возможностью удаления с применением подъемного крана. Возможны другие варианты выбора.Monoliths with sorbent will be used during the whole process. This may include maintenance work on bed transfer systems (both rotational and vertical), sorbent replacement, preventive maintenance, etc. Such work may be carried out on the monoliths in working position, or they may require removal of the monoliths from the assembly. Removal of the monoliths is accomplished by installing a second lift system which can then lift the monoliths out of the guide for access. Alternatively, the monoliths may be designed to be removed using a crane. Other choices are possible.

С учетом вышеизложенного описания можно полагать, что для специалистов в данной области техники станут очевидными различные другие способы функционирования систем с множеством слоев для удаления диоксида углерода из газовой смеси в соответствии с принципами данной заявки, включая применение многих общеизвестных стадий и компонентов, которые хорошо известны или станут хорошо известными и могут применяться при осуществлении настоящего изобретения не сами по себе, а как часть изобретения. Объем настоящего изобретения должен определяться только в соответствии с объемом следующей формулы изобретения.In view of the foregoing description, it is believed that those skilled in the art will recognize various other ways of operating multilayer systems for removing carbon dioxide from a gas mixture in accordance with the principles of this application, including the use of many well known steps and components that are well known or will become well known and may be used in the practice of the present invention, not on their own, but as part of the invention. The scope of the present invention is to be determined only in accordance with the scope of the following claims.

Claims (20)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Система для удаления диоксида углерода из смеси газов, содержащей диоксид углерода, причем смесь газов, содержащая диоксид углерода, выбирается из группы, состоящей из окружающего воздуха и смесей с большой по объему частью окружающего воздуха и с менее значительной по объему частью топочного газа, система содержит:1. A system for removing carbon dioxide from a mixture of gases containing carbon dioxide, wherein the gas mixture containing carbon dioxide is selected from the group consisting of ambient air and mixtures with a large part of the ambient air by volume and a less significant part of the flue gas by volume, system contains: две группы отдельных структур для удаления диоксида углерода, причем каждая отдельная структура для удаления диоксида углерода в каждой группе содержит пористую твердую подложку, поддерживаемую структурой для удаления, причем каждая пористая подложка содержит сорбент, поддерживаемый ее поверхностями; при этом сорбент способен адсорбировать или связывать диоксид углерода для удаления диоксида углерода из смеси газов; замкнутую непрерывную ленточную опору для каждой группы структур для удаления диоксида углерода; и герметизируемую камеру регенерации в одном месте вдоль каждой из замкнутых ленточных опор, причем каждая замкнутая непрерывная ленточная опора и группа отдельных структур для удаления диоксида углерода, поддерживаемая на ней, расположены таким образом, чтобы обеспечивать перемещение отдельных структур для удаления диоксида углерода каждой группы по замкнутой петле относительно герметизируемой камеры регенерации и обеспечивать воздействие потоком смеси газов, содержащей диоксид углерода, на отдельные структуры для удаления two groups of individual carbon dioxide removal structures, each individual carbon dioxide removal structure in each group comprising a porous solid support supported by the removal structure, each porous support comprising a sorbent supported by its surfaces; while the sorbent is able to adsorb or bind carbon dioxide to remove carbon dioxide from a mixture of gases; a closed continuous belt support for each group of structures to remove carbon dioxide; and a pressurized regeneration chamber at one location along each of the closed belt supports, each closed continuous belt support and a group of individual carbon dioxide removal structures supported thereon are arranged so as to allow movement of the individual carbon dioxide removal structures of each group along the closed loop relative to the sealed regeneration chamber and ensure that the gas mixture containing carbon dioxide is exposed to the flow of a mixture of gases containing carbon dioxide on individual structures for removal - 13 040334 диоксида углерода и при перемещении вблизи герметизируемой камеры регенерации она перемещается в герметизируемую камеру регенерации, в которой структура для удаления диоксида углерода может быть герметично расположена; при этом герметизируемая камера регенерации дополнительно содержит герметизируемую трубу, соединяющую камеру регенерации с источником технологического пара, и трубу, соединенную с