RU2798457C1 - Carbon dioxide absorber, methods for its preparation and method for cleaning gas mixtures - Google Patents
Carbon dioxide absorber, methods for its preparation and method for cleaning gas mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798457C1 RU2798457C1 RU2022113184A RU2022113184A RU2798457C1 RU 2798457 C1 RU2798457 C1 RU 2798457C1 RU 2022113184 A RU2022113184 A RU 2022113184A RU 2022113184 A RU2022113184 A RU 2022113184A RU 2798457 C1 RU2798457 C1 RU 2798457C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- absorber
- carbon dioxide
- potassium carbonate
- carrier
- amount
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области адсорбционного разделения газов. Адсорбционное удаление CO2 из газовых смесей широко используется в системах индивидуального и коллективного жизнеобеспечения, в газовой промышленности при очистке природного газа, для глубокой очистки воздуха перед криогенным разделением, при приготовлении защитных атмосфер в металлургии и других отраслях. К числу новых областей применения этого метода можно отнести регулирование эмиссии парниковых газов, вызывающих необратимое изменение климата Земли. На сегодняшний день регенерируемые поглотители СО2 рассматриваются в качестве перспективных материалов для обратимого связывания диоксида углерода в процессах очистки газовых выбросов промышленных объектов и малых мобильных эмитентов, выделения СО2 из воздуха.The invention relates to the field of adsorption separation of gases. Adsorption removal of CO 2 from gas mixtures is widely used in individual and collective life support systems, in the gas industry for natural gas purification, for deep air purification before cryogenic separation, in the preparation of protective atmospheres in metallurgy and other industries. Among the new areas of application of this method is the regulation of greenhouse gas emissions that cause irreversible changes in the Earth's climate. Today, regenerable CO 2 absorbers are considered as promising materials for reversible carbon dioxide binding in the processes of cleaning gas emissions from industrial facilities and small mobile emitters, and CO 2 release from the air.
Для выделения диоксида углерода из атмосферы и газовых резервуаров, содержащих влажный газ, многие современные сорбционные методы оказываются непригодными, поскольку они используют традиционные типы поглотителей (цеолиты, активированные угли), которые имеют, как правило, значительно большее сродство к воде, нежели к CO2. В результате такие поглотители быстро насыщаются парами воды, а диоксид углерода мало сорбируется на их поверхности. Для уменьшения влажности очищаемой газовой смеси и повышения емкости цеолитов и активных углей по СО2 предложено использовать блок предварительной осушки, устанавливаемый перед адсорбером с цеолитом (US 6309445, B01D 53/02, 30.10.2001; US 6106593, B01D 53/04, 22.08.2000). Недостатком такого решения является существенное усложнение технологической схемы процесса. For the separation of carbon dioxide from the atmosphere and gas reservoirs containing moist gas, many modern sorption methods are unsuitable, since they use traditional types of absorbers (zeolites, activated carbons), which, as a rule, have a much greater affinity for water than for CO 2 . As a result, such absorbers are quickly saturated with water vapor, and carbon dioxide is little sorbed on their surface. To reduce the humidity of the gas mixture being cleaned and increase the capacity of zeolites and active carbons for CO 2 , it is proposed to use a pre-drying unit installed in front of the adsorber with zeolite (US 6309445, B01D 53/02, 10/30/2001; US 6106593, B01D 53/04, 22.08. 2000). The disadvantage of this solution is a significant complication of the technological scheme of the process.
Метод одновременного удаления паров воды и диоксида углерода, лишенный указанного недостатка, описан в патенте (US 3865924, B01D 53/02, 11.02.1975). Предложенный в указанном патенте поглотитель представляет собой механическую смесь оксида алюминия и карбоната калия. Такой поглотитель предлагают применять для удаления СО2 в системах жизнеобеспечения. Поглощение CO2 осуществляется по реакции A method for the simultaneous removal of water vapor and carbon dioxide, devoid of this drawback, is described in the patent (US 3865924, B01D 53/02, 11.02.1975). The absorber proposed in this patent is a mechanical mixture of aluminum oxide and potassium carbonate. Such an absorber is proposed to be used to remove CO 2 in life support systems. The absorption of CO 2 is carried out according to the reaction
K2CO3+H2O+CO2=2KHCO3.K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d 2KHCO 3 .
