ES2329391T3 - Uso de gel de silice hidrofobizado como sorbente selectivo para eliminar compuestos de silicio organicos. - Google Patents
Uso de gel de silice hidrofobizado como sorbente selectivo para eliminar compuestos de silicio organicos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2329391T3 ES2329391T3 ES05797972T ES05797972T ES2329391T3 ES 2329391 T3 ES2329391 T3 ES 2329391T3 ES 05797972 T ES05797972 T ES 05797972T ES 05797972 T ES05797972 T ES 05797972T ES 2329391 T3 ES2329391 T3 ES 2329391T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- silica gel
- use according
- gas
- sorbent
- gases
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
- B01D53/10—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents
- B01D53/12—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents according to the "fluidised technique"
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
- B01D2253/302—Dimensions
- B01D2253/304—Linear dimensions, e.g. particle shape, diameter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
- B01D2253/302—Dimensions
- B01D2253/308—Pore size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/05—Biogas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/59—Biological synthesis; Biological purification
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Uso de gel de sílice hidrofobizado como sorbente para la eliminación selectiva de compuestos orgánicos de silicio de gases biogénicos y/o antropogénicos.
Description
Uso de gel de sílice hidrofobizado como sorbente
selectivo para eliminar compuestos de silicio orgánicos.
La invención se refiere al uso de gel de sílice
hidrofobizado como sorbente selectivo para compuestos orgánicos de
silicio en gases antropogénicos o biogénicos que contienen metano. A
éstos pertenecen, entre otros, biogás, gas de digestión o gas de
vertedero.
En el aprovechamiento de gases biogénicos o
antropogénicos que contienen metano, como biogás, gas de digestión
o gas de vertedero, deben resolverse numerosos problemas técnicos
ocasionados por componentes minoritarios contenidos. En este caso
son de destacar especialmente las impurezas orgánicas de silicio que
aparecen con una tendencia creciente en todos los gases previamente
mencionados y dificultan en especial medida el aprovechamiento
energético de los gases que contienen metano - por ejemplo, mediante
deposiciones arenosas en motores. Por tanto, en el pasado, en
estaciones depuradoras de aguas y vertederos con alta carga de
compuestos orgánicos de silicio (siloxanos) debían tolerarse altos
costes de mantenimiento de los motores o incluso renunciarse por
completo al uso de metano. Por tanto, en muchos casos es inevitable
un acondicionamiento y depuración previos de los gases biogénicos
antes del aprovechamiento energético.
El estado de la técnica son procedimientos de
adsorción con el agente de sorción carbono activo, frecuentemente
también en combinación con un enfriamiento de gases o lavado de
gases previo. Con estos procedimientos se cumplen los requisitos
técnicos a la calidad de los gases. No obstante, estos
procedimientos de depuración de gases no logran los requisitos
económicos.
Los geles de sílice presentan capacidades de
carga esencialmente mayores en lo referente a los compuestos de
silicio, pero tienen la desventaja decisiva de que son fuertemente
hidrófilos. Sin embargo, una separación de los compuestos de
silicio de los gases biogénicos con un secado de gases paralelo es
poco económica. Por tanto, la invención describe la aplicación de
gel de sílice hidrofobizado para la separación de compuestos de
silicio orgánicos de gases que contienen metano. Además, también se
describe un procedimiento para la regeneración del agente de sorción
más mejorado y más eficaz.
El estado de la técnica en el sector de la
depuración de gases que contienen metano, por ejemplo, el
acondicionamiento para un aprovechamiento energético en motores,
turbinas o células de combustible, son procedimientos de adsorción
con carbonos activos y procedimientos de absorción, por ejemplo,
lavado de gases con agua de percolación, agua alcalina o aceites de
calefacción modificados o disolventes orgánicos. Los procedimientos
de adsorción se acoplan frecuentemente con un enfriamiento de gases
previo o etapas de procedimiento de absorción. Los procedimientos
de depuración de gases usados hasta la fecha no eran satisfactorios
en lo referente a la economía o la disponibilidad. Por tanto,
esencialmente no se han resuelto tres problemas:
- \bullet
- Costes de funcionamiento demasiado altos debido al alto consumo de adsorbentes (carbono activo),
- \bullet
- Rendimientos de depuración no alcanzados en los procedimientos de lavado por absorción o
- \bullet
- Seguridad de funcionamiento demasiado baja debido a las altas tendencias a averías (congelación de gases).