откачивающим насосом для удаления газов из камеры регенерации; причем каждая из структур для удаления диоксида углерода поддерживает пористые подложки в положении вдоль замкнутой ленточной опоры за пределами камеры регенерации, чтобы подложка подвергалась воздействию потока смеси газов, содержащей диоксид углерода, для удаления CO2 из смеси газов;- 13 040334 carbon dioxide and when moving near the sealed regeneration chamber, it moves to a sealed regeneration chamber in which the structure for removing carbon dioxide can be sealed; wherein the sealed regeneration chamber further comprises a sealed pipe connecting the regeneration chamber to a source of process steam, and a pipe connected to an exhaust pump to remove gases from the regeneration chamber; wherein each of the carbon dioxide scavenging structures maintains the porous substrates in position along a closed belt support outside of the regeneration chamber so that the substrate is exposed to a flow of a gas mixture containing carbon dioxide to remove CO2 from the gas mixture; число структур для удаления диоксида углерода относительно числа камер регенерации определяется непосредственно отношением времени адсорбции (для удаления CO2 из смеси газов) к времени регенерации (для выделения CO2 из сорбента на пористой подложке); причем время адсорбции представляет собой время, необходимое для адсорбции CO2 из смеси газов на сорбенте от базового уровня до желательного уровня на сорбенте, и время регенерации представляет собой время выделения CO2 от желательного уровня обратно к базовому уровню на сорбенте, так что отношение между числом герметизируемых камер регенерации и числом структур для удаления диоксида углерода может быть легко определено.the number of structures for removing carbon dioxide relative to the number of regeneration chambers is determined directly by the ratio of the adsorption time (for removing CO2 from a mixture of gases) to the regeneration time (for separating CO2 from a sorbent on a porous substrate); moreover, the adsorption time is the time required for the adsorption of CO2 from a mixture of gases on the sorbent from the base level to the desired level on the sorbent, and the regeneration time is the time of release of CO2 from the desired level back to the base level on the sorbent, so that the ratio between the number of sealed chambers regeneration and the number of structures to remove carbon dioxide can be easily determined. 2. Система по п.1, в которой каждая из двух групп структур для удаления диоксида углерода содержит одну камеру регенерации и от пяти до десяти структур для удаления диоксида углерода.2. The system of claim 1, wherein each of the two groups of carbon dioxide removal structures comprises one regeneration chamber and five to ten carbon dioxide removal structures. 3. Система по п.1, в которой каждая из камер регенерации и структур для удаления диоксида углерода дополнительно содержит взаимодействующие между собой уплотнители для текучих сред, так что когда структура для удаления диоксида углерода удерживается в камере регенерации, образуются непроницаемые для текучих сред уплотнители.3. The system of claim 1, wherein each of the regeneration chambers and the carbon dioxide removal structures further comprises cooperating fluid seals such that when the carbon dioxide removal structure is retained in the regeneration chamber, fluid-tight seals are formed. 4. Система по п.1, дополнительно содержащая герметизируемое соединение по текучей среде между каждой камерой регенерации и откачивающим насосом для уменьшения атмосферного давления внутри герметизируемой камеры регенерации после того, как структура для удаления диоксида углерода герметизирована в камере регенерации.4. The system of claim 1, further comprising a pressurized fluid connection between each regeneration chamber and a bleed pump for reducing atmospheric pressure within the pressurized regeneration chamber after the carbon dioxide removal structure is sealed in the regeneration chamber. 5. Система по п.4, дополнительно содержащая герметизируемое соединение по текучей среде между каждой из камер регенерации и источником технологического горячего пара для каждой камеры регенерации; и герметизируемое соединение по текучей среде между каждой камерой регенерации и камерой для сбора CO2.5. The system of claim 4, further comprising a sealed fluid connection between each of the regeneration chambers and a process hot steam source for each regeneration chamber; and a fluid-tight connection between each recovery chamber and the CO 2 collection chamber. 