В патенте (ЕР 1084743, B01D 53/02, 21.03.2001) для удаления CO2 предлагают использовать более совершенный поглотитель, в котором в поры матрицы из оксида алюминия внесены соединения щелочных металлов. Благодаря тому, что активный компонент содержится в порах матрицы, поглотитель не вызывает усиленной коррозии оборудования и может выпускаться в виде гранул любого размера и формы или в виде блоков. В то же время небольшое содержание оксидов щелочных металлов (до 7,25 мас.% K2O и/или Na2O) не обеспечивает высокой емкости поглотителя. Аналогичная система разработана и для процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции, однако авторы считают, что в поры носителя целесообразно вносить активный компонент непосредственно в форме карбоната калия (US 5656064, B01D 53/02, 12.08.1997).In the patent (EP 1084743, B01D 53/02, 03/21/2001) to remove CO 2 suggest using a more advanced absorber, in which alkali metal compounds are introduced into the pores of the aluminum oxide matrix. Due to the fact that the active component is contained in the pores of the matrix, the absorber does not cause increased corrosion of the equipment and can be produced in the form of granules of any size and shape, or in the form of blocks. At the same time, a low content of alkali metal oxides (up to 7.25 wt.% K 2 O and/or Na 2 O) does not provide a high capacity of the absorber. A similar system has been developed for the process of short-cycle heatless adsorption, however, the authors believe that it is advisable to introduce the active component directly into the pores of the carrier in the form of potassium carbonate (US 5656064, B01D 53/02, 12.08.1997).
Авторами патента (JP 08040715, С01B 31/20, 13.02.1996) предложен способ удаления CO2 пористыми материалами (активированный уголь, оксид алюминия, цеолит, кизельгур или их смесь), на которые нанесен гидрат карбоната калия и/или натрия. Регенерируют поглотитель продувкой перегретым паром, в результате чего гидрокарбонат калия переходит в карбонат калия или гидрат карбоната калия. The authors of the patent (JP 08040715, C01B 31/20, 02/13/1996) proposed a method for removing CO 2 with porous materials (activated carbon, alumina, zeolite, kieselguhr or a mixture thereof) coated with potassium and/or sodium carbonate hydrate. The absorber is regenerated by blowing with superheated steam, as a result of which potassium bicarbonate is converted into potassium carbonate or potassium carbonate hydrate.
Следует отметить, что карбонаты щелочных металлов – активные химические соединения, способные вступать в необратимые химические взаимодействия с некоторыми носителями. Взаимодействие активного компонента с носителем ведет к уменьшению сорбционной емкости поглотителей, поэтому на практике стараются выбирать носители таким образом, чтобы химическое взаимодействие носителя с активным компонентом было минимально.It should be noted that alkali metal carbonates are active chemical compounds capable of entering into irreversible chemical interactions with some carriers. The interaction of the active component with the carrier leads to a decrease in the sorption capacity of absorbers, therefore, in practice, they try to choose carriers in such a way that the chemical interaction of the carrier with the active component is minimal.
Авторы патента (RU 2244586, B01D 53/02, 20.01.2005) утверждают, что поглотитель с матрицей из оксида алюминия обладает наиболее высокой скоростью сорбции CO2, однако подвергается значительной дезактивации в ходе циклов сорбции/регенерации. Для устранения дезактивации авторы предлагают проводить обработку исходного оксида алюминия щелочным раствором, благодаря которой удается удалить либо дезактивировать поверхностные кислые центры. Предварительная обработка приводит к повышению стабильности сорбционной емкости поглотителя. The authors of the patent (RU 2244586, B01D 53/02, 20.01.2005) argue that the absorber with an aluminum oxide matrix has the highest CO 2 sorption rate, but undergoes significant deactivation during sorption/regeneration cycles. To eliminate deactivation, the authors propose to treat the original alumina with an alkaline solution, which makes it possible to remove or deactivate surface acid sites. Pretreatment leads to an increase in the stability of the sorption capacity of the absorber.
