RU2431520C1 - Filter to remove carbon dioxide from gas flow - Google Patents
Filter to remove carbon dioxide from gas flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431520C1 RU2431520C1 RU2010128458/05A RU2010128458A RU2431520C1 RU 2431520 C1 RU2431520 C1 RU 2431520C1 RU 2010128458/05 A RU2010128458/05 A RU 2010128458/05A RU 2010128458 A RU2010128458 A RU 2010128458A RU 2431520 C1 RU2431520 C1 RU 2431520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- filter
- carbon dioxide
- filter according
- casing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройствам для удаления СO2 из газовых потоков, в частности к фильтру для удаления диоксида углерода (например, из горячего газа, образующегося при сгорании угля, нефтепродуктов и т.д.). Данный фильтр может использоваться как для очистки выхлопных газов автомобилей, так и для очистки отходящих газов с промышленных предприятий, в частности электростанций.The present invention relates to devices for removing CO 2 from gas streams, in particular to a filter for removing carbon dioxide (for example, from hot gas generated by the combustion of coal, oil products, etc.). This filter can be used both for cleaning exhaust gases from automobiles and for cleaning exhaust gases from industrial enterprises, in particular power plants.
В патенте US 6755892 раскрыта система удаления диоксида углерода из газа, включающая слой сорбента, поглощающий CO2, канал, соединяющий источник CO2 с указанным слоем, канал, соединяющий указанный слой с выходом, устройство регенерации для выделения CO2 из указанного слоя сорбента и, по крайней мере, один клапан для контроля потока газа в систему, а также из нее.US Pat. No. 6,755,892 discloses a system for removing carbon dioxide from a gas, comprising a CO 2 adsorbent layer, a channel connecting a CO 2 source to said layer, a channel connecting said layer to an outlet, a regeneration device for releasing CO 2 from said sorbent layer, and at least one valve to control the flow of gas into and out of the system.
Однако такая система малоэффективна, особенно при высоких скоростях потоков газа, содержащих высокие концентрации CO2. В WO 2010/027929 А1 раскрыта система удаления диоксида углерода из потока газов, включающая емкость абсорбции, через которую пропускают поток газа, и содержащая сорбирующий материал, поглощающий CO2, где сорбирующий материал содержит по крайней мере один амин, по крайней мере один катализатор, активирующий диоксид углерода, и по крайней мере один пористый материал, несущий указанный амин и катализатор.However, such a system is ineffective, especially at high gas flow rates containing high concentrations of CO 2 . WO 2010/027929 A1 discloses a system for removing carbon dioxide from a gas stream, including an absorption vessel through which a gas stream is passed, and comprising a sorbent material absorbing CO 2 , where the sorbent material contains at least one amine, at least one catalyst, activating carbon dioxide, and at least one porous material bearing the specified amine and catalyst.
Однако данная система довольно сложна и не дает полной гарантии наиболее эффективного поглощения CO2. В частности, эта система требует сложного приготовления пористого вещества из раствора и последующего нанесения на поверхность с первоначальным просыханием и кальцинированием при высоких температурах (доходящих до 1000С°).However, this system is quite complex and does not provide a full guarantee of the most effective absorption of CO 2 . In particular, this system requires complex preparation of a porous substance from a solution and subsequent application to the surface with initial drying and calcination at high temperatures (reaching 1000 ° C).
Известно устройство для удаления диоксида углерода, состоящее из термостойкой бумаги, пропитанной адсорбентом, поглощающим диоксид углерода, и имеющей множество выступающих участков на поверхности бумаги, где термостойкая бумага свернута в многослойный цилиндр с образованием выступающими участками непрямого канала в продольным направлении цилиндра (JP 2009275585, 26.11.2009, SUZUKI KENJI).A device for removing carbon dioxide is known, consisting of heat-resistant paper impregnated with an adsorbent absorbing carbon dioxide, and having many protruding sections on the surface of the paper, where the heat-resistant paper is folded into a multilayer cylinder with the formation of the protruding sections of an indirect channel in the longitudinal direction of the cylinder (JP 2009275585, 26.11 .2009, SUZUKI KENJI).
