TW201236752A - Carbon pyrolyzate adsorbent having utility for CO2 capture and methods of making and using the same - Google Patents

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J Donald Carruthers
Edward A Sturm
Shaun M Wilson
Joshua B Sweeney
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Description

201236752 六、發明說明： 【交互參照之相關申請案】 在此根據專利法法規主張以Melissa A· Petruska、J. Donald Carruthers ' Edward A. Sturm ' Shaun M. Wilson 和Joshua B. Sweeney之名於西元2011年1月31日申 請、名稱為「具二氧化碳捕捉作用之碳熱解吸附劑及其 製造方法與使用方法 （CARBON PYROLYZATE ADSORBENT HAVING UTILITY FOR C02 CAPTURE AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME)」 的美國臨時專利申請案第61/438,081號的優先權權益。 美國臨時專利申請案第61/438,081號的全文為所有目的 係以引用方式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於碳熱解吸附劑’碳熱解吸附劑可用於捕 捉如從燃煤發電廠、煉油預熱器、工業鋼爐等排放的含 C02氣流中的二氧化碳。本發明另關於採用此碳材料的 - C02捕捉設備和製造及使用碳熱解吸附劑的方法。 【先前技術】 當前乃持續且熱切關注減少從燃燒化石燃料來源排放 溫室氣體。例如，典型大小的單一燃煤大型營利發電廠 每年會產生3300萬噸的C〇2»全球能源需求的80°/❶目前 201236752 係透過化石燃料燃燒 Γ〇斟^疋大氣中的C02量增加及 礼候變化的影響增強的主要原因。
現極力關注co2和苴他，、w A A ^ '、他皿至氣體排放控制。電動車的 使用h供了限制C0排 ... 的方式，然近來報告指出相較 ;在酝洲（法國和德國） $ <Λ。， 便用電動車’其中核電貢獻多 達60%的電力，尤 m y 、 ' 央國使用此類車輛對整體的影 曰权小，因為美國和英國大邱八爺丄/ 電廠產生。 國^刀電力係由燃煤和燃石發 故急需控制從化石燃料燃燒發電廠排放C〇2。 义法規和環境考量的推動下，已提出各種方法來 :出物流和產生二氧化碳的工業操作捕捉及整合二氧 化碳。 不易尋找適合從發電廒的流出物流和其他含C〇2的物 流中移除c〇2的方式的因素在於物流中存有其他成分， 該等成分必須適應用以移除⑺2的材料和技術。除了目 標c〇2物種外，含c〇2氣流可含有大量溼氣、空 氣和燃燒過程產生的其他氣相大分子，八. __ 4巴栝首先產生 一氧化碳的其他工業操作。故CO移除糸 2秒除糸統必須不受 有該等成分的影響，例如發電廠流出物 切々IL的向溫特性。 目前研究用於控制從發電廠排放CO,的t ^ 的方式包括⑴低 溫技術、（U)胺系吸收劑、（iii)稀釋鹼方 ' 卜 八和（iv)冷卻稀 I吸收劑’但該等方法十分耗能又昂貴， 年 ’’、、疑難以商紫 化。多孔金屬有機框架（MOF )材料和沸石 ，、 何料亦有卢片 研九’但彿石材料通常極不適合（^〇9插扣 2補捉’因彿石材料 201236752 =二的選擇性比c〇2高。只在高操作壓力或低溢下呈 二理二=OF#.料並不可行’因操作條件相關的額 _ 且新衡量該等材料擁有的任何容量優勢價 值同樣地’呈兩c〇2吸附熱的m〇f材料需要不合算又 困難：再生條件（例如超高溫度或低壓)。水熱穩定性差 5 吸取里的MOF材料也是不可行的候選者。 