В патенте (RU 2493906, B01J 20/06, B01D 53/02, 27.09.2013) для улучшения стабильности сорбционной емкости предложено наносить карбонат калия на пористый носитель из оксида иттрия, поскольку оксид иттрия менее реакционноспособен в отношении карбоната калия в сравнении с оксидом алюминия. Недостатком данного материала является сорбционная емкость по диоксиду углерода на уровне 2-3 мас.%. Такое значение сорбционной емкости обусловлено макропористой структурой оксида иттрия, в результате чего не удается получить дисперсный активный компонент на поверхности носителя.In the patent (RU 2493906, B01J 20/06, B01D 53/02, 09/27/2013) to improve the stability of the sorption capacity, it is proposed to apply potassium carbonate on a porous carrier of yttrium oxide, since yttrium oxide is less reactive with respect to potassium carbonate compared to aluminum oxide . The disadvantage of this material is the sorption capacity for carbon dioxide at the level of 2-3 wt.%. This value of the sorption capacity is due to the macroporous structure of yttrium oxide, as a result of which it is not possible to obtain a dispersed active component on the carrier surface.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патент (RU 2760325, B01D 53/56, B01J 20/06, 24.11.2021). В указанном патенте для достижения высокой и стабильной сорбционной емкости предложено вносить карбонат калия в матрицу аэрогеля диоксида циркония, обладающего мезопористой структурой. В результате удается получить материал с сорбционной емкостью 4-5 мас.%. Недостатком данного изобретения является высокая стоимость производства аэрогеля диоксида циркония и умеренная величина сорбционной емкости 4-5 мас.% из-за высокой кажущейся плотности носителя.Closest to the proposed invention is a patent (RU 2760325, B01D 53/56, B01J 20/06, 11/24/2021). In order to achieve a high and stable sorption capacity, this patent proposes to add potassium carbonate to the zirconium dioxide airgel matrix, which has a mesoporous structure. As a result, it is possible to obtain a material with a sorption capacity of 4-5 wt.%. The disadvantage of this invention is the high cost of production of zirconium dioxide airgel and the moderate value of the sorption capacity of 4-5 wt.% due to the high apparent density of the carrier.
Настоящее изобретение решает задачу получения регенерируемого поглотителя для селективного поглощения диоксида углерода из газовых смесей, обладающего высокой сорбционной емкостью, и разработки эффективного способа удаления диоксида углерода из газовых смесей. The present invention solves the problem of obtaining a regenerated absorber for the selective absorption of carbon dioxide from gas mixtures, having a high sorption capacity, and developing an efficient method for removing carbon dioxide from gas mixtures.
Задача решается с использованием поглотителя диоксида углерода из газовых смесей, который содержит активный компонент – карбонат калия, нанесенный на носитель, в качестве носителя используют многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), таким образом, полученный поглотитель содержит МУНТ в количестве 55-87 мас.%, остальное – карбонат калия K2CO3 в количестве 13-45 мас.% соответственно.The problem is solved using a carbon dioxide absorber from gas mixtures, which contains an active component - potassium carbonate deposited on a carrier, multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) are used as a carrier, thus, the resulting absorber contains MWCNTs in an amount of 55-87 wt.%, the rest is potassium carbonate K 2 CO 3 in the amount of 13-45 wt.%, respectively.
Следует отметить, что многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) формируют прочные ажурные агрегаты, состоящие из перепутанных нанотрубок, с низкой плотностью, менее 0.1 г/см3 (RU 2577273, С01B 31/02, 10.03.2016; RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009). Для химической функционализации и усиления гидрофильных свойств МУНТ предварительно окисляют при кипячении в азотной кислоте 2 ч. (Mazov I., Kuznetsov V.L., Simonova I.A., Stadnichenko A.I., Ishchenko A.V., Romanenko A.I., Tkachev E.N., Anikeeva O.B. Oxidation Behavior of Multiwall Carbon Nanotubes with Different Diameters and Morphology, Applied Surface Science. 2012. V.258. N17. P.6272-6280. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021).It should be noted that multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) form strong openwork aggregates consisting of entangled nanotubes with a low density, less than 0.1 g/cm , 27.11.2009). For chemical functionalization and enhancement of hydrophilic properties, MWCNTs are preliminarily oxidized by boiling in nitric acid for 2 h. (Mazov I., Kuznetsov VL, Simonova IA, Stadnichenko AI, Ishchenko AV, Romanenko AI, Tkachev EN, Anikeeva OB Different Diameters and Morphology, Applied Surface Science 2012 V.258 N17 P.6272-6280 DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021).