Главным недостатком такого устройства является неполное удаление диоксида углерода из потока газа, а также быстрое засорение данного устройства.The main disadvantage of such a device is the incomplete removal of carbon dioxide from the gas stream, as well as the rapid clogging of this device.
Известен фильтрующий элемент для очистки и осушки газов, состоящий из концентрично установленных один в другом двух или более цилиндров, промежутки между которыми заполнены зернистым влагопоглощающим материалом, отличающийся тем, что стенки цилиндров выполнены из термоскрепленных в местах пересечений волокон термопластичного полимера, причем диаметр волокон, образующих первые по ходу движения очищаемого газа цилиндры, больше, а плотность их укладки меньше, чем у последующих, при этом средний диаметр пор первого по ходу движения очищаемого газа цилиндра не более 0,05 мм, а размер частиц зернистого материала находится в пределах от 0,05 до 1 мм, суммарная толщина слоев с зернистым материалом не меньше 60 мм (RU 2224580 С1, 27.02.2004, Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро "Металлополимер" (BY)).Known filter element for cleaning and drying gases, consisting of concentrically installed one in the other two or more cylinders, the gaps between which are filled with granular moisture-absorbing material, characterized in that the cylinder walls are made of thermally bonded fibers at the intersection of the fibers of the thermoplastic polymer, the diameter of the fibers forming the first cylinders in the direction of the gas to be cleaned are larger, and their packing density is lower than in the subsequent ones, with the average pore diameter of the first in the direction of the cleaning gas cylinder is not more than 0.05 mm, and the particle size of the granular material is in the range from 0.05 to 1 mm, the total thickness of the layers with the granular material is not less than 60 mm (RU 2224580 C1, 02.27.2004, Republican Unitary Enterprise Special Design -technological bureau "Metallopolymer" (BY)).
Однако эффективность удаления диоксида углерода и срок службы известного фильтра также низки.However, the carbon dioxide removal efficiency and the service life of the known filter are also low.
Фильтр согласно настоящему изобретению не содержит недостатков вышеуказанных решений. При создании фильтра автором неожиданно было обнаружено, что при упрощении конструкции фильтра, а также упрощении изготовления существенным образом повышается эффективность удаления диоксида углерода из газового потока, которая приближается почти к 100%. Кроме того, настоящий фильтр прост в обслуживании и может быть быстро восстановлен для повторного использования.The filter according to the present invention does not contain the disadvantages of the above solutions. When creating a filter, the author unexpectedly found that by simplifying the design of the filter, as well as simplifying the manufacture, the efficiency of removing carbon dioxide from the gas stream substantially increases, which approaches almost 100%. In addition, this filter is easy to maintain and can be quickly repaired for reuse.
Согласно настоящему изобретению фильтр состоит из двух корпусов, один из которых помещен вовнутрь второго корпуса, закрытого с одного торца. Стенки внутреннего корпуса сформированы из волокон, которые переплетены друг с другом и образуют множество расположенных по существу в горизонтальном направлении каналов, поперечный размер которых лежит в субмикронном диапазоне, например от 100 нанометров до 1 микрона. Один торец внутреннего корпуса может примыкать к закрытому торцу внешнего корпуса, а может отступать от него на некоторое расстояние. К другому торцу внутреннего корпуса подведен газопровод, через который в фильтр поступает неочищенный газ. Пространство между стенками корпусов заполнено волокнами, образующими множество каналов, а пространство внутреннего корпуса заполняется химическим агентом.According to the present invention, the filter consists of two housings, one of which is placed inside the second housing, closed at one end. The walls of the inner casing are formed of fibers that are intertwined with each other and form a plurality of channels located essentially in the horizontal direction, the transverse size of which lies in the submicron range, for example, from 100 nanometers to 1 micron. One end of the inner case can adjoin the closed end of the outer case, and can retreat from it by a certain distance. A gas pipeline is connected to the other end of the inner casing, through which crude gas enters the filter. The space between the walls of the buildings is filled with fibers that form many channels, and the space of the inner case is filled with a chemical agent.
Форма корпусов может варьироваться, в частности может быть цилиндрической.The shape of the bodies may vary, in particular it may be cylindrical.