Los carbonos activos sólo son adecuados con
limitaciones para la eliminación de compuestos orgánicos de silicio
de gases biogénicos o que contienen metano debido a su falta de
selectividad, adsorción competitiva (mezcla de muchas sustancias)
y, resultante de esto, su muy baja capacidad de adsorción respecto a
los siloxanos (aproximadamente el 1% en peso). Aunque cumplen los
requisitos técnicos, sin embargo no cumplen las expectativas
económicas.
Los procedimientos de absorción ocasionan un
gasto técnico de aparatos muy elevado y sólo deben usarse con
volúmenes mayores. Los siloxanos son químicamente
extraordinariamente resistentes y sólo pueden ser atacados con
ácidos o bases fuertes. Debido a la alta proporción de CO_{2} en
los gases biogénicos que contienen metano, sólo se consideran
ácidos muy concentrados. Ya se investigaron ensayos preliminares
correspondientes con una eficiencia de deposición máxima hasta el
95% con respecto a los compuestos de silicio orgánicos seleccionados
(el siloxano L2, hexametildisiloxano y el D5,
decametilciclopentasiloxano) [Schweigkofler, M.: Bestimmung
flüchtiger Siliziumverbindungen in Biogasen mittels
Kanisterprobennahme und
GC-MSD/AED-Analytik. TU Munich,
tesis doctoral, 2000]. Fundamentalmente serían adecuados ácido
sulfúrico, ácido tricloroacético o ácido nítrico muy concentrados.
No obstante, el uso de ácidos muy concentrados como agente de lavado
(en columnas de cuerpo relleno, que además debían funcionar a
temperaturas mayores) produce problemas de corrosión ya que no puede
excluirse que éstos avancen al siguiente componente. Lo mismo rige
para el uso de aceite de calefacción o fundamentalmente disolventes
orgánicos adecuados. Las experiencias de funcionamiento eran muy
contradictorias: los rendimientos de deposición son de moderados a
satisfactorios y la descarga de agente de lavado en la siguiente
unidad considerable. Además, debe comprobarse que con los
procedimientos de depuración de gases de vertedero por absorción
solos no pueden lograrse los requisitos a la calidad de los gases.
En estos procedimientos también deben conectarse aguas abajo
carbonos activos.
Por tanto, recientemente se han realizado
intensos esfuerzos por mejorar el rendimiento de separación de una
depuración de gases por adsorción mediante etapas de procedimiento
adicionales. En este caso, Fraunhofer UMSICHT ha desarrollado y
probado, por ejemplo, en colaboración con Siloxa AG una planta
depuradora de gases (basada en carbono activo) en combinación con
una congelación de gases (enfriamiento del gas hasta -30ºC, proyecto
Köln-Rodenkirchen) o con un lavado con agua de
percolación. La eficiencia económica pudo mejorarse notoriamente
mediante la ampliación de la planta depuradora de gases; sin
embargo, al precio de costes de inversión elevados ya que se
necesita una etapa de procedimiento adicional.
Con un enfriamiento de gases previo o con un
lavado con agua de percolación previo pueden eliminarse
cuantitativamente los silanoles solubles en agua. Sin embargo, los
silanoles representan como máximo el 50% de los compuestos
orgánicos de silicio que se encuentran en los gases de vertedero.
Los siloxanos no pueden eliminarse con las etapas de procedimiento
previamente mencionadas. Además, debe indicarse que en los gases de
digestión no se encuentran silanoles (productos de degradación de
los siloxanos) y estas etapas de procedimiento no son adecuadas
para un acondicionamiento eficiente de gases de digestión.
Finalmente, con procedimientos a baja temperatura o de absorción no
se eliminan compuestos aromáticos del gas, que obstaculizan
principalmente una separación eficiente de compuestos orgánicos de
silicio de gases de vertedero y de digestión con carbono activo.
Actualmente se trabaja en probar sólidos que
actúan catalíticamente en columnas de cuerpo relleno (lavado con
agua de percolación) a su idoneidad para la degradación hidrolítica
acelerada de siloxanos en silanoles, es decir, constituyentes
orgánicos de silicio solubles en agua. Todavía no existen resultados
de estas investigaciones.
