ITTO990817A1 - Unita' di assorbimento dell'anidride carbonica e metodo di rigenera-zione di tale unita' - Google Patents

Unita' di assorbimento dell'anidride carbonica e metodo di rigenera-zione di tale unita' Download PDF

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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: UNITÀ DI ASSORBIMENTO DELL'ANIDRIDE CARBONICA E METODO DI RIGENERAZIONE DI TALE UNITÀ
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad una unità di assorbimento dell'anidride carbonica vantaggiosamente utilizzabile sia con batterie metallo - aria, che in ambienti ove sia necessario prevedere l'allontanamento dell'anidride carbonica.
Normalmente, le unità di assorbimento di tipo noto sono disposte lungo un condotto di alimentazione dell'aria ad una batteria metallo -aria per abbattere il tasso di anidride carbonica contenuto nell'aria stessa, oppure, date le loro caratteristiche, possono essere utilizzate nei casi in cui occorra trattare l'aria di ambienti chiusi.
Dalla domanda di Brevetto Europeo no. EP 0 677 883 è nota una unità di assorbimento comprendente un contenitore disposto attraverso il condotto, uno o più elementi a cassetto permeabili disposti in sèrie ed in modo rimovibile all'interno del contenitore, e contenenti, ciascuno, un materiale assorbente dell'anidride carbonica.
Ciascun elemento a cassetto è atto ad essere rimosso periodicamente per permettere la rigenerazione del materiale in esso contenuto, ed è definito in via preferenziale da granuli di idrossido o di idrato di un metallo del Gruppo la, oppure da granuli di un materiale poroso alcalino -resistente impregnati di una soluzione in acqua di idrossidi di un metallo del Gruppo la.
L'unità di assorbimento descritta nella domanda di brevetto sopra menzionata presenta alcuni inconvenienti dovuti sia al materiale utilizzato per assorbire l'anidride carbonica, che risulta essere relativamente costoso, sia ai metodi di rigenerazione richiesti da tale materiale. In effetti, questi metodi oltre ad essere piuttosto complessi ed altrettanto costosi, richiedono non solo l'estrazione dell'elemento a cassetto, ma anche l'estrazione del materiale stesso dall'elemento cassetto .
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una unità di assorbimento dell'anidride carbonica, la quale sia facilmente rigenerabile, presenti un elevato potere assorbente nei confronti della anidride carbonica, e non richieda l'estrazione della materia attiva dal letto assorbente durante la fase di rigenerazione.
Secondo la presente invenzione viene realizzata una unità di assorbimento dell'anidride carbonica comprendente un dispositivo di contenimento presentante un ingresso ed lina uscita collegati ad un condotto di alimentazione di un flusso d'aria forzato, e mezzi di assorbimento disposti in modo amovibile all'interno del dispositivo di contenimento, e realizzati di un materiale assorbente l'anidride carbonica presente nel flusso d'aria stesso; l'unità essendo caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di assorbimento comprendono una cartuccia di materiale assorbente definito da una resina basica a scambio ionico rigenerabile e presentante un potere assorbente della anidride carbonica dalla fase gassosa.
La presente invenzione è, inoltre, relativa ad un metodo di rigenerazione di una unità di assorbimento dell'anidride carbonica.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di rigenerazione di una unità di assorbimento dell'anidride carbonica, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di idratazione di un materiale assorbente definito da una resina a scambio ionico rigenerabile contenuta all'interno di una cartuccia e precedentemente saturato con anidride carbonica assorbita; una fase di rigenerazione del detto materiale con allontanamento della anidride carbonica e rigenerazione della basicità iniziale; ed una fase di insufflaggio di gas inerte o aria decarbonatata attraverso la detta cartuccia per allontanare residui liquidi eventualmente presenti nel detto materiale .
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annesso, che illustra, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione fornita a titolo di esempio di attuazione non limitativo di una unità di assorbimento dell'abbattimento dell’anidride carbonica.
Con riferimento alla figura annessa, con 1 è indicato nel suo complesso una unità di assorbimento dell 'anidride carbonica.
L’unità 1 è disposta lungo un condotto 2 di adduzione dell'aria ad un utenza 3 definita da una batteria oppure da un ambiente di utilizzo dell'aria trattata, ed è atta ad eliminare l'anidride carbonica dall'aria alimentata all'utenza 3 stessa.
L’unità 1 comprende un contenitore 4, una cartuccia 5 assorbente disposta all'interno di un vano 6 del contenitore 4 stesso, ed una soffiante 7 per alimentare l'aria all'utenza <‘>3.
Il contenitore 4 presenta un unica sezione, ed è provvisto di un ingresso 8, e di una uscita 9 collegati al condotto 2. Il contenitore 4 comprende, inoltre, un distributore 10 collegato all'ingresso 8 per assicurare una omogenea distribuzione del flusso d'aria in ingresso su tutta la superficie della cartuccia 5, un collettore 20 per la raccolta del flusso in uscita, ed un coperchio 11 forato superiore fisso disposto a ridosso del distributore 10.