Используемые волокна могут быть полипропиленовыми волокнами, имеющими высокую химическую инертность и выдерживающими температуры выше 200C°. Может применяться и вспененный полипропилен, используемый при изготовлении механических фильтров для очистки воды от частиц микронных размеров. Также волокна могут быть металлическими, керамическими в зависимости от условий применения фильтра настоящего изобретения.The fibers used may be polypropylene fibers having a high chemical inertness and withstanding temperatures above 200 ° C. Foamed polypropylene used in the manufacture of mechanical filters for purifying water from micron particles can also be used. Also, the fibers can be metal, ceramic, depending on the conditions of use of the filter of the present invention.
Химическим агентом является вещество, абсорбирующее диоксид углерода, например гидроксид натрия, гидросульфид кальция, гидроксид кальция, оксиды металла, силикаты.A chemical agent is a carbon dioxide absorbent, for example sodium hydroxide, calcium hydrosulfide, calcium hydroxide, metal oxides, silicates.
Вариантом настоящего изобретения является фильтр с указанной конструкцией, где поверх волокон, расположенных между корпусами, дополнительно размещают химический агент.A variant of the present invention is a filter with the specified design, where on top of the fibers located between the housings, a chemical agent is additionally placed.
Стенки внешнего корпуса могут быть выполнены из прозрачного материала, позволяющего наблюдать степень отработки фильтра.The walls of the outer casing can be made of transparent material, allowing to observe the degree of filter exhaustion.
Многочисленные эксперименты показали, что конструкция такого фильтра позволяет почти полностью удалить углекислый газ из газового потока. При этом не требуются дополнительные энергетические затраты.Numerous experiments have shown that the design of such a filter almost completely removes carbon dioxide from the gas stream. At the same time, additional energy costs are not required.
Конструкция фильтра настоящего изобретения детально показана на Фигурах 1-3.The filter design of the present invention is shown in detail in Figures 1-3.
Фигура 1 - общий вид фильтра.Figure 1 - General view of the filter.
Фигура 2 - фильтр с химическим агентом поверх волокон, расположенных между стенками корпусов.Figure 2 - filter with a chemical agent on top of fibers located between the walls of the housings.
Фигура 3 - фильтр, где торец внутреннего корпуса отступает от внешнего корпуса на некоторое расстояние.Figure 3 - filter, where the end face of the inner housing departs from the outer housing by a certain distance.
Автор полагает, что повышенная эффективность фильтра настоящего изобретения обусловлена принципом его работы, которая заключается в следующем.The author believes that the increased filter efficiency of the present invention is due to the principle of its operation, which is as follows.
Поток неочищенного газа через газопровод (1) поступает во внутренний корпус фильтра, в котором происходит первичное улавливание диоксида углерода химическим агентом (3). Помимо поглотительной функции агент имеет барьерную функцию, позволяющую погасить высокие скорости потока газа, а также достаточно равномерно распределить его по всему объему внутреннего корпуса.The crude gas stream through the gas pipeline (1) enters the inner filter housing, in which the primary capture of carbon dioxide by the chemical agent (3) takes place. In addition to the absorption function, the agent has a barrier function that allows you to extinguish high gas flow rates, as well as distribute it evenly throughout the entire volume of the inner casing.
Поскольку противоположный газопроводу торец (7) внешнего канала закрыт, прошедший через сорбент газ направляется через каналы (4), образованные волокнами, в межкорпусное пространство, которое также заполнено волокнами, формирующими каналы (5). Необходимо отметить, что в потоке газа находятся пары воды. При прохождении газа через сорбент температура газа снижается. Также температуру газа позволяют снизить размеры каналов, через которые проходит газ. Таким образом, пары воды, находящиеся в потоке газа, переходят в жидкое состояние. Присутствующий в газе диоксид углерода начинает растворяться в воде. Субмикронный диапазон размеров каналов позволяет растворить практически 100% диоксида углерода в воде.Since the end face (7) of the external channel opposite the gas pipeline is closed, the gas passing through the sorbent is directed through the channels (4) formed by the fibers into the interbody space, which is also filled with fibers forming the channels (5). It should be noted that water vapor is in the gas stream. With the passage of gas through the sorbent, the temperature of the gas decreases. Also, the gas temperature can reduce the size of the channels through which the gas passes. Thus, water vapor in a gas stream passes into a liquid state. Carbon dioxide present in the gas begins to dissolve in water. The submicron size range of the channels allows you to dissolve almost 100% carbon dioxide in water.
