RO137755A2 - METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS - Google Patents
METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS Download PDFInfo
- Publication number
- RO137755A2 RO137755A2 ROA202200256A RO202200256A RO137755A2 RO 137755 A2 RO137755 A2 RO 137755A2 RO A202200256 A ROA202200256 A RO A202200256A RO 202200256 A RO202200256 A RO 202200256A RO 137755 A2 RO137755 A2 RO 137755A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- temperature
- precursor
- synthesis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
METODĂ ȘI INSTALAȚIE PENTRU PRODUCEREA, SEPARAREA ȘI STOCAREA 13CO2 PENTRU UTILIZARE CA PRECURSOR ÎN SINTEZA DE COMPUȘI MARCAȚI CU 13CMETHOD AND PLANT FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE OF 13 CO 2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13 C LABELED COMPOUNDS
Invenția se referă la o metodă și o instalație pentru producerea, separarea și stocarea dioxidului de carbon marcat cu 13C, cu aplicație principală ca precursor în sinteza compușilor 1Ț 1Ț 1Ț marcați cu C. CO2 poate fi obținut prin reacția dintre CO (gaz) și O2(gaz) la temperatură și presiune atmosferică, în prezența unui catalizator:The invention relates to a method and an installation for the production, separation and storage of carbon dioxide labeled with 13 C, with the main application as a precursor in the synthesis of compounds 1Ț 1Ț 1Ț labeled with C. CO 2 can be obtained by the reaction between CO (gas) and O 2 (gas) at atmospheric temperature and pressure, in the presence of a catalyst:
catalizator 13CO + l/2O2 --------------> 13CO2catalyst 13 CO + l/2O2 --------------> 13 CO2
T°C, p atmT°C, p atm
Prin documentarea efectuată am identificat această reacție ca fiind studiată pentru oxidarea CO nemarcat la CO2 cu aplicație directă în controlul poluării mediului [S. Day, G.C. Dhal, ”Catalytic conversion of carbon monoxide into carbon dioxide over spinel catalysts: An overview”, Materials Science and Energy Technologies 2019, 2(3):575-588], sau în elucidarea mecanismului reacțiilor catalitice heterogene [R. Kopelent, A. Tereshchenko, A. Guda, G. Smolentsev, Luca Artiglia, V.L. Sushkevich, A. Bugaev, LI. Sadykov, T. Baidya, M. Bodnarchuk, J.A. van Bokhoven, M. Nachtegaal, O.V. Safonova, ”Enhanced reducibility of the ceria-tin oxide solid solution modifics the CO oxidation mechanism at the platinum-oxide interface”, ACS Catalysis 2021, ll(15):9435-9449], dar nu a fost identificată o instalație pentru producerea, separarea și stocarea 13CO2.Through the documentation we have identified this reaction as being studied for the oxidation of unlabeled CO to CO 2 with direct application in environmental pollution control [S. Day, GC Dhal, "Catalytic conversion of carbon monoxide into carbon dioxide over spinel catalysts: An overview", Materials Science and Energy Technologies 2019, 2(3):575-588], or in elucidating the mechanism of heterogeneous catalytic reactions [R. Kopelent, A. Tereshchenko, A. Guda, G. Smolentsev, Luca Artiglia, VL Sushkevich, A. Bugaev, LI. Sadykov, T. Baidya, M. Bodnarchuk, JA van Bokhoven, M. Nachtegaal, OV Safonova, "Enhanced reducibility of the ceria-tin oxide solid solution modifies the CO oxidation mechanism at the platinum-oxide interface", ACS Catalysis 2021, ll (15):9435-9449], but no facility for the production, separation and storage of 13 CO 2 has been identified.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția propusă este legată de randamentul procesului, deoarece condiția obligatorie în reacțiile în care sunt implicați compuși marcați izotopic (în cazul de față CO) este tocmai randamentul ridicat la o singură trecere a reactanților prin reactor, având în vedere că aceștia sunt valoroși și orice pierdere sub formă de produși secundari mărește costul întregului proces.The technical problem that the proposed invention solves is related to the yield of the process, because the mandatory condition in reactions involving isotopically labeled compounds (in the present case CO) is precisely the high yield in a single pass of the reactants through the reactor, considering that they are valuable and any loss as by-products increases the cost of the whole process.
Un alt avantaj al metodei și al instalației propuse sunt costurile relativ reduse având în vedere că se folosește un singur reactor catalitic și se obține un singur produs de reacție, ușor de separat și stocat.Another advantage of the proposed method and facility is the relatively low costs considering that a single catalytic reactor is used and a single reaction product is obtained, easily separated and stored.