Развитая удельная поверхность (до 400 м2/г), а также возможность химической функционализации поверхности позволяют использовать МУНТ в качестве носителя для стабилизации высокодисперсных частиц (металлов, оксидов, солей). Кроме того, материалы на основе МУНТ обладают высокой химической стабильностью в области температур сорбции и регенерации карбоната калия. Эти качества делают МУНТ перспективными носителями для создания поглотителей диоксида углерода на основе K2CO3.The developed specific surface area (up to 400 m 2 /g), as well as the possibility of chemical functionalization of the surface, make it possible to use MWCNTs as a support for stabilizing finely dispersed particles (metals, oxides, salts). In addition, materials based on MWCNTs have high chemical stability in the temperature range of sorption and regeneration of potassium carbonate. These qualities make MWCNTs promising carriers for creating carbon dioxide absorbers based on K 2 CO 3 .
Задача решается также способом приготовления поглотителя на основе МУНТ, по которому МУНТ смешивают с водно-изопропанольным раствором карбоната калия, полученную пасту гранулируют путем экструзионного формования, окатывания или прессования. Далее гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 4 ч. Физико-химические характеристики полученных поглотителей и исходных МУНТ приведены в Таблице. The problem is also solved by the method of preparing an absorber based on MWCNTs, according to which MWCNTs are mixed with an aqueous isopropanol solution of potassium carbonate, the resulting paste is granulated by extrusion molding, pelletizing or pressing. Next, the granules are dried in an oven at a temperature of 120°C for 4 hours. The physicochemical characteristics of the obtained absorbers and initial MWCNTs are given in the Table.
Типичные микрофотографии исходного порошка МУНТ и приготовленного на его основе поглотителя диоксида углерода 60%-K2CO3/МУНТ после его использования в циклах адсорбции/регенерации СО2, полученные с использованием растрового электронного микроскопа, приведены на Фиг. 1. Typical micrographs of the initial MWCNT powder and the 60%-K 2 CO 3 /MWNT carbon dioxide scavenger prepared on its basis after its use in CO 2 adsorption/regeneration cycles, obtained using a scanning electron microscope, are shown in Fig. 1.
Задача решается также способом очистки газовых смесей от СО2, в котором атмосферный воздух или газовую (дымовую) смесь пропускают через неподвижный слой поглотителя, который содержит пористую матрицу из МУНТ в количестве 55-87 мас.%, остальное – карбонат калия K2CO3 в количестве 13-45 мас.% соответственно, при температуре 10-50°С, парциальном давлении СО2 в газовой смеси 10 Па - 0,5 кПа. The problem is also solved by the method of cleaning gas mixtures from CO 2 , in which atmospheric air or a gas (flue) mixture is passed through a fixed absorber layer, which contains a porous matrix of MWCNTs in an amount of 55-87 wt.%, the rest is potassium carbonate K 2 CO 3 in the amount of 13-45 wt.%, respectively, at a temperature of 10-50°C, a partial pressure of CO 2 in a gas mixture of 10 Pa - 0.5 kPa.
После насыщения поглотителя диоксидом углерода осуществляют его регенерацию посредством нагрева в диапазоне температур 150-250°С в токе воздуха или инертного газа.After the absorber is saturated with carbon dioxide, it is regenerated by heating in the temperature range of 150-250°C in a stream of air or an inert gas.
Указанный способ можно использовать для адсорбционного выделения диоксида углерода из атмосферного воздуха и дымовых газов, из воздушных потоков в системах вентиляции помещений и в замкнутых системах жизнеобеспечения.This method can be used for the adsorptive separation of carbon dioxide from atmospheric air and flue gases, from air flows in ventilation systems in rooms and in closed life support systems.