Por tanto, la eficiencia de plantas depuradoras
de gases disponibles sólo cumple en parte hasta la fecha los
requisitos y especialmente deberían mejorarse para hacer posible
otro aprovechamiento de los gases de vertedero o de digestión.
Una solución prometedora para un material
sorbente más eficiente resulta de las investigaciones en las que se
investigaron distintos carbonos activos, tamices moleculares y gel
de sílice como adsorbente para la eliminación selectiva de
siloxanos de biogases (Schweigkofler, M.; Niessner, R.: Removal of
siloxanes in biogases. Journal of Hazardous Materials B83 (2001)
183-196). Pudo demostrarse que los geles de sílice
como únicos adsorbentes adsorben cuantitativamente compuestos
orgánicos de silicio y además hacen posible una capacidad de carga
mayor de al menos 10 veces la de los carbonos activos. No obstante,
la capacidad de carga depende fuertemente de la humedad en el gas -
la capacidad de carga respecto a los siloxanos disminuye rápidamente
al aumentar la humedad del gas -, por eso no son adecuados los
adsorbentes de gel de sílice como única etapa de proceso.
La eliminación de agua mediante secado de gases
conectado aguas arriba conduce en este caso al camino conocido y
problemático del carbono activo.
Los geles de sílice silanizados son estado de la
técnica en el sector de la analítica instrumental, por ejemplo, en
la cromatografía de gases. No obstante, las calidades de geles de
sílice silanizados disponibles en el mercado apenas son adecuadas
(tamaños de grano < 50 \mum, purezas máximas > 99,95%,
precio > 250
\euro/kg) para la aplicación prevista. Se necesitan tamaños de grano de 2 a 5 mm para reactores de lecho fijo y móvil o 0,2 a 0,8 mm en el dimensionado como reactor de lecho fluidizado (pequeña pérdida de presión requerida durante la descarga del adsorbente) y esencialmente menores costes de adquisición (a ser posible comparables a los de carbonos activos, < 10-20
\euro/kg).
La hidrofobización silanizante de geles de
sílice fuera de las aplicaciones cromatográficas se limita a silanos
funcionalizados como grupos de anclaje entre catalizadores y geles,
predominantemente en el sector de los principios activos médicos.
Otras silanizaciones en el entorno de tales centros de catálisis se
hidrofobizan para o mejorar el transporte del reactivo al
catalizador o evitar reacciones con los grupos silanol. Para la
silanización de otros silicatos, como zeolitas y silicatos en capas,
existe bibliografía que se ocupa del control de la selectividad de
la catálisis en los ácidos o centros.
Como otro campo de uso importante de la
silanización es de mencionar la mejora de la adherencia de cargas
cerámicas en matrices orgánicas que tienen importancia técnica, por
ejemplo, en la medicina dental, pero también en la producción de
neumáticos con baja resistencia a la rodadura.
También se ha descrito extensamente la
hidrofobización de vidrios. Pero en estos casos, el mantenimiento de
poros o su accesibilidad no desempeñan ningún papel.
Partiendo de esto, era objetivo de la presente
invención conseguir la eliminación de compuestos de silicio
orgánicos que suprimiera las desventajas conocidas por el estado de
la técnica mencionadas de las unidades de sorción habituales hasta
la fecha de carbono activo y que esté unida a menores costes para el
procedimiento de depuración de gases biogénicos y
antropogénicos.
Este objetivo se alcanza mediante el uso de gel
de sílice hidrofobizado como sorbente selectivo para compuestos
orgánicos de silicio según la reivindicación 1. Las otras
reivindicaciones dependientes muestran variantes ventajosas.
Según la invención, para la eliminación de
compuestos de silicio orgánicos de gases biogénicos y/o
antropogénicos se usa un sorbente de gel de sílice hidrofobizado
con un radio medio de poro de 1 a 40 nm en un dispositivo
correspondiente para la sorción.
Con la invención hay disponible un material
sorbente claramente mejorado para acondicionar gases biogénicos o
antropogénicos que contienen metano.
El gel de sílice usado hasta la fecha según el
estado de la técnica no puede usarse técnicamente para los fines de
uso anteriormente descritos debido a su hidrofilia. Mediante la
silinización, el gel de sílice se hidrofobiza rentablemente y, por
tanto, es apropiado como material sorbente para la adsorción de
siloxanos.