Il contenitore 4 comprende, inoltre, un coperchio 12 forato mobile atto a rimanere adagiato sulla cartuccia 5, e quattro elementi 13 elastici (solo due dei quali illustrati) definiti da rispettive molle, i quali sono compressi tra i due coperchi 11 e 12 per premere il coperchio 12 contro la cartuccia 5.
Secondo una forma di realizzazione non illustrata, le molle definenti gli elementi 13 sopra definiti possono essere sostituite da pressori realizzati preferibilmente, ma non necessariamente di gomma, o di altri materiali presentanti delle caratteristiche elastiche determinate.
Infine, il contenitore 4 comprende un coperchio 14 inferiore, una retina 15 disposta al disopra del coperchio 14 stesso, ed una serie di alette 16 anulari disposte all'interno del vano 6, ed atte a migliorare la circolazione del flusso d'aria attraverso la cartuccia 5 impedendo la formazione di cammini preferenziali.
La cartuccia 5 è permeabile ed è realizzata di un materiale rigenerabile assorbente l'anidride carbonica e definito da una resina a scambio ionico fortemente basica, e, come verrà spiegato meglio nel seguito, la rigenerazione di questa cartuccia avviene con stripping di vapore acqueo con un flusso di aria o gas inerte umidi, che non necessitano successivamente di nessun ulteriore trattamento.
In alternativa, il materiale della cartuccia 5 è realizzato di un ossido di un elemento del Gruppo Ila, in particolare di magnesio, per realizzare un sistema assorbente l'anidride carbonica facilmente rigenerabile mediante riscaldamento.
La dimensione della cartuccia 5 è scelta in sede di progetto in funzione della concentrazionè di anidride carbonica in ingresso e a quella desiderata all'uscita 9, ed in funzione della portata d'aria da trattare e della durata desiderata della cartuccia 5.
In alternativa, per aumentare le caratteristiche di depurazione dell'unità 1, o per meglio adattare l'unità 1 stessa alle situazioni contingenti, si può prevedere di disporre più cartucce 5 in serie tra loro, oppure, ancora, disposti secondo due blocchi.
L'unità 1 appena descritta presenta alcuni vantaggi, quali ad esempio l'ottenimento di una bassa concentrazione di anidride carbonica nell'aria in uscita dall’unità 1 stessa, la totale assenza di residui da smaltire all'interno della cartuccia 5, ed una bassa perdita di carico idrostatico lungo l'unità 1 stessa con la possibilità di adottare delle soffianti 7 o dei dispositivi analoghi di ridotte dimensioni e di costi contenuti.
In uso, il flusso d'aria da inviare all'utenza 3 viene condotto attraverso la cartuccia 5 causando la carbonatazione del materiale assorbente.
Nel caso in cui il materiale assorbente della cartuccia 5 sia costituito da resine a scambio ionico durante l'utilizzo si può assistere ad una diminuzione del volume del materiale assorbente in seguito a disidratazione del medesimo.
La presenza degli elementi elastici 13 fa si che durante la diminuzione di volume delle resine, il coperchio 12 mobile si mantenga perennemente a contatto della superficie superiore della cartuccia 5 stessa, impedendo la modifica delle caratteristiche meccaniche della cartuccia 5 medesima .
Una volta che all'uscita 9 dell'unità 1 si rileva che il flusso di aria non presenta più le caratteristiche richieste per l'utenza 3 ovvero che le caratteristiche filtranti del materiale della cartuccia 5 sono diminuite, la cartuccia 5 viene estratta dal contenitore 4 e viene introdotta in una unità di rigenerazione (non illustrata) dove il materiale in essa contenuto viene in successione idratato; rigenerato; e sottoposto ad un flusso di aria decarbonata per allontanare residui liquidi eventualmente presenti nel materiale.
La rigenerazione viene realizzata in alternativa con una soluzione acquosa di idrossido di sodio o di idrato d'ammonio, cui segue un lavaggio con acqua fino al raggiungimento di condizioni di neutralità, mentre 1<1 >idratazione viene realizzata con flusso di aria decarbonatata o gas inerte umido attraverso la cartuccia 5, o in alternativa, facendo stazionare in acqua decarbonatata la cartuccia 5 stessa, oppure ancora, con flusso di gas inerte o di aria decarbonatata ad umidità e temperatura crescenti attraverso la cartuccia 5.
Percolando la cartuccia 5 con una soluzione acquosa di soda o di idrossido d'ammonio dopo aver idratato il materiale all'interno della cartuccia 5 stessa, si ha il vantaggio di consumare meno soda o idrato d'ammonio.