în instalația propusă în prezenta invenție poate fi produs 13CO2 pornind de la 13CO cuin the installation proposed in the present invention, 13 CO 2 can be produced starting from 13 CO with
ττ
Instalația pentru producerea, separarea și stocarea CO2 este prezentată schematic în Figura 1 și are trei module principale: (i) partea de debitare și pre-amestecare a gazelor de lucru, (ii) partea de conversie termo-catalitică a CO la CO2 constând dintr-un reactor tubular din cuarț și (iii) partea de captare și separare a CO2 constând dintr-o butelie din inox, umplută cu sârmă (sau șpan) de inox, dotată cu o manta cu gaz inert.The installation for the production, separation and storage of CO2 is shown schematically in Figure 1 and has three main modules: (i) the part for cutting and pre-mixing the working gases, (ii) the thermo-catalytic conversion part of CO to CO2 consisting of -a tubular quartz reactor and (iii) the CO2 capture and separation part consisting of a stainless steel cylinder, filled with stainless steel wire (or chip), equipped with an inert gas jacket.
Se dă în continuare un exemplu concret de realizare a invenției. în reactorul tubular din cuarț 5 (fig. 1), având diametrul interior de 10 mm, se fixează un pat catalitic 7 având o lungime de 30 mm, format din catalizator (de exemplu, N1/AI2O3 granule 0,1-0,2 mm) amestecat cu granule de cuarț (0,2-0,3 mm) cu rol în anularea căderii de presiune în reactor. Reactorul se plasează în cuptorul electric 6 și se cuplează cele trei butelii cu gazele de reacție: 13CO (butelia 1), O2 (butelia 2) și He (butelia 3) la vasul de pre-amestecare gaze 4. Heliul are rol de gaz purtător asigurând un flux constant prin patul catalitic. Se cuplează reactorul la gaz cromatograf 8 (GC-2010 Shimadzu), echipat cu detector HID (Helium lonisation Detector). înainte de a iniția reacția de conversie a CO la CO2, catalizatorul se activează în flux de hidrogen de 15 ml/min, la 350°C pentru 2 h, apoi se trece pe flux de heliu 80 ml/min și temperatura din cuptorul electric 6 se reduce la 250°C, temperatură la care are loc conversia 13CO la 13CO2. Când temperatura a ajuns la 250°C se admite heliu în instalație până presiunea în butelia de captare 13CO2 9 (vidată în prealabil) atinge valoarea de 1 bar, iar temperatura interiorul acesteia atinge valoarea de -110°C, utilizând un vas Dewar 10 cu azot lichid ca agent de răcire. Odată aceste condiții îndeplinite se admit în instalație CO cu un debit de 25 ml/min și O2 cu un debit de 20 ml/min, debite controlate cu ajutorul unor debitmetre electronice DE. Conversia CO la CO2 este imediată, formarea acestuia, precum și excesul de oxigen se analizează on-line în gaz cromatograful 8. Gazele care ies din reactor sunt colectate continuu în butelia de captare 9, termostatată la -140 + 155°C, temperatură la care CO2 condensează, iar oxigenul nereacționat și gazul purtător (He) părăsesc această butelie de produs, în flux continuu, fiind colectate în butelia 11.A concrete example of the invention is given below. in the tubular quartz reactor 5 (fig. 1), having an inner diameter of 10 mm, a catalytic bed 7 having a length of 30 mm, consisting of catalyst (for example, N1/AI2O3 granules 0.1-0.2 mm) mixed with quartz granules (0.2-0.3 mm) with a role in canceling the pressure drop in the reactor. The reactor is placed in the electric furnace 6 and the three cylinders with reaction gases are connected: 13 CO (cylinder 1), O2 (cylinder 2) and He (cylinder 3) to the gas pre-mixing vessel 4. Helium acts as a gas carrier ensuring a constant flow through the catalytic bed. The gas chromatograph reactor 8 (GC-2010 Shimadzu), equipped with a HID detector (Helium lonisation Detector), is connected. before starting the CO to CO2 conversion reaction, the catalyst is activated in a hydrogen flow of 15 ml/min, at 350°C for 2 h, then it is switched to a helium flow of 80 ml/min and the temperature in the electric furnace 6 it is reduced to 250°C, the temperature at which the conversion of 13 CO to 13 CO2 takes place. When the temperature has reached 250°C, helium is admitted into the installation until the pressure in the capture bottle 13 CO2 9 (emptied beforehand) reaches the value of 1 bar, and the temperature inside it reaches the value of -110°C, using a Dewar 10 vessel with liquid nitrogen as a cooling agent. Once these conditions are met, CO is allowed in the installation with a flow rate of 25 ml/min and O2 with a flow rate of 20 ml/min, flows controlled with the help of DE electronic flow meters. The conversion of CO to CO2 is immediate, its formation, as well as the excess oxygen, are analyzed online in the gas chromatograph 8. The gases leaving the reactor are continuously collected in the capture bottle 9, thermostated at -140 + 155°C, temperature at which CO2 condenses, and unreacted oxygen and carrier gas (He) leave this product cylinder, in continuous flow, being collected in cylinder 11.