Технический результат – высокая и стабильная сорбционная емкость регенерируемого поглотителя в процессе эксплуатации. Сорбционная емкость поглотителей K2CO3/МУНТ с различным содержанием карбоната калия в последовательных циклах сорбции/регенерации представлена на Фиг. 2.EFFECT: high and stable sorption capacity of the regenerated absorber during operation. The sorption capacity of K 2 CO 3 /MWNT absorbers with different potassium carbonate content in successive sorption/regeneration cycles is shown in FIG. 2.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, таблицей и фигурами 1-2.The essence of the invention is illustrated by the following examples, table and figures 1-2.
Пример 1Example 1
Для приготовления поглотителя сначала синтезируют МУНТ в соответствии с методикой, приведенной в патенте (RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009). Для усиления гидрофильных свойств МУНТ окисляют при кипячении в азотной кислоте 2 ч. (Mazov I., Kuznetsov V.L., Simonova I.A., Stadnichenko A.I., Ishchenko A.V., Romanenko A.I., Tkachev E.N., Anikeeva O.B. Oxidation Behavior of Multiwall Carbon Nanotubes with Different Diameters and Morphology, Applied Surface Science. 2012. V.258. N17. P.6272-6280. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021).To prepare the absorber, MWCNTs are first synthesized in accordance with the procedure given in the patent (RU 2373995, B01J 37/00, 11/27/2009). To enhance the hydrophilic properties, MWCNTs are oxidized by boiling in nitric acid for 2 h. , Applied Surface Science 2012 V.258 N17 P.6272-6280 DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.03.021).
Микроизображение растровой электронной микроскопии порошка МУНТ представлено на Фиг. 1(А).An SEM microimage of the MWCNT powder is shown in FIG. 1(A).
Порошок МУНТ делят на 4 части, каждую часть пропитывают по влагоемкости водно-изопропанольными растворами карбоната калия с различной концентрацией. После пропитки получившуюся пасту формуют экструдером, получают гранулы требуемой формы. Полученные гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 4 ч. По данным элементного анализа содержание K2CO3 в приготовленных образцах поглотителей составляет 13, 24, 40, 45 мас.%, остальное – 87, 76, 60, 55 мас.% МУНТ, соответственно.MWCNT powder is divided into 4 parts, each part is impregnated according to moisture capacity with water-isopropanol solutions of potassium carbonate with different concentrations. After impregnation, the resulting paste is molded by an extruder, granules of the required shape are obtained. The resulting granules are dried in an oven at a temperature of 120°C for 4 hours. According to elemental analysis, the content of K 2 CO 3 in the prepared samples of absorbers is 13, 24, 40, 45 wt.%, the rest is 87, 76, 60, 55 wt.% MWCNT, respectively.
Исследование пористой структуры полученных поглотителей проводят с использованием метода низкотемпературной адсорбции азота. По данным азотной порометрии гранулы образцов поглотителей обладают объемом пор 0.19-1.3 мл/г, развитой мезопористой структурой с величиной удельной поверхности 36-201 м2/г (Таблица). Снимки растровой электронной микроскопии исходных МУНТ и поглотителя K2CO3/МУНТ представлены на Фиг. 1, (А) и (В) соответственно.The study of the porous structure of the obtained absorbers is carried out using the method of low-temperature nitrogen adsorption. According to nitrogen porosimetry, the granules of the absorber samples have a pore volume of 0.19–1.3 ml/g, a developed mesoporous structure with a specific surface area of 36–201 m 2 /g (Table). Scanning electron microscopy images of the original MWCNTs and the K 2 CO 3 /MWCNT absorber are shown in FIG. 1, (A) and (B), respectively.