In alternativa a quanto sopra descritto, la rigenerazione del materiale della cartuccia 5 può essere realizzata con un flusso gassoso a temperatura compresa tra i 50°C ed i 70°C. Il flusso gassoso appena descritto è costituito da gas inerte o aria decarbonatata entrambi saturati con vapor acqueo.
In alternativa qualora il materiale contenuto nella cartuccia assorbente sia definito da un ossido di elemento del gruppo Ila sotto forma di pellet, la rigenerazione .viene semplicemente condotta operando un riscaldamento a temperature superiori a 500° C in flusso di aria decarbonatata o di gas inerte.
Il riscaldamento e raffreddamento del materiale assorbente viene effettuato realizzando una profilo di temperatura a rampa al fine di minimizzare le tensioni interne alle singole particelle dovute alla dilatazione termica.
La rigenerazione della cartuccia 5 così come poc'anzi descritta nelle sue diverse varianti ha il vantaggio di non produrre ovvero di ridurre ai minimi termini reflui da smaltire o sostanze tossiche e nocive.

Claims (17)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Unità (1) di assorbimento dell'anidride carbonica comprendente un dispositivo di contenimento (4) presentante un ingresso (8) ed una uscita (9) collegati ad un condotto (2) di alimentazione di un flusso d'aria forzato, e mezzi di assorbimento (5) disposti in modo amovibile all'interno del dispositivo di contenimento (4), e realizzati di un materiale assorbente l'anidride carbonica presente nel flusso d'aria stesso; l'unità (1) essendo caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di assorbimento (5) comprendono una cartuccia (5) di materiale assorbente definito da una resina basica a scambio ionico rigenerabile e presentante ma potere assorbente della anidride carbonica dalla fase gassosa.
  2. 2. Unità secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il materiale della detta cartuccia (5) è un ossido di un elemento appartenente al Gruppo Ila.
  3. 3. Unità secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il detto elemento è magnesio .
  4. 4. Unità secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di contenimento (4) comprende un contenitore (4) per i detti mezzi di filtraggio, un distributore di ingresso (8) per la distribuzione all'interno del contenitore (4) del detto flusso d'aria, ed un coperchio (12) mobile rispetto al contenitore (4) atto a rimanere adagiato sulla detta cartuccia (5) qualsiasi sia il volume del materiale contenuto nella cartuccia (5) stessa.
  5. 5. Unità secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di contenimento (4) comprende un coperchio (11) fisso ed un numero determinato di elementi elastici (13) interposti tra il coperchio (11) fisso ed il detto coperchio (12) mobile.
  6. 6. Unità secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che ciascuno dei detti elementi elastici (13) è definito da una rispettiva molla .
  7. 7. Unità secondo la ' rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di contenimento (4) comprende una pluralità di mezzi deflettori (16) disposti internamente al detto contenitore (4) per deflettere il detto flusso d'aria attraverso la detta cartuccia (5).
  8. 8. Metodo di rigenerazione di una unità (1) di assorbimento dell'anidride carbonica, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di idratazione di un materiale assorbente definito da una resina a scambio ionico rigenerabile contenuta all'interno di una cartuccia (5); una fase di rigenerazione del detto materiale; ed una fase di insufflaggio di aria decarbonata o gas inerte attraverso la detta cartuccia (5) per allontanare residui liquidi eventualmente presenti nel detto materiale.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di rigenerazione del detto materiale è realizzata con una soluzione acquosa di idrossido di sodio o idrossido d'ammonio; ed una fase di lavaggio della detta cartuccia (5) con acqua fino al raggiungimento di condizioni di neutralità per il detto materiale.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di rigenerazione del detto materiale è realizzata con un flusso di acqua a temperatura compresa tra i 50°C e i 70°C.
  11. 11. Metodo secondo .la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere che la detta fase di rigenerazione del detto materiale è realizzata con un flusso gassoso di aria decarbonatata o gas inerte saturo d'acqua a temperatura compresa tra i 50°C ed i 70°C.
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di idratazione viene realizzata con flusso gassoso umido attraverso la detta cartuccia (5).
  13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di idratazione viene realizzata facendo stazionare in acqua la detta cartuccia (5).
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di idratazione viene realizzata con flusso gassoso ad umidità e temperatura crescenti attraverso la detta cartuccia (5).
  15. 15. Metodo di rigenerazione di una unità di assorbimento, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di riscaldamento di un materiale assorbente definito da un ossido di un elemento del gruppo Ila contenuto all'interno di una cartuccia (5); una fase di rigenerazione del detto materiale; ed una fase di raffreddamento di detto materiale.
  16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che la fase di rigenerazione viene effettuata per riscaldamento a temperatura maggiore di 500°C lasciando stazionare la cartuccia (5) assorbente in flusso di aria decarbonatata o gas inerte.
  17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che l'ossido dell'elemento del gruppo Ila può essere, ma non solo, sotto forma di pellet.
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