Pentru determinarea randamentului global, necesar pentru validarea metodei pentru producerea 13CO2, s-au oxidat 4,214 L de 13CO, din care s-a obținut 4,018 L de 13CO2, randamentul chimic obținut fiind 95,3 %.To determine the global yield, necessary for the validation of the method for the production of 13 CO2, 4.214 L of 13 CO were oxidized, from which 4.018 L of 13 CO2 were obtained, the obtained chemical yield being 95.3%.
Având în vedere că sistemul catalitic nu conține surse de carbon, bilanțul izotopic nu suferă modificări pe parcursul oxidării, adică nu se pot observa diluții izotopice. Acest lucru este confirmat și rezultatele obținute prin analiza izotopică a produsului 13CO2, efectuată cu unConsidering that the catalytic system does not contain carbon sources, the isotopic balance does not undergo changes during the oxidation, i.e. no isotopic dilutions can be observed. This is also confirmed by the results obtained by the isotopic analysis of the 13 CO2 product, carried out with a
spectrometru de masă ISOPRIME 100, pornind de la 13CO marcat cu 13C 2,07 ± 0,02 % at. s-a obținut CO2 cu o concentrație izotopică de 2,02 ± 0,02 % at., diferența observată se datorează erorilor analizelor izotopice.mass spectrometer ISOPRIME 100, starting from 13 CO labeled with 13 C 2.07 ± 0.02 % at. CO2 was obtained with an isotopic concentration of 2.02 ± 0.02 % at., the observed difference is due to the errors of the isotopic analyses.
Instalația propusă în prezentul brevet are o capacitate de producție de 100 sl. CO2 pe lună.The installation proposed in this patent has a production capacity of 100 sl. CO2 per month.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202200256A RO137755A2 (en) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA202200256A RO137755A2 (en) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO137755A2 true RO137755A2 (en) | 2023-11-29 |
Family
ID=88970017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA202200256A RO137755A2 (en) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO137755A2 (en) |
-
2022
- 2022-05-11 RO ROA202200256A patent/RO137755A2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barbarossa et al. | Catalytic thermal decomposition of sulphuric acid in sulphur–iodine cycle for hydrogen production | |
| Ginosar et al. | Stability of supported platinum sulfuric acid decomposition catalysts for use in thermochemical water splitting cycles | |
| Vernon et al. | Partial oxidation of methane to synthesis gas | |
| US3615164A (en) | Process for selective removal by methanation of carbon monoxide from a mixture of gases containing carbon dioxide | |
| RU2568976C2 (en) | Conversion of hydrogen sulphide into hydrogen | |
| CA2650844C (en) | Process for the removal of hydrogen cyanide and formic acid from synthesis gas | |
| Lapidus et al. | The mechanism of carbon dioxide hydrogenation on copper and nickel catalysts | |
| Fedotov et al. | Original hybrid membrane-catalytic reactor for the Co-Production of syngas and ultrapure hydrogen in the processes of dry and steam reforming of methane, ethanol and DME | |
| WO2016176105A1 (en) | Methods for conversion of co2 into syngas | |
| US20140287911A1 (en) | Copper-based catalyst for converting ammonia into nitrogen | |
| US20130237618A1 (en) | Process for producing methanol | |
| CA2698246A1 (en) | A system and process for hydrocarbon synthesis | |
| AU2008315615A1 (en) | Process for a reduction in the amount of sulphur compounds, hydrogen cyanide and formic acid in synthesis gas | |
| RO137755A2 (en) | METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION, SEPARATION AND STORAGE of 13CO2 FOR USE AS A PRECURSOR IN THE SYNTHESIS OF 13C-LABELED COMPOUNDS | |
| JP7611764B2 (en) | Catalyst for producing acetone and method for producing acetone | |
| Mendelovici et al. | Reaction of ethylene with oxygen on a PtCeO2 catalyst | |
| AU2010331314A1 (en) | Process for synthesis of ammonia | |
| US4115523A (en) | Synthesis of hydroxylamine from hydrogen sulfide and nitric oxide | |
| Sun et al. | Ammonia oxidation in Ba0. 5Sr0. 5Co0. 8Fe0. 2O3− δ membrane reactor | |
| JP2600091B2 (en) | Molybdenum sulfide catalyst for carbon dioxide reduction and method for producing carbon monoxide | |
| WO2023031733A1 (en) | Oxygen removal from an ethane odh product stream using ethanol | |
| Fayzullaev et al. | Kinetics and mechanisms of methane oxycondensation reaction | |
| US8815963B1 (en) | Catalyst composition formulated for synthesis of alcohols and method of preparing the same | |
| Zhou et al. | Gallium Switches the Selectivity of Classical Methanation Catalysts to Produce Methanol from CO2 | |
| Ramos et al. | Oxidative dehydrogenation of propane to propene, 1: Kinetic study on V/MgO |