Con la invención se consigue una clara reducción
de los costes de preparación del gel de sílice hidrofobizado y, por
tanto, ahora es posible un uso más económico como material sorbente
para un acondicionamiento de gases. Los costes de preparación de
hasta la fecha para el gel de sílice hidrófobo (para aplicaciones
cromatográficas hasta la fecha más de 250
\euro/kg) deberán reducirse como mínimo un factor de 10 mediante la correspondiente elección del material de partida (gel de sílice) con una distribución de radios de poro definida y un tratamiento correspondiente con una formulación ajustada de la mezcla de silanización.
Los costes de preparación del material sorbente
desarrollado (gel de sílice hidrofobizado) aumentan en comparación
con los carbonos activos un factor de 2 a 2,5; pero no acarrean
ningún otro coste de inversión para el reequipamiento de plantas
depuradoras de gases ya existentes ya que, por ejemplo, sólo debe
cambiarse el sorbente en los adsorbentes de lecho fijo. En las
plantas depuradoras de gases de nueva construcción, la necesidad de
capital se reduce en comparación con las plantas anteriores ya que
pueden suprimirse las etapas de depuración previa, es decir, lavado
o congelación de gases. Por el contrario, las capacidades de
adsorción del material sorbente desarrollado aumentan un factor de
10 en comparación con los carbonos activos.
La eficiencia económica de las plantas
depuradoras de gases de hasta la fecha para el acondicionamiento de
gases biogénicos o antropogénicos que contienen metano aumenta
claramente con los costes de adsorbentes específicos ligeramente
elevados, necesidad de inversión similar o reducida y esencialmente
costes de funcionamiento reducidos. Se mantienen los requisitos
técnicos a la calidad de los gases.
Los costes de funcionamiento todavía pueden
reducirse más mediante una regeneración extractiva del gel de
sílice hidrofobizado usado. Hasta la fecha, los carbonos activos
usados se desechaban y se quemaban después de uso ya que una
regeneración era técnicamente muy costosa o las capacidades de carga
se reducían claramente después de realizarse la regeneración.
Una ventaja especial es que el material sorbente
más eficiente combina este valor añadido económico con nuevas
escalas en la protección medioambiental local y global. Las
emisiones de gases tóxicos antropogénicos se reducen mediante un
aumento del aprovechamiento de gases biogénicos que contienen metano
(por ejemplo, gas de vertedero, biogás y gas de digestión) y la
contribución al medioambiente logra mejores notas gracias a una
regeneración y capacidad de recuperación más sencillas del material
sorbente.
El material sorbente desarrollado (gel de sílice
hidrofobizado) no es combustible y por tanto ofrece ventajas
relacionadas con la seguridad que no deben subestimarse. Por tanto,
pueden excluirse con seguridad los fuegos de adsorbentes.
El gel de sílice hidrofobizado adsorbe
selectivamente - ninguna adsorción de vapor de agua como en el caso
de gel de sílice convencional o la adsorción competitiva de
compuestos aromáticos o hidrocarburos superiores como en el caso de
carbonos activos - compuestos orgánicos de silicio de gases
biogénicos o antropogénicos que contienen metano y presenta
capacidades de carga claramente mayores en comparación con el estado
de la técnica.
El sorbente puede regenerarse fácilmente
mediante extracción en comparación con el carbono activo conocido
por el estado de la técnica y por tanto puede usarse varias
veces.
El material sorbente puede integrarse
especialmente en plantas depuradoras de gases ya existentes mediante
intercambio del carbono activo por gel de sílice hidrofobizado. Así
pueden mantenerse bajos eventuales costes de inversión para
reequipar las plantas existentes. Los costes de funcionamiento
pueden reducirse decisivamente mediante la mayor eficiencia a
menudo esperada del gel de sílice hidrofobizado. El sorbente hace
posible el aprovechamiento energético de gases que contienen metano
muy cargados con compuestos de silicio - y por tanto no aprovechados
hasta la fecha -
a costes reducidos.
a costes reducidos.
