RU2771380C1 - Устройство для утилизации углекислого газа - Google Patents

Устройство для утилизации углекислого газа Download PDF

Info

Publication number
RU2771380C1
RU2771380C1 RU2021126105A RU2021126105A RU2771380C1 RU 2771380 C1 RU2771380 C1 RU 2771380C1 RU 2021126105 A RU2021126105 A RU 2021126105A RU 2021126105 A RU2021126105 A RU 2021126105A RU 2771380 C1 RU2771380 C1 RU 2771380C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
water
working body
electrolysis
supplying
Prior art date
Application number
RU2021126105A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Станиславович Беднаржевский
Original Assignee
Сергей Станиславович Беднаржевский
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 Сергей Станиславович Беднаржевский filed Critical Сергей Станиславович Беднаржевский
Priority to RU2021126105A priority Critical patent/RU2771380C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2771380C1 publication Critical patent/RU2771380C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • 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
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электрохимическим технологиям, а именно к устройствам для утилизации углекислого газа, и может найти применение для очистки воздуха рабочих помещений, сокращения газовых выбросов промышленных предприятий, охраны окружающей среды и уменьшения парникового эффекта. Представлено устройство для утилизации углекислого газа, содержащее рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания, подключенный ко всем электродам. Анод и катод чередуются друг с другом. Устройство содержит систему растворения углекислого газа в воде, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза. Также содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус. Система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и объединена с системой электролиза. Устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус. Система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа. Системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода из него газообразных продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно. Системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно. Изобретение позволяет повысить степень утилизации углекислого газа, снизить объем используемой при этом воды и тем самым повысить эффективность работы устройства. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электрохимическим технологиям, а именно к устройствам для утилизации углекислого газа и может найти применение для очистки воздуха рабочих помещений, сокращения газовых выбросов промышленных предприятий, охраны окружающей среды и уменьшения парникового эффекта.
Известна установка для улавливания углекислого газа из дымового газа электростанции (патент РФ № 2600348, 2016 г.), включающая в себя: абсорбционную колонну, седиментационный резервуар, содержащий наклонные пластины, регенерационную колонну, газожидкостный сепаратор, осушитель, компрессор и конденсатор; богатый раствор, поступающий из донной части абсорбционной колонны в седиментационный резервуар, содержащий наклонные пластины, для разделения на слои; выход для газа из газожидкостного сепаратора, последовательно соединенный с осушителем, компрессором, конденсатором и резервуаром для хранения жидкого углекислого газа, соответственно; при этом выход для донного потока из седиментационного резервуара, содержащего наклонные пластины, соединен со входом для первой среды второго теплообменника с помощью трубопровода, в котором находится насос для богатого раствора; слив для супернатанта из седиментационного резервуара, содержащего наклонные пластины, соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода; выход резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора соединен с распылительным трубопроводом яруса распыления в абсорбционной колонне с помощью трубопровода, в котором находится насос для циркулирующего абсорбционного раствора;
выход для первой среды второго теплообменника соединен со входом для первой среды первого теплообменника с помощью трубопровода; выход для первой среды первого теплообменника соединен со входом, расположенным в верхней части регенерационной колонны, с помощью трубопровода; выход для газа, расположенный вверху второго теплообменника, соединен с трубопроводом, связывающим первый теплообменник и охладитель; выход для газа, расположенный в верхней части регенерационной колонны, соединен со входом для второй среды первого теплообменника с помощью трубопровода; выход для второй среды первого теплообменника соединен со входом охладителя с помощью трубопровода; выход из охладителя соединен со входом газожидкостного сепаратора с помощью трубопровода; выход для жидкости, расположенный в нижней части регенерационной колонны, соединен со входом для второй среды второго теплообменника с помощью трубопровода, в котором находится насос для бедного раствора; выход второй среды из второго теплообменника соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода, в котором находится фильтр; слив для конденсата из газожидкостного сепаратора соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода; резервуар хранения раствора для хранения водного раствора композитного абсорбента соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода, в котором находится насос для раствора.