Полученные образцы поглотителей поочередно загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционные эксперименты. Каждый сорбционный эксперимент включает в себя следующие стадии:The obtained samples of absorbers are alternately loaded into a flow-through adsorber, and sorption experiments are carried out. Each sorption experiment includes the following stages:
1) Сорбция CO2 из атмосферного воздуха (парциальное давление СО2 в смеси 40-45 Па) в течение 6 ч при комнатной температуре (15-25°С) и фиксированной относительной влажности воздуха 25%, скорость подачи воздуха 2,3 л/мин. В процессе сорбции происходит полное насыщение поглотителей диоксидом углерода, которое определяется по кривой проскока концентрации СО2 на выходе из реактора;1) Sorption of CO 2 from atmospheric air (partial pressure of CO 2 in a mixture of 40-45 Pa) for 6 hours at room temperature (15-25 ° C) and a fixed relative humidity of 25%, air supply rate 2.3 l / min. In the process of sorption, the absorbers are completely saturated with carbon dioxide, which is determined from the breakthrough curve of the CO 2 concentration at the outlet of the reactor;
2) Термическая регенерация поглотителя при температуре 200°С в атмосфере аргона (скорость потока Ar 50 мл/мин). 2) Thermal regeneration of the absorber at a temperature of 200°C in an argon atmosphere (Ar flow rate 50 ml/min).
В процессе регенерации происходит десорбция CO2 из поглотителя. На стадии десорбции регистрируют зависимость значений выходной концентрации углекислого газа от времени, из которой рассчитывают значение сорбционной емкости материала по CO2 по формулеDuring the regeneration process, CO 2 is desorbed from the absorber. At the desorption stage, the dependence of the values of the output concentration of carbon dioxide on time is recorded, from which the value of the sorption capacity of the material for CO 2 is calculated using the formula
где: (с(t)) – зависимость значений выходной концентрации углекислого газа (в об. %) от времени (в минутах); U0 – входная скорость потока аргона (0,05 л/мин), m – масса поглотителя (г), M – молярная масса CO2 (44 г/моль), Vm – молярный объем идеального газа (24.4 л/моль при стандартных условиях: Т = 298 K и P = 1 бар).where: (с(t)) is the dependence of the values of the output concentration of carbon dioxide (in vol. %) on time (in minutes); U 0 is the input flow rate of argon (0.05 l / min), m is the mass of the absorber (g), M is the molar mass of CO 2 (44 g / mol), V m is the molar volume of an ideal gas (24.4 l / mol at standard conditions: T = 298 K and P = 1 bar).
Циклы сорбции/регенерации осуществляют несколько раз. Изменение сорбционной емкости в ходе испытаний показано на Фиг. 2. Сорбционная емкость поглотителей K2CO3/МУНТ с содержанием карбоната калия 13, 24, 40, 45 мас.% составляет соответственно 2.5, 4.9, 6.9, 7.9 мас.% при температуре регенерации 200°С после 10 последовательных циклов сорбции/регенерации.Sorption/regeneration cycles are carried out several times. The change in sorption capacity during the tests is shown in Fig. 2. Sorption capacity of K 2 CO 3 /MWNT absorbers containing
Пример 2Example 2
По примеру 1 получают поглотитель, который содержит 14 мас.% карбоната калия, 86 мас.% МУНТ.According to example 1 get the absorber, which contains 14 wt.% potassium carbonate, 86 wt.% MWCNT.
Указанный поглотитель загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционный эксперимент аналогично примеру 1 с тем отличием, что сорбцию осуществляют при температуре 10°С и парциальном давлении СО2 в смеси 10 Па. После завершения стадии сорбции проводят регенерацию поглотителя при температуре 200°С. Сорбционная емкость поглотителя составляет 2.1 мас.%.The specified absorber is loaded into a flow-through adsorber, a sorption experiment is carried out analogously to example 1 with the difference that the sorption is carried out at a temperature of 10°C and a partial pressure of CO 2 in a mixture of 10 Pa. After completion of the stage of sorption spend regeneration of the absorber at a temperature of 200°C. The sorption capacity of the absorber is 2.1 wt.%.
Пример 3Example 3
По примеру 1 получают поглотитель, который содержит 14 мас.% карбоната калия, 86 мас.% МУНТ.According to example 1 get the absorber, which contains 14 wt.% potassium carbonate, 86 wt.% MWCNT.