El uso de gel de sílice hidrofobizado como
sorbente para la eliminación selectiva de siloxanos se ve reforzada,
entre otras cosas, por el hecho de que los siloxanos cíclicos, como
el D4 (octametilciclotetrasiloxano) o el D5
(decametilciclopentasiloxano), apenas son degradables o
hidrolizables (véase la hidrólisis catalítica anteriormente
mencionada de siloxanos con agua de percolación u otros medios
acuosos). Además, el ataque hidrolíticamente nucleófilo al enlace
Si-O del siloxano cíclico está muy impedido
estéricamente porque la propia forma de anillo es químicamente muy
estable y además está completamente metilada, es decir, está
saturada y es hidrófoba. Estos siloxanos no se disuelven en medios
acuosos. A diferencia de esto, las fuerzas de enlace de van der
Waals aumentan claramente al aumentar la masas molecular y al
aumentar la hidrofobia del siloxano (por ejemplo, D4 o D5), lo que
por otra parte tiene repercusiones muy positivas en las
interacciones de sorción entre siloxanos cíclicos y el gel de
sílice hidrofobizado y de ahí que el gel de sílice hidrofobizado
pueda presentarse como un material sorbente
extraordinariamente
adecuado.
adecuado.
Preferiblemente, el sorbente está constituido
por un gel de sílice que presenta un tamaño de grano en el intervalo
de 0,2 a 5 mm. En este caso, para reactores de lecho fijo y móvil
se prefieren tamaños de grano en el intervalo de 2 a 5 mm, para
reactores de lecho fluidizado tamaños de grano en el intervalo de
0,2 a 0,8 mm. Con especial preferencia, el gel de sílice silanizado
presenta un radio de poro medio de 2 a 8 nm.
El gel de sílice está modificado preferiblemente
con compuestos de silano de fórmula general I
IR_{n}SiX_{m}H_{4-n-m}
con
R = alquilo C_{1}-C_{4} o
fenilo, X = Cl, Br, OCH_{3}, OC_{2}H_{5}, n y m = 0 a 4.
Con especial preferencia, el gel de sílice está
modificado con dimetilclorosilano y/o metiltriclorosilano.
El dispositivo de sorción contiene
preferiblemente un adsorbente de lecho fijo o móvil. Igualmente es
posible que la unidad de sorción presente un adsorbente de lecho
fluidizado.
El gel de sílice puede contener preferiblemente
otros aditivos oxídicos como, por ejemplo, TiO_{2},
Al_{2}O_{3}, FeO o CeO_{2}.
La invención comprende igualmente el uso de gel
de sílice hidrofobizado como sorbente selectivo para compuestos
orgánicos de silicio en gases biogénicos y/o antropogénicos. A éstos
pertenecen especialmente gases biogénicos y antropogénicos que
contienen metano como, por ejemplo, biogás, gas de digestión o gas
de vertedero.
Mediante el siguiente ejemplo deberá explicarse
detalladamente la solución según la invención sin limitar ésta a la
variante descrita en este documento.
La silanización exoterma del gel de sílice se
realiza en un procedimiento discontinuo. Los geles de sílice de
precipitación comercializables adecuados con una distribución
definida de tamaños de radio de poro y grano se definen secos y de
nuevo humedecidos.
A continuación se realiza la silanización
superficial del gel de sílice mediante un tratamiento con una mezcla
definida de metilclorosilanos (calidad industrial, por ejemplo,
dimetildicloro- y metiltriclorosilano) y un disolvente (por
ejemplo, tetrahidrofurano, éter dietílico o tolueno). El grado de
silanización de la superficie del gel de sílice depende de la
formulación de la disolución de silanización. El disolvente circula
en circuito cerrado y se recircula. El único producto de desecho
que va a extraerse en la silanización del gel de sílice es HCl, que
se descarga y se neutraliza. Finalmente se realiza un secado del gel
de sílice.
Alternativamente, la preparación también puede
realizarse sin disolvente mediante reacción en fase gaseosa con el
gel de sílice, con y sin gas portador. En este caso, el silano sin
reaccionar también se recupera mediante condensación y se
realimenta, así como el producto de acoplamiento formado, entre
otros, HCl se descarga y se neutraliza.
El gel de sílice hidrofobizado se usa como el
carbono activo usado hasta la fecha en adsorbentes de lecho fijo.
Además, en las plantas ya instaladas sólo tiene que sustituirse el
antiguo material sorbente (carbono activo) por gel de sílice
hidrofobizado.