故缺乏驗證可接受的c〇2捕捉材料和製程。是以迫切 需要材料和製程’以經濟又有效地從含⑶2的煙道氣流 中可逆捕捉co2。 【發明内容】 本發明係關於可用於捕捉二氧化碳的碳熱解吸附劑、 採用此碳材料的CO2捕捉設備和製造及使用碳熱解吸附 劑的方法。 在一態樣中’本發明係關於碳吸附劑，具有下列特徵： (a) 在1巴的壓力和273〇κ的溫度下，c〇2容量大於1〇5 立方公分/克； (b) C02工作容量大於7.〇重量％ ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為10至50千焦/莫耳；以 及 (d) C02/N2 亨利定律分離因子（Henry，s Law Separation Factor)大於 5。 在另一態樣中’本發明係關於製造用於C〇2捕捉的碳 201236752 材料的方} ’方法包含在有效產生碳熱解材料的條件 下’熱解聚合或共聚樹脂材料，碳熱解材料具有下列特 徵： ⑷在1巴的壓力和273〇κ的溫度下，〇〇2容量大於105 立方公分/克； (b) C02工作容量大於7 〇重量％ ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為1〇至5〇千焦/莫耳；以 及 (d) C〇2/N2亨利定律分離因子大於5。 在又一態樣中’本發明係關於c〇2捕捉設備，包含本 發明的碳熱解材料，且配置以在致使碳熱解材料上吸附 C〇2的條件下，接觸含c〇2的流體。 本發明的再一態樣係關於C〇2捕捉方法，包含在致使 碳熱解材料上吸附C〇2的條件下，使含c〇2的流體接觸 本發明的碳熱解材料。 本發明的其他態樣、特徵和實施例在參閱以下說明内 容和所附申請專利範圍後，將變得更明顯易懂。 【實施方式】 本發明係關於碳吸附劑，且更特別係關於可用於捕捉 二氧化碳的碳熱解吸附劑、採用碳熱解吸附劑的co2捕 捉設備和製造及使用碳熱解吸附劑的方法。 本發明的碳熱解吸附劑可用於如從環境或氣流（例如 201236752 含二氧化碳的煙道氣體）中選擇性吸附二氧化碳。 碳熱解吸附劑包含多孔無定形碳，多孔無定形碳對吸 收吸取及保留·一氧化碳非常有效，並可在脫附條件下， 例如減壓及/或高溫條件（相對吸附條件），脫附條件可 在壓變及/或溫變吸附/脫附設備中施行’或使碳熱解吸附 劑接觸諸如蒸汽、氮氣、氬氣等剝除氣體，而快速釋出 二氧化碳。 丄吸双附劑N马任何適當形式，但就c〇2捕捉應用而 。，較佳為珠粒或顆粒形式，其中吸 —床或流體化床，含⑶2氣體接觸床"：；^上〇2。 或者碳吸附劑可為單塊形式，例如大型一元固體質量， 且可為規則幾何形式（例如塊、磚、圓盤等）或為適合 的不規則幾何形式。 單:1另=&明’否則内文和後附中請專利範圍所用的 y弋 」和「該」包括複數個指稱物件。 内文和後附申請專利範圍所用的「叫 一 :㈣指碳熱解材料的c〇2工作容量 二 度㈤。Κ) 量與碳熱解材料在較高溫 大氣壓^量02吸附量間的差異，兩種量值係在1 本文在特殊實施方式中提及的各種 — 例可建構成包含、由一哲㈣、支&樣和貫施 實施例、和其聚集禮！ 或所有特徵、態樣與 組成。在本發明二本文其他實施方式的元件與部件 本發明的保護範圍内，本發明涵蓋對特徵、態 201236752 樣和實施例作各種變更與組合。故揭示標的可具體指明 為包含、由或實質由該等特定特徵、態樣與實施例的任 何組合或變更、或-或更多選定特徵、態樣與實施例組 成，以描繪本發明就本文任何部分所述特徵結構和特性 加以任意組合或聚集的整個範圍。 本發明的碳熱解吸附劑滿足eh捕捉應用的一些嚴苛 準則。本發明的碳熱解吸附劑在周遭溫度和壓力下呈高 可逆c〇2吸附容量、快速動力學、甚至在高相對濕度和 飽和條件下也有低H2〇吸附容量、對c〇2的選擇性比對 HaO與N2高、在中等溫度下快速再生的吸附熱低、經過 多次吸附/再生循環後仍然穩定、良好的水熱穩定性且具 高耐磨性、高整體密度和低成本。 用於製造本發明碳熱解吸附劑的起始材料可為任何適 合類型，例如包括天然或合成聚合物或共聚物或其他可 熱解材料’該等材料可熱解形成預定性質的吸附劑，此 將詳述於後。