Указанный поглотитель загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционный эксперимент аналогично примеру 1 с тем отличием, что сорбцию осуществляют при температуре 15°С и парциальном давлении СО2 в смеси 20 Па. После завершения стадии сорбции проводят регенерацию поглотителя при температуре 150°С. Сорбционная емкость поглотителя составляет 2.0 мас.%.The specified absorber is loaded into a flow-through adsorber, a sorption experiment is carried out analogously to example 1, with the difference that the sorption is carried out at a temperature of 15°C and a partial pressure of CO 2 in a mixture of 20 Pa. After completion of the stage of sorption spend regeneration of the absorber at a temperature of 150°C. The sorption capacity of the absorber is 2.0 wt.%.
Пример 4Example 4
По примеру 1 получают поглотитель, который содержит 45 мас.% карбоната калия, 55 мас.% МУНТ. According to example 1 get the absorber, which contains 45 wt.% potassium carbonate, 55 wt.% MWCNT.
Указанный поглотитель загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционный эксперимент аналогично примеру 1 с тем отличием, что сорбцию осуществляют при температуре 50°С и парциальном давлении СО2 в смеси 0.5 кПа. После завершения стадии сорбции проводят регенерацию поглотителя при температуре 250°С. Сорбционная емкость поглотителя составляет 8.3 мас.%.The specified absorber is loaded into the flow adsorber, carry out the sorption experiment analogously to example 1 with the difference that the sorption is carried out at a temperature of 50°C and a partial pressure of CO 2 in the mixture of 0.5 kPa. After completion of the stage of sorption spend regeneration of the absorber at a temperature of 250°C. The sorption capacity of the absorber is 8.3 wt.%.
Пример 5Example 5
Порошок МУНТ, полученный по примеру 1, пропитывают по влагоемкости водно-изопропанольным раствором карбоната калия. После пропитки получившуюся пасту формуют методом ударного прессования в таблет-машине, получают гранулы требуемой формы. Полученные гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 4 ч. Полученный поглотитель содержит 41 мас.% карбоната калия, 59 мас.% МУНТ. MWCNT powder obtained according to example 1, impregnated by moisture capacity with water-isopropanol solution of potassium carbonate. After impregnation, the resulting paste is molded by shock pressing in a tablet machine, and granules of the required shape are obtained. The obtained granules are dried in an oven at a temperature of 120°C for 4 hours. The resulting absorber contains 41 wt.% potassium carbonate, 59 wt.% MWCNT.
Поглотитель загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционный эксперимент аналогично примеру 1 с тем отличием, что сорбцию осуществляют при температуре 30°С и парциальном давлении СО2 в смеси 0,5 кПа. После завершения стадии сорбции проводят регенерацию поглотителя при температуре 200°С. Сорбционная емкость поглотителя составляет 6,5 мас.%.The absorber is loaded into a flow-through adsorber, a sorption experiment is carried out analogously to example 1 with the difference that the sorption is carried out at a temperature of 30°C and a partial pressure of CO 2 in a mixture of 0.5 kPa. After completion of the stage of sorption spend regeneration of the absorber at a temperature of 200°C. The sorption capacity of the absorber is 6.5 wt.%.
Пример 6Example 6
К порошку МУНТ, полученному по примеру 1, прибавляют водно-изопропанольный раствор карбоната калия и одновременно окатывают смесь в тарельчатом грануляторе, получают гранулы сферической формы требуемого размера. Полученные гранулы высушивают в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 4 ч. Полученный поглотитель содержит 43 мас.% карбоната калия, 57 мас.% МУНТ.An aqueous isopropanol solution of potassium carbonate is added to the MWCNT powder obtained according to example 1, and the mixture is simultaneously rolled in a plate granulator, spherical granules of the required size are obtained. The resulting granules are dried in an oven at a temperature of 120°C for 4 hours The resulting absorber contains 43 wt.% potassium carbonate, 57 wt.% MWCNT.
Поглотитель загружают в проточный адсорбер, осуществляют сорбционный эксперимент аналогично примеру 4 с тем отличием, что сорбцию осуществляют при температуре 50°С. После завершения стадии сорбции проводят регенерацию поглотителя при температуре 200°С. Сорбционная емкость поглотителя составляет 7.8 мас.%.The absorber is loaded into the flow adsorber, carry out the sorption experiment analogously to example 4 with the difference that the sorption is carried out at a temperature of 50°C. After completion of the stage of sorption spend regeneration of the absorber at a temperature of 200°C. The sorption capacity of the absorber is 7.8 wt.%.