Далее газ через систему каналов, сформированных волокнами, расположенных между корпусами (5), направляется в сторону открытого торца внешнего корпуса, где собирается и выводится.Next, the gas through a system of channels formed by fibers located between the bodies (5) is directed towards the open end of the external body, where it is collected and removed.
С целью удаления диоксида углерода, который может присутствовать в потоке в результате равновесного перехода из воды на выходе из фильтра, поверх волокон, расположенных между корпусами, дополнительно помещают химический агент (6).In order to remove carbon dioxide, which may be present in the stream as a result of an equilibrium transition from water at the filter outlet, a chemical agent is additionally placed on top of the fibers located between the housings (6).
По мере функционирования фильтр наполняется водой, уровень которой можно наблюдать через прозрачные стенки внешнего корпуса (2). Работа фильтра прекращается, когда он полностью заполняется водой. Для регенерации фильтра требуется только удаление из него воды с растворенным CO2 и замена химического агента.As it functions, the filter is filled with water, the level of which can be observed through the transparent walls of the outer casing (2). The filter stops when it is completely filled with water. To regenerate the filter, it is only necessary to remove water with dissolved CO 2 from it and replace the chemical agent.
Многочисленные эксперименты показали, что каналы, поперечный размер которых лежит в субмикронном диапазоне, играют важную роль в обеспечении почти полной абсорбции диоксида углерода из потока газа. Кроме того, отработанный химический агент может в дальнейшем быть использован, например, в качестве компонента при изготовлении удобрения.Numerous experiments have shown that channels whose transverse size lies in the submicron range play an important role in ensuring almost complete absorption of carbon dioxide from the gas stream. In addition, the spent chemical agent can be further used, for example, as a component in the manufacture of fertilizers.
Размеры фильтра могут варьироваться от несколько сантиметров до несколько метров в зависимости от назначения.The dimensions of the filter can vary from a few centimeters to several meters, depending on the purpose.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Был изготовлен фильтр с описанной выше конструкцией, где использовали полипропиленовые волокна и гидроксид натрия в качестве химического агента. Данный фильтр функционировал при температуре потока газа от 100 до 200°C и с содержанием диоксида углерода в потоке примерно 40%. Сравнительный анализ работы данного фильтра с работой фильтра, раскрытого в патенте US 6755892, показал существенное повышение эффективности фильтра по настоящему изобретению.A filter was made with the design described above, using polypropylene fibers and sodium hydroxide as a chemical agent. This filter was operated at a gas flow temperature of from 100 to 200 ° C and with a carbon dioxide content in the stream of about 40%. A comparative analysis of the operation of this filter with the operation of the filter disclosed in US patent 6755892, showed a significant increase in the efficiency of the filter of the present invention.
Пример 2Example 2
Был изготовлен фильтр с описанной выше конструкцией, где использовали металлические волокна и оксид кальция в качестве химического агента. Данный фильтр функционировал при температуре потока газа от 1000 до 1500°C и с содержанием диоксида углерода в потоке примерно 30%. Сравнительный анализ работы данного фильтра с работой фильтра, раскрытого в патенте US 6755892, показал существенное повышение эффективности фильтра по настоящему изобретению.A filter was made with the design described above, using metal fibers and calcium oxide as a chemical agent. This filter was operated at a gas flow temperature of from 1000 to 1500 ° C and with a carbon dioxide content in the stream of about 30%. A comparative analysis of the operation of this filter with the operation of the filter disclosed in US patent 6755892, showed a significant increase in the efficiency of the filter of the present invention.