Недостатками известной установки являются ее высокая сложность и энергозатратность.
Известна установка для утилизации углекислого газа в животноводческом помещении (патент РФ № 2567211, 2015 г.), которая содержит компрессор для закачивания газа, блок очистки, систему трубопроводов, емкость для хранения газа, воздухозаборники, установленные в нижней части животноводческого помещения, вентилятор, соединенный системой трубопроводов с воздухозаборниками, накопительную емкость для загрязненного воздуха с обратным клапаном для предотвращения выхода загрязненного воздуха из накопительной емкости, компрессор для сжатия загрязненного воздуха, ресивер для накопления загрязненного воздуха, соединенный трубопроводом с компрессором, ресивер для накопления газа, соединенный с блоком очистки. При этом блок очистки выполнен в виде мембранного фильтрационного блока с мембранным картриджем, обеспечивающим отделение углекислого газа и очистку воздуха, состоящим из пористого полимерного волокна с газоразделительным слоем. Емкость для хранения газа выполнена в виде баллонов для последующего использования в качестве консерванта.
Недостатком известной установки является не высокая степень утилизация углекислого газа и ограниченная область ее применения.
Известно устройство (патент РФ № 2444387, 2012 г.), включающее корпус, имеющий камеру, содержащую слой поглотителя углекислого газа, очищающего воздух, проходящий через слой поглотителя от углекислого газа. Устройство включает в себя нагнетающий элемент, приводимый в действие без применения электричества, который втягивает воздух в очиститель, пропуская воздух через слой поглотителя. Нагнетающий элемент содержит двигатель и распределитель. Распределитель сообщается по текучей среде с двигателем. Для приведения в действие двигателя через него подается текучая среда.
Недостатком известного устройства является необходимость постоянной смены и утилизации поглотителя углекислого газа.
Известно устройство (заявка Великобритании № 2341615, 2000 г.), содержащее горизонтально расположенный цилиндрический корпус, с установленными в нем электродами, в которых выполнены верхние газоотводящие и нижние соосные отверстия, диэлектрические прокладки, размещенные между электродами с образованием ряда межэлектродных промежутков, верхнюю и пропущенную через нижние отверстия в электродах, нижнюю перфорированные трубы для подачи исходного электролита и отвода продуктов электролиза, газоотводящий патрубок, блок электропитания и узел крепления.
Недостатками известного устройства являются невозможность утилизации диоксида углерода в газообразном состоянии и невысокая степень утилизации его в растворенном виде.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для утилизации углекислого газа (прототип) (патент JP № 2016191141, 2016 г.), содержащее рабочий корпус, в котором вертикально установлены электроды, блок электрического питания, систему растворения углекислого газа в воде, соединенную с системой подачи исходного электролита в рабочий корпус и систему отвода продуктов электролиза. Электропитание подключено ко всем электродам, при этом катод и анод чередуются друг с другом.
Недостатками известного устройства являются невысокая степень утилизация растворенного в воде углекислого газа. Это связано с тем, что при электролизе электролит нагревается и растворенный в нем углекислый газ переходит из растворенного в газообразное состояние и выходит их раствора. Часть СО2 находится в растворе в виде угольной кислоты (Н2СО3 -), которая не стабильна и при нагревании распадается на воду и углекислый газ, который также улетучивается из раствора. Следовательно, в прототипе значительная часть углекислого газа выделяется из газированной воды и не утилизируется, что снижает экономическую эффективность работы устройства. Кроме того, известное устройство требует для работы большого расхода воды, что также существенно снижает экономическую эффективность его работы.