Los compuestos de silicio orgánicos contenidos
en los gases biogénicos o antropogénicos que contienen metano se
adsorben en la superficie del gel de sílice y se eliminan del gas.
En este caso, los compuestos aromáticos y el vapor de agua no se
adsorben en una cantidad considerable.
La regeneración por extracción del gel de sílice
silanizado usado se realiza con eluyentes adecuados en el
procedimiento discontinuo, preferiblemente en un aparato de elución
según Soxhlet.
Claims (10)
1. Uso de gel de sílice hidrofobizado como
sorbente para la eliminación selectiva de compuestos orgánicos de
silicio de gases biogénicos y/o antropogénicos.
2. Uso según la reivindicación 1,
caracterizado porque el gel de sílice presenta un tamaño de
grano en el intervalo de 0,2 a 5 mm.
3. Uso según una de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque el gel de sílice posee un radio medio de
poro de 1 a 40 nm.
4. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el gel de sílice está silanizado.
5. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque el gel de sílice está modificado con
compuestos de silano de fórmula general I
IR_{n}SiX_{m}H_{4-n-m}
con
R = alquilo C_{1}-C_{4} o
fenilo, X = Cl, Br, OCH_{3}, OC_{2}H_{5}, n y m = 0 a 4.
6. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque el gel de sílice está modificado con
dimetilclorosilano y/o metiltriclorosilano.
7. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque el gel de sílice contiene otros aditivos
oxídicos.
8. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque el sorbente es regenerable.
9. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque los gases biogénicos y/o antropogénicos
contienen metano.
10. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque el sorbente se usa en un adsorbente de
lecho fijo o móvil o un adsorbente de lecho fluidizado.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102004051807A DE102004051807B4 (de) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | Verwendung von hydrophobiertem Kieselgel als selektives Sorbens zur Entfernung von organischen Siliziumverbindungen |
| DE102004051807 | 2004-10-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2329391T3 true ES2329391T3 (es) | 2009-11-25 |
Family
ID=35502017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05797972T Active ES2329391T3 (es) | 2004-10-25 | 2005-10-21 | Uso de gel de silice hidrofobizado como sorbente selectivo para eliminar compuestos de silicio organicos. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1804965B1 (es) |
| AT (1) | ATE442197T1 (es) |
| DE (2) | DE102004051807B4 (es) |
| ES (1) | ES2329391T3 (es) |
| PL (1) | PL1804965T3 (es) |
| WO (1) | WO2006045561A1 (es) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008024329A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Donaldson Company, Inc. | Biogas purification with siloxane removal |
| DE102007023668B4 (de) | 2007-05-22 | 2012-03-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von biogenen oder anthropogenen methananhaltigen Gasen sowie deren Verwendung |
| CN102019169B (zh) * | 2010-12-06 | 2012-07-04 | 浙江商达环保有限公司 | 一种有机硅废水处理中活性炭的再生方法 |
| US9803598B2 (en) | 2015-12-21 | 2017-10-31 | Caterpillar Inc. | Air intake system for engine |
| KR101779764B1 (ko) | 2016-02-04 | 2017-09-19 | 한국과학기술연구원 | 바이오가스에 포함된 실록산 화합물의 제거를 위한 재생 가능한 고분자 소재, 이를 이용한 실록산 제거 방법 및 이를 위한 장치 |
| EP4341304A1 (en) * | 2021-05-18 | 2024-03-27 | Basell Polyolefine GmbH | Process for preparing an olefin polymer comprising withdrawing a gaseous sample for analyzing |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3110737A1 (de) * | 1981-03-16 | 1982-10-14 | Schering Ag, 1000 Berlin Und 4619 Bergkamen | Verfahren zum abtrennen und reinigen von wasserloeslichen, nicht-ionischen verbindungen |
| JPS60222144A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-06 | Matsushita Electric Works Ltd | ガスフイルタ |
| JP2823835B2 (ja) * | 1995-12-06 | 1998-11-11 | 有限会社川井技術研究所 | ガス状炭化水素を含む廃棄ガスから炭化水素を回収する方法 |