Пример 3Example 3
Был изготовлен фильтр с описанной выше конструкцией, где использовали керамические волокна и гидроксид натрия в качестве химического агента. Химический агент дополнительно помещали поверх волокон, расположенных между корпусами. Фильтр функционировал при температуре потока газа от 1000 до 2000°C и с содержанием диоксида углерода в потоке примерно 40%. Сравнительный анализ работы данного фильтра с работой фильтра, раскрытого в патенте US 6755892, показал существенное повышение эффективности фильтра по настоящему изобретению.A filter was made with the design described above, using ceramic fibers and sodium hydroxide as a chemical agent. The chemical agent was additionally placed on top of the fibers located between the housings. The filter was operated at a gas flow temperature of from 1000 to 2000 ° C and with a carbon dioxide content in the stream of about 40%. A comparative analysis of the operation of this filter with the operation of the filter disclosed in US patent 6755892, showed a significant increase in the efficiency of the filter of the present invention.
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010128458/05A RU2431520C1 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Filter to remove carbon dioxide from gas flow |
| PCT/RU2011/000431 WO2012005624A2 (en) | 2010-07-09 | 2011-06-21 | Filter for removing carbon dioxide from a gas stream |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010128458/05A RU2431520C1 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Filter to remove carbon dioxide from gas flow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2431520C1 true RU2431520C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010128458/05A RU2431520C1 (en) | 2010-07-09 | 2010-07-09 | Filter to remove carbon dioxide from gas flow |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431520C1 (en) |
| WO (1) | WO2012005624A2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001113142A (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Kunio Yagi | Low pressure-drop filter |
| RU2224580C1 (en) * | 2002-08-01 | 2004-02-27 | Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро "Металлополимер" | Filter member for gases cleaning and drying |
| DE10257113A1 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-24 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Particle trap with coated fiber layer |
| JP4424084B2 (en) * | 2004-06-21 | 2010-03-03 | トヨタ紡織株式会社 | Fuel vapor adsorption filter and air cleaner provided with the same |
| US20090045133A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Waterhouse Jessica E | Low Pressure Drop Cyst Filter |
-
2010
- 2010-07-09 RU RU2010128458/05A patent/RU2431520C1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-06-21 WO PCT/RU2011/000431 patent/WO2012005624A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012005624A3 (en) | 2012-08-30 |
| WO2012005624A2 (en) | 2012-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8460434B2 (en) | Methane recovery from a landfill gas | |
| CN107511019B (en) | Volatile organic pollutant's processing apparatus | |
| RU2016125329A (en) | COALESCING FILTER | |
| EP0081297A1 (en) | Filters for purification of gases | |
| KR20090038848A (en) | Activated carbon honeycomb catalyst bed for removing mercury from combustion flue gas | |
| WO2010097614A2 (en) | A fluid separation device | |
| JP2012086183A (en) | Air purifier for compressed air | |
| CN109966816A (en) | A kind of composite filter element and volatile organic matter purification device | |
| CA2832248C (en) | Methods and systems for gas filtering and carbon dioxide capture | |
| KR101954961B1 (en) | Replaceable apparatus for generating oxygen with independent adsorption module | |
| CN109224754A (en) | Volatile organic matter condensate recycling device and its recovery method based on macroreticular resin | |
| KR101768882B1 (en) | Air purification apparatus | |
| CN102807902B (en) | Secondary purification method of coke oven gas | |
| RU2431520C1 (en) | Filter to remove carbon dioxide from gas flow | |
| RU2438753C1 (en) | Filter to remove contaminating gases from gas flow | |
| RU88987U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING AND DRYING COMPRESSED GAS | |
| RU198633U1 (en) | FILTER FOR ABSORBING CARTRIDGE | |
| WO1995002445A1 (en) | Gas stream odorant filtering apparatus and method | |
| CN205109291U (en) | Organic gas's processing apparatus | |
| CN207591531U (en) | For the ceramic filter drum of high-temperature dust removal | |
| CN106422662A (en) | Organic waste gas purifying device | |
| Frappa et al. | Membrane condenser for particulate abatement from waste-gaseous streams | |
| KR101105267B1 (en) | Cleaning and air conditioning system of circulating air | |
| JP6917646B2 (en) | Volatile organic compound recovery system | |
| JP2010259983A (en) | Gas cleaning apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140423 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140710 |