6. Система по п.1, в которой камера регенерации для каждой группы структур для удаления диоксида углерода расположена на другом по вертикали уровне, чем структуры для удаления диоксида углерода, дополнительно содержащая подъемное устройство для вертикального перемещения структуры для удаления диоксида углерода из непрерывной ленты в герметизируемое положение в камере регенерации и из указанного положения в камере регенерации и обратно к непрерывной ленточной опоре.6. The system of claim 1, wherein the regeneration chamber for each group of carbon dioxide removal structures is located at a different vertical level than the carbon dioxide removal structures, further comprising a lifting device for vertical movement of the carbon dioxide removal structure from the continuous belt in a sealed position in the regeneration chamber and from said position in the regeneration chamber and back to the continuous belt support. 7. Система по п.2, которая дополнительно содержит вентиляторы для всасывания воздуха окружающей среды для подмешивания в топочный газ с высокой концентрацией CO2 для создания потока смеси газов, содержащей диоксид углерода, через каждую из структур для удаления диоксида углерода, чтобы обеспечить сорбенту возможность адсорбировать CO2 из смеси газов.7. The system of claim 2 further comprising fans for sucking in ambient air for admixing into the high concentration CO2 flue gas to create a flow of a mixture of gases containing carbon dioxide through each of the carbon dioxide removal structures to allow the sorbent to adsorb CO 2 from a mixture of gases. 8. Система по п.1, дополнительно содержащая герметизируемую трубу для текучей среды между двумя камерами регенерации, и при этом вращательное перемещение каждой из двух групп структур для удаления диоксида углерода смещено таким образом, что структура для удаления диоксида углерода входит в одну из камер регенерации после начала регенерации структуры для удаления диоксида углерода в другой камере регенерации.8. The system of claim 1, further comprising a sealed fluid conduit between the two regeneration chambers, wherein the rotational movement of each of the two groups of carbon dioxide removal structures is shifted such that the carbon dioxide removal structure enters one of the regeneration chambers. after the start of regeneration of the structure to remove carbon dioxide in another regeneration chamber. 9. Система по п.7, в которой вентиляторы являются стационарными и размещены в положениях, направленных радиально внутрь непрерывной ленточной опоры таким образом, что когда одна из структур для удаления диоксида углерода в группе структур для удаления диоксида углерода находится в камере регенерации для такой группы, каждая из других структур для удаления диоксида углерода находится в герметичном положении с одним из вентиляторов, чтобы принимать поток смеси газов, содержащей диоксид углерода.9. The system of claim 7, wherein the fans are stationary and placed at positions radially inward of the continuous band support such that when one of the carbon dioxide removal structures in a group of carbon dioxide removal structures is in the regeneration chamber for that group , each of the other structures for removing carbon dioxide is in a sealed position with one of the fans to receive the flow of a mixture of gases containing carbon dioxide. 10. Система по п.7, в которой вентиляторы расположены в радиальном направлении внутрь направляющего устройства в виде замкнутой кривой и каждый из вентиляторов прикреплен к одной из структур для удаления диоксида углерода так, чтобы перемещаться по замкнутой кривой вместе со своей структурой для удаления диоксида углерода.10. The system of claim 7, wherein the fans are positioned radially inside the guide in a closed curve and each of the fans is attached to one of the carbon dioxide removal structures so as to move in the closed curve with its carbon dioxide removal structure. . 11. Способ удаления диоксида углерода из смеси газов, содержащей диоксид углерода, с использованием системы по п.1, причем смесь газов, содержащая диоксид углерода, выбирается из группы, состоящей из окружающего воздуха и смесей с большой по объему частью окружающего воздуха и с менее значительной по объему частью топочного газа, способ содержит этапы, на которых:11. A method of removing carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide, using the system according to claim 1, and the gas mixture containing carbon dioxide is selected from the group consisting of ambient air and mixtures with a large volume of ambient air and less a significant part of the flue gas by volume, the method comprises the steps of: перемещают каждую из по меньшей мере двух групп структур для удаления диоксида углерода по одной из по меньшей мере двух замкнутых непрерывных петель, при этом подвергаясь потоку смеси газов, содержащей диоксид углерода, причем каждая структура для удаления диоксида углерода в каждой группе содержит пористую твердую подложку, поддерживаемую структурой, причем каждая пористаяmoving each of the at least two groups of carbon dioxide removal structures along one of at least two closed continuous loops while being exposed to a gas mixture containing carbon dioxide, each carbon dioxide removal structure in each group comprising a porous solid support, supported by the structure, with each porous - 14 040334 подложка содержит сорбент, поддерживаемый