Задача, на решение которой направлено изобретение устройства заключается в повышении эффективности работы устройства. Поставленная задача решается следующим образом. Предложенное устройство содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, предусматривающую ее деаэрацию, умягчение, охлаждение при избыточном давлении. После чего подготовленная вода поступает в рабочий корпус, где происходит растворение подаваемого в него углекислого газа и одновременная его утилизацией из раствора в процессе электролиза. Для повышения степени растворения углекислого газа и замедления процесса выхода газа из растворенного в газообразное состояние раствор в процессе электролиза охлаждает система охлаждения. Выделяющиеся в процессе электролиза газы поднимаются в верхнюю часть корпуса, где собираются системой сбора газообразных продуктов электролиза и направляются в систему выделения из них углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус для полной утилизации по замкнутому циклу. Это повышает степень утилизации углекислого газа в предложенном устройстве по сравнению с прототипом. Аналогичным образом, система отвода воды с твердыми продуктами электролиза направляет ее в систему очистки и возврата в систему ее повторной подготовки по циклической схеме, добавляя в случае необходимости небольшое количество воды, потерянной в процессе утилизации углекислого газа. Это существенно снижает объем расходуемой воды при утилизации углекислого газа и повышает эффективность работы устройства.
Технический результат, заключается в повышении степени утилизации углекислого газа и снижении объема используемой при этом воды. Он достигается за счет того, что устройство содержит рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания подключенный ко всем электродам, при этом анод и катод чередуются друг с другом, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза, систему подготовки воды для растворения углекислого газа соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус; система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и совмещена с системой электролиза, устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус; система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа; при этом системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода их него газообразный продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно а системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков является существенной и необходимой для достижения поставленной цели.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит рабочий корпус 1, вертикально установленные электроды 2, блок электрического питания 3, подключенный ко всем электродам, систему подготовки воды 4 для растворения углекислого газа, систему растворения углекислого газа в воде размещенную внутри рабочего корпуса 1, включающую системы подачи в рабочий корпус воды 5, углекислого газа 6 и охлаждения воды 7; системы отвода газообразных продуктов электролиза 8, выделения из них не утилизированного углекислого газа 9, его возврата 10, соединенную с системой подачи углекислого газа 6; системы отвода воды с твердыми продуктами электролиза 11, очистки от них воды и ее возврата 12, соединенную с системой подготовки воды для растворения углекислого газа 4.
Работа устройства для утилизации углекислого газа заключается в следующем.
Вода подготовленная в системе подготовки 4 для эффективного растворения в ней углекислого газа (деаэрированная, умягченная, охлажденная и находящаяся в состоянии избыточного давления) закачивается сверху в рабочий корпус 1 системой подачи воды 5 в пространства между размещенными в нем электродами 2, подключенными к блоку питания 3. Снизу в рабочий корпус 1 закачивается углекислый газ системой его подачи 6, в результате чего происходит растворение углекислого газа в воде при одновременной его утилизации из раствора в процессе электролиза. Для повышения степени растворения углекислого газа и замедления его выхода из растворенного состояния в газообразное в процессе электролиза рабочий раствор охлаждается системой охлаждения 7. Выделяющиеся в процессе электролиза газы (кислород и водород) и не утилизированный углекислый газ поднимаются в верхнюю часть рабочего корпуса 1, где собираются системой сбора газообразных продуктов электролиза 8, соединенной с системой отделения неутилизированного углекислого газа 9. После чего отделенный углекислый газ направляется в систему его возврата 10, соединенную с системой подачи углекислого газа 6 в рабочий корпус 1 для полной утилизации по замкнутому циклу. Аналогичным образом, система отвода воды с твердыми продуктами электролиза 11, расположенная в нижней части корпуса 1 направляет ее в систему очистки и возврата 12, которая переправляет очищенную воду для повторной подготовки для растворения углекислого газа 4 по замкнутому циклу.
Таким образом, представленное изобретение позволяет повысить степень утилизации углекислого газа, снизить объем используемой при этом воды и тем самым повысить эффективность работы устройства.