| DE19838097A1 (de) * | 1998-08-24 | 2000-03-02 | Hoechst Marion Roussel De Gmbh | Verfahren zur chromatographischen Reinigung von Insulinen |
| JP2002060767A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-26 | Nkk Corp | シロキサン化合物含有ガス精製方法および装置 |
| DE10158804C1 (de) * | 2001-11-30 | 2003-07-31 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Faulgasen |
| DE10224349B4 (de) * | 2002-05-29 | 2011-11-03 | Wolfgang Doczyck | Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen |
-
2004
- 2004-10-25 DE DE102004051807A patent/DE102004051807B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-10-21 ES ES05797972T patent/ES2329391T3/es active Active
- 2005-10-21 AT AT05797972T patent/ATE442197T1/de active
- 2005-10-21 DE DE502005008116T patent/DE502005008116D1/de active Active
- 2005-10-21 EP EP05797972A patent/EP1804965B1/de not_active Not-in-force
- 2005-10-21 WO PCT/EP2005/011361 patent/WO2006045561A1/de active Application Filing
- 2005-10-21 PL PL05797972T patent/PL1804965T3/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE442197T1 (de) | 2009-09-15 |
| DE102004051807B4 (de) | 2008-10-09 |
| DE502005008116D1 (de) | 2009-10-22 |
| EP1804965B1 (de) | 2009-09-09 |
| EP1804965A1 (de) | 2007-07-11 |
| PL1804965T3 (pl) | 2010-02-26 |
| DE102004051807A1 (de) | 2006-04-27 |
| WO2006045561A1 (de) | 2006-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2329391T3 (es) | Uso de gel de silice hidrofobizado como sorbente selectivo para eliminar compuestos de silicio organicos. | |
| Lee et al. | Impregnation of palm shell-based activated carbon with sterically hindered amines for CO2 adsorption | |
| Ajhar et al. | Siloxane removal from landfill and digester gas–A technology overview | |
| Liu et al. | Dynamic performance of CO2 adsorption with tetraethylenepentamine-loaded KIT-6 | |
| ES2295059T3 (es) | Procedimiento para la produccion de una composicion absorbente y uso en desulfuracion. | |
| Liu et al. | Studies on toluene adsorption performance and hydrophobic property in phenyl functionalized KIT-6 | |
| US9480944B2 (en) | Process for removal of siloxanes and related compounds from gas streams | |
| US9039807B2 (en) | Regenerative adsorption process for removal of silicon-containing contaminants from process gas using a neutral adsorbent media | |
| CN103313769B (zh) | 用于空气净化的沸石组合物 | |
| WO2004054708A2 (en) | Amine modified adsorbent, its preparation and use for dry scrubbing of acid gases | |
| Chen et al. | Adsorption of volatile organic compounds by mesoporous graphitized carbon: Enhanced organophilicity, humidity resistance, and mass transfer | |
| Yoosuk et al. | CO2 and H2S binary sorption on polyamine modified fumed silica | |
| CA2787635A1 (en) | Crosslinked polymer-carbon sorbent for removal of heavy metals, toxic materials and carbon dioxide | |
| WO2008024329A1 (en) | Biogas purification with siloxane removal | |
| JP6552783B2 (ja) | シロキサン除去剤およびそれを用いたシロキサン除去フィルタ | |
| Wang et al. | Nanoporous molecular basket sorbent for NO 2 and SO 2 capture based on a polyethylene glycol-loaded mesoporous molecular sieve | |
| JP2008307532A (ja) | 燃料の精製に使用した吸着剤を再生するための方法及び装置 | |
| Zhu et al. | A highly effective and low-cost sepiolite-based solid amine adsorbent for CO2 capture in post-combustion | |
| Xiao et al. | Nanofibrous carbon microspheres with hierarchical porosity for deep eutectic solvent loading and highly efficient SO2 adsorption | |
| AlQahtani et al. | Regenerable solid molecular basket sorbents for selective SO2 capture from CO2-rich gas streams | |
| KR20110112322A (ko) | 물을 함유하는 기체 흐름으로부터 오염물을 제거하는 방법 | |
| Vali et al. | Adsorptive removal of siloxanes from biogas: Recent advances in catalyst reusability and water content effect | |
| JP3627100B2 (ja) | 消化ガスの精製方法 | |
| US20070151450A1 (en) | Methods for purifying gases having organic impurities using granulated porous glass | |
| Huang et al. | Experimental and kinetic study on the cyclic removal of low concentration CO2 by amine adsorbents in confined spaces |