на ее поверхностях, причем сорбент способен адсорбировать или связывать диоксид углерода для удаления диоксида углерода из смеси газов;- 14 040334 the substrate contains a sorbent supported on its surfaces, and the sorbent is able to adsorb or bind carbon dioxide to remove carbon dioxide from the mixture of gases; герметично размещают структуры для удаления диоксида углерода в герметизируемой камере регенерации, расположенной в одном месте вдоль каждой из непрерывных петель таким образом, что когда структура для удаления диоксида углерода герметично расположена в герметизируемой камере регенерации, сорбированный на сорбенте диоксид углерода выделяется из сорбента и улавливается, и сорбент регенерируется;sealing the carbon dioxide removal structures in a sealed regeneration chamber located at one location along each of the continuous loops such that when the carbon dioxide removal structure is sealed in the sealed regeneration chamber, carbon dioxide sorbed on the sorbent is released from the sorbent and captured, and the sorbent is regenerated; каждая из структур для удаления диоксида углерода, поддерживающая пористые подложки на замкнутой непрерывной петле, расположена в таком положении, чтобы сорбент подвергался воздействию потока смесей газов, содержащих диоксид углерода, при температуре окружающей среды для обеспечения удаления CO2 из смеси газов сорбентом, и когда структура для удаления диоксида углерода размещена в камере регенерации, сорбент подвергают обработке технологическим теплом при температуре менее 130°C для выделения CO2 из сорбента; число структур для удаления диоксида углерода относительно числа камер регенерации определяют непосредственно отношением времени адсорбции (для удаления CO2 из смеси газов путем адсорбции на пористой подложке) к времени регенерации (для выделения CO2 из сорбента на пористой подложке), причем время адсорбции представляет собой время, необходимое для адсорбции CO2 из смеси газов на сорбенте от базового уровня до желательного уровня на сорбенте, а время регенерации представляет собой время, необходимое для выделения CO2 от желательного уровня на сорбенте обратно до базового уровня на сорбенте.each of the carbon dioxide removal structures supporting the porous substrates on a closed continuous loop is positioned such that the sorbent is exposed to a flow of carbon dioxide containing gas mixtures at ambient temperature to ensure removal of CO2 from the gas mixture by the sorbent, and when the structure for removal of carbon dioxide is placed in the regeneration chamber, the sorbent is subjected to process heat treatment at a temperature of less than 130°C to release CO2 from the sorbent; the number of carbon dioxide removal structures relative to the number of regeneration chambers is determined directly by the ratio of the adsorption time (for removing CO2 from a gas mixture by adsorption on a porous support) to the regeneration time (for releasing CO2 from a sorbent on a porous support), the adsorption time being the time required to adsorb CO2 from the mixture of gases on the sorbent from the base level to the desired level on the sorbent, and the regeneration time is the time required to release CO 2 from the desired level on the sorbent back to the base level on the sorbent. 12. Способ по п.11, в котором каждая из двух групп структур для удаления диоксида углерода содержит от пяти до десяти структур для удаления диоксида углерода, и при этом две камеры регенерации размещены смежно друг с другом.12. The method of claim 11, wherein each of the two groups of carbon dioxide removal structures comprises five to ten carbon dioxide removal structures, and wherein two regeneration chambers are placed adjacent to each other. 13. Способ по п.12, дополнительно содержащий снижение атмосферного давления в герметизируемой камере регенерации после того, как структура для удаления диоксида углерода герметично расположена в камере регенерации, но до нагрева сорбента технологическим теплом.13. The method of claim 12, further comprising reducing atmospheric pressure in the sealed regeneration chamber after the carbon dioxide removal structure is sealed in the regeneration chamber, but before heating the sorbent with process heat. 14. Способ по п.13, причем сорбент нагревается технологическим теплом за счет пропускания технологического горячего пара при температуре не более 130°C в камеру регенерации после снижения в камере регенерации атмосферного давления для выделения СО2; и пропускание выделенного СО2 из камеры регенерации в камеру сбора СО2.14. The method according to claim 13, and the sorbent is heated by process heat by passing process hot steam at a temperature of not more than 130°C into the regeneration chamber after reducing atmospheric pressure in the regeneration chamber to release CO 2 ; and passing the recovered CO 2 from the recovery chamber to the CO 2 collection chamber. 