Claims (1)

  1. Устройство для утилизации углекислого газа, содержащее рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания, подключенный ко всем электродам, при этом анод и катод чередуются друг с другом, систему растворения углекислого газа в воде, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза, отличающееся тем, что оно содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус, система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и объединена с системой электролиза, устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус; система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа; при этом системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода из него газообразных продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно, а системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно.
RU2021126105A 2021-09-05 2021-09-05 Устройство для утилизации углекислого газа RU2771380C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126105A RU2771380C1 (ru) 2021-09-05 2021-09-05 Устройство для утилизации углекислого газа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126105A RU2771380C1 (ru) 2021-09-05 2021-09-05 Устройство для утилизации углекислого газа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771380C1 true RU2771380C1 (ru) 2022-05-04

Family

ID=81458969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021126105A RU2771380C1 (ru) 2021-09-05 2021-09-05 Устройство для утилизации углекислого газа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2771380C1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2341615B (en) * 1998-09-02 2000-08-02 Mach Enterprise Co Ltd Oxygen and hydrogen generator
RU2199610C2 (ru) * 2001-03-22 2003-02-27 Климова Ирина Германовна Устройство для электролиза
RU2280925C2 (ru) * 2000-10-30 2006-07-27 Квестэйр Текнолоджиз Инк. Разделение газов с высоким энергетическим кпд для топливных элементов
US20120318680A1 (en) * 2010-07-23 2012-12-20 Panasonic Corporation Device and method for reducing carbon dioxide
RU2496918C2 (ru) * 2008-10-27 2013-10-27 Касале Кемикэлз С.А. Электролизер высокого давления
RU2567211C1 (ru) * 2014-07-21 2015-11-10 Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Республики Коми Российской академии сельскохозяйственных наук Установка для утилизации углекислого газа в животноводческом помещении
RU2600348C2 (ru) * 2011-12-23 2016-10-20 Ухань Кайди Дженерал Рисерч Инститьют Оф Инджиниринг Энд Текнолоджи Ко., Лтд. Способ улавливания углекислого газа из дымового газа электростанции и установка для его осуществления
JP2016191141A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 株式会社華和商事 二酸化炭素の還元固定装置、および還元固定方法
RU197661U1 (ru) * 2020-01-08 2020-05-21 Сергей Станиславович Беднаржевский Устройство для получения веществ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2341615B (en) * 1998-09-02 2000-08-02 Mach Enterprise Co Ltd Oxygen and hydrogen generator
RU2280925C2 (ru) * 2000-10-30 2006-07-27 Квестэйр Текнолоджиз Инк. Разделение газов с высоким энергетическим кпд для топливных элементов
RU2199610C2 (ru) * 2001-03-22 2003-02-27 Климова Ирина Германовна Устройство для электролиза
RU2496918C2 (ru) * 2008-10-27 2013-10-27 Касале Кемикэлз С.А. Электролизер высокого давления
US20120318680A1 (en) * 2010-07-23 2012-12-20 Panasonic Corporation Device and method for reducing carbon dioxide
RU2600348C2 (ru) * 2011-12-23 2016-10-20 Ухань Кайди Дженерал Рисерч Инститьют Оф Инджиниринг Энд Текнолоджи Ко., Лтд. Способ улавливания углекислого газа из дымового газа электростанции и установка для его осуществления
RU2567211C1 (ru) * 2014-07-21 2015-11-10 Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Республики Коми Российской академии сельскохозяйственных наук Установка для утилизации углекислого газа в животноводческом помещении
JP2016191141A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 株式会社華和商事 二酸化炭素の還元固定装置、および還元固定方法
RU197661U1 (ru) * 2020-01-08 2020-05-21 Сергей Станиславович Беднаржевский Устройство для получения веществ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10967323B2 (en) Exhaust gas purifying and heat recovering system and method for sludge treatment
CN205925352U (zh) 粒子群电极电催化氧化处理水溶性有机废气的装置
RU2015101990A (ru) Способ улавливания углекислого газа из дымового газа электростанции и установка для его осуществления
CN109020031B (zh) 一种基于热力压缩的蒸发浓缩系统
CN103191633A (zh) 一种电动采集提纯二氧化碳的装置与方法
CN113374552A (zh) 一种胺法捕集二氧化碳解析塔能量利用的装置系统及方法
EA024894B1 (ru) Установка для восстановления участвующих в осмосе растворенных веществ
CN202869197U (zh) 用于褐煤干燥系统的尾气处理装置和褐煤干燥系统
RU2771380C1 (ru) Устройство для утилизации углекислого газа
CN113617117A (zh) 一种有机溶剂综合回收液相膜脱水设备及其工艺
CN201139961Y (zh) 一种节能减压膜蒸馏装置
CN105565564A (zh) 一种回收dmf的二甲胺废水处理方法
CN205379766U (zh) 有机废气吸附浓缩热分解处理系统
CN215486191U (zh) 一种胺法捕集二氧化碳解析塔能量利用的装置系统
CN207462990U (zh) 脱附蒸汽有机物回收与不凝气净化一体化装置
CN202638284U (zh) 液与膜不触式筒形膜蒸馏器
CN213977579U (zh) 一种填埋气提纯系统
CN115537836A (zh) 一种低压碱性电解水制氢系统及方法
CN213577513U (zh) 一种垃圾发电厂余热回收装置
CN103539215A (zh) 污水处理系统及工艺
CN103877795B (zh) 一种烧结烟气二噁英与颗粒物协同净化的设备与方法
CN209885407U (zh) 一种新型溶剂废气回收系统
CN210186754U (zh) 余热再生吸附式干燥器
CN204134441U (zh) 废油净化设备的蒸汽冷凝过滤装置
CN215982493U (zh) 一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统