Таблица – Текстурные характеристики поглотителей и МУНТ.Table - Textural characteristics of absorbers and MWNTs.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798457C1 true RU2798457C1 (en) | 2023-06-23 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2244586C1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Carbon dioxide absorber and a method for removing carbon dioxide for gas mixtures |
CN102343254A (en) * | 2011-04-13 | 2012-02-08 | 浙江大学 | Room-temperature CO2 solid amine adsorbent and preparation method thereof |
RU2493906C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Absorber, method of its production (versions) and method of carbon dioxide removal from gas mixes |
RU2760325C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) | Carbon dioxide absorber, method for its preparation and method for purification of gas mixtures |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2244586C1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Carbon dioxide absorber and a method for removing carbon dioxide for gas mixtures |
CN102343254A (en) * | 2011-04-13 | 2012-02-08 | 浙江大学 | Room-temperature CO2 solid amine adsorbent and preparation method thereof |
RU2493906C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Absorber, method of its production (versions) and method of carbon dioxide removal from gas mixes |
RU2760325C1 (en) * | 2020-11-27 | 2021-11-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) | Carbon dioxide absorber, method for its preparation and method for purification of gas mixtures |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДЕРЕВЩИКОВ В. С. Регенерируемые поглотители CO2 на основе карбоната калия и оксида кальция для сорбционно-каталитических процессов в энергетических приложениях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук, 2014, С.1-19. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3706898B1 (en) | Materials for the direct capture of carbon dioxide from atmospheric air | |
Bagreev et al. | Thermal regeneration of a spent activated carbon previously used as hydrogen sulfide adsorbent | |
KR100192691B1 (en) | The use of base treated alumina in pressure swing absorption | |
US5135548A (en) | Oxygen selective desiccants | |
JP6085569B2 (en) | Carbon pyrolysis product adsorbent used for CO2 recovery and method for producing and using the same | |
KR100884350B1 (en) | Adsorbent for selective adsorption of carbon monoxide and process for preparation thereof | |
Okunev et al. | Sorption of carbon dioxide from wet gases by K2CO3-in-porous matrix: influence of the matrix nature | |
JP2005169391A (en) | Material and method for purifying hydride | |
US5670124A (en) | Nitrogen-containing molecular sieving carbon, a process for preparing the same and use thereof | |
JPH05161843A (en) | Carbon dioxide adsorbent | |
JP6400077B2 (en) | Novel carbon molecular sieve and pellet composition useful for C2-C3 alkane / alkene separation | |
KR100879312B1 (en) | A Manufacturing Method of the CO2 Gas Absorbent | |
FI111245B (en) | A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation | |
Tiwari et al. | Urea-formaldehyde derived porous carbons for adsorption of CO 2 | |
Park et al. | Effects of magnesium loading on ammonia capacity and thermal stability of activated carbons | |
KR20130106989A (en) | Continuous oxygen separation method and apparatus using oxygen selective sorbent | |
JPH0549918A (en) | Carbon dioxide adsorbent | |
RU2798457C1 (en) | Carbon dioxide absorber, methods for its preparation and method for cleaning gas mixtures | |
JP2015509832A (en) | Desiccant-supporting honeycomb chemical filter and manufacturing method thereof | |
JP2002012418A (en) | Method of separation by absorbing molecules in gas phase using aggregated solid inorganic absorbent having calibrated narrow distribution of meso-pore | |
US20240001281A1 (en) | Improved materials for direct air capture and uses thereof | |
RU2760325C1 (en) | Carbon dioxide absorber, method for its preparation and method for purification of gas mixtures | |
KR102370959B1 (en) | Method of preparing resin-based activated carbon and the activated carbon thereby | |
Sivadas et al. | Effect of catalyst concentration and high-temperature activation on the CO2 adsorption of carbon nanospheres prepared by solvothermal carbonization of β-cyclodextrin | |
JPH06296858A (en) | Acid gas absorbent |