15. Способ по п.11, в котором камера регенерации для каждой группы структур для удаления диоксида углерода расположена на другом по вертикали уровне, чем непрерывная ленточная структура, и дополнительно содержащий вертикальное перемещение структуры для удаления диоксида углерода в герметизируемое положение в камере регенерации и из герметизируемого положения в камере регенерации.15. The method of claim 11, wherein the regeneration chamber for each group of carbon dioxide removal structures is located at a different vertical level than the continuous belt structure, and further comprising vertically moving the carbon dioxide removal structure to a sealed position in and out of the regeneration chamber. sealed position in the regeneration chamber. 16. Способ по п.13, в котором перемещение каждой из двух групп структур для удаления диоксида углерода смещается таким образом, что структура для удаления диоксида углерода входит во вторую из камер регенерации после начала регенерации структуры для удаления диоксида углерода в первой камере регенерации.16. The method of claim 13, wherein the movement of each of the two groups of carbon dioxide removal structures is shifted such that the carbon dioxide removal structure enters the second of the regeneration chambers after regeneration of the carbon dioxide removal structure in the first regeneration chamber is started. 17. Способ по п.16, дополнительно содержащий снижение атмосферного давления во второй камере регенерации до заданного давления; открытие герметизированного соединения между двумя камерами регенерации после завершения указанной регенерации структуры для удаления диоксида углерода в первой камере регенерации таким образом, чтобы выводить пар, оставшийся в первой камере регенерации, для предварительного нагрева второй камеры регенерации и охлаждения структуры для удаления диоксида углерода в первой камере регенерации; и возвращение охлажденной структуры для удаления диоксида углерода из первой камеры регенерации снова на непрерывное ленточное устройство, и возобновление такого цикла, поскольку структуры для удаления диоксида углерода перемещаются по непрерывному ленточному устройству и циклически возвращаются в камеру регенерации.17. The method according to claim 16, further comprising reducing the atmospheric pressure in the second regeneration chamber to a predetermined pressure; opening the sealed connection between the two regeneration chambers after completion of said regeneration of the carbon dioxide removal structure in the first regeneration chamber so as to exhaust the steam remaining in the first regeneration chamber to preheat the second regeneration chamber and cool the carbon dioxide removal structure in the first regeneration chamber ; and returning the cooled carbon dioxide removal structure from the first regeneration chamber back to the continuous belt device, and resuming such a cycle as the carbon dioxide removal structures move through the continuous belt device and cycle back into the regeneration chamber. 18. Способ по п.17, в котором пар, входящий в каждую камеру регенерации, находится при температуре не более чем приблизительно 120°C.18. The method of claim 17, wherein the steam entering each regeneration chamber is at a temperature of no more than about 120°C. 19. Способ по п.18, в котором вторую камеру регенерации предварительно нагревают до температуры не более чем приблизительно 60°C, и первую камеру регенерации охлаждают до температуры ниже температуры, при которой сорбент подвергается деактивации при контакте с кислородом.19. The method of claim 18, wherein the second regeneration chamber is preheated to a temperature of no more than about 60° C. and the first regeneration chamber is cooled to a temperature below the temperature at which the sorbent undergoes deactivation upon contact with oxygen. 20. Способ по п.14, в котором сорбент представляет собой полимер на основе первичного амина.20. The method of claim 14 wherein the sorbent is a polymer based on a primary amine. - 15 040334- 15 040334
EA201691356 2013-12-31 2014-12-31 ROTATING SYSTEM FOR MOVING A LAYER WITH MULTIPLE MONOLITHIC LAYERS TO REMOVE CO2 FROM THE ATMOSPHERE EA040334B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US61/922,338 2013-12-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040334B1 true EA040334B1 (en) 2022-05-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10512880B2 (en) Rotating multi-monolith bed movement system for removing CO2 from the atmosphere
US20210146303A1 (en) System and Method for Carbon Dioxide Capture and Sequestration
JP2020032422A (en) Structure and technique for capture/regeneration of carbon dioxide
US20230211278A1 (en) Continuous-motion direct air capture system
US20230023050A1 (en) Rotating continuous multi-capture systems and apparatus for improved direct air capture of carbon dioxide (dac+)
EA040334B1 (en) ROTATING SYSTEM FOR MOVING A LAYER WITH MULTIPLE MONOLITHIC LAYERS TO REMOVE CO2 FROM THE ATMOSPHERE
Eisenberger et al. Rotating multi-monolith bed movement system for removing CO 2 from the atmosphere