更具體而言，利用含有各種共聚單體或由 均聚物組成的樹脂起始材料，及選擇性使用不同添加 劑’可實質改變本發明的碳材料，以提供對應碳熱解物， 碳熱解物可經孔隙改質處理、活化等，而提供在特定C〇2 捕捉應用中’對二氧化碳具適當選擇性、工作容量和裝 載特性的碳吸附劑。 舉例來說’碳吸附劑可由PVDC均聚物、或PVDC-MA 共聚物、PVDC-聚氣乙烯（PVDC-PVC )共聚物、聚呋喃 醇、聚丙烯腈和含雜原子的聚合物熱解形成，在碳化後， 201236752 雜原子留下做為遍及碳材料的分散物種（例如聚合物前 驅物’例如％丙烯腈和$乙烯砒。定，在碳化後，聚合物 前驅物留下氮原子散布在碳基質各處做為⑶2配位的位 置，藉以提高碳材料的c〇2吸收容量），或為任何其他適 合的聚合物或共聚物組成物，其中當共聚物樹脂用作熱 解起始材料時，可改變共聚單體彼此的比率，及選擇性 使用包括塑化劑、吸收容量增強劑、金屬 '強化介質、 填料、熱解控制劑等不同添加劑，以提供在孔隙結構、 容量、表面積和入口尺寸（入口通往材料内的較大孔穴： 方面具預定特性的碳吸附劑產物。就後者而言，入口或 孔隙結構内連接孔穴的收斂管道為容許c〇2快速進出的 關鍵，藉此可加強吸附與脫附動力學及排除碳材料孔隙 中的不當流體物種和顆粒。 在特定實施例中’吸附劑為PVDC均聚物的熱解物或 PVDC共聚物的熱解物，例如丙烯酸酯的共聚物，丙烯 酸醋例如為丙烯酸甲酯（MA )。在示例性PVDC-ΜΑ共 聚物中，;PVDC-ΜΑ材料中的MA共聚物濃度量為使共聚 物熱解形成的熱解碳吸附劑有良好孔隙度、孔徑分布與 C〇2裝載容量。在不同實施例中，pvDC-MA共聚物的重 量平均分子量可為至少80000，例如80000至100000， 更佳為85000至96000。 在本發明的不同實施例中，熱解碳吸附劑具有至少下 列特徵： (a)在1巴的壓力和273°K的溫度下，C〇2容量大於1〇5 10 201236752 立方公分/克； (b) C02工作容量大於7 0重量0/〇 ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為丨〇至5〇千焦/莫耳以 及 (d) C〇2/N2亨利定律分離因子大於$。 吸附劑可為符合如上述特徵的各式各樣類型。在特定 實施例中’吸附劑的平均粒徑例如大於5〇微米。在特定 實施例申’本發明的吸附劑包含直徑為10至5〇〇微米的 微粒，更佳為150至500微米。在不同實施例中，吸附 劑包含中位粒徑為200至350微米的微粒。又在其他實 施例中，吸附劑的整體密度大於〇 55克/毫升。在附加實 施例中，吸附劑的特徵在於c〇2吸附熱與脫附熱各自為 20至30千焦/莫耳。 在特定實施例中，本發明廣泛範圍内的碳熱解吸附劑 具有任一或更多或所有下列特徵：在3〇3。〖和4〇%相對 渔度下’按吸附劑重量計的水吸附容量小於5重量％ ; 平均孔徑小於1奈米；孔隙度中至少5 〇0/。的孔隙體積係 由孔徑為0.35至0.7奈米的孔隙組成；孔隙度的特徵在 於中位孔寬小於1奈米；依據ASTM D 5757的程序測量 的磨損率指數小於1重量％/小時；N2 BET (布厄特）表 面積為至少800平方公尺/克，較佳為至少9〇〇平方公尺 /克，更佳為至少1〇〇〇平方公尺/克；以及微孔體積為 至少0.2毫升/克’例如ο」至〇 6毫升/克。 本發明的碳熱解吸附劑展現較佳的C〇2捕捉回收率和 11 201236752 2捕捉屯《你j如，在特定實施例中，吸附劑的特徵 在於田在383 K下，以1〇〇升/分鐘的模擬煙道氣體組 成物體積流率流過志^ d 、母升及附劑床而使吸附劑接觸模擬煙 道氣體組成物時，叫捕捉回收率為至少90%，（：〇2捕 捉純度為至少9G%，模擬煙道氣體組成物包含含有15% C〇2的空氣與飽和水蒸氣。 在另態樣中，本發明係關於製造用於c〇2捕捉的碳 材料的方法’方法包含在有效產生碳熱解材料的條件 下，熱解聚合或共聚樹脂材料，碳熱解材料具有至少下 列特徵： (a) 在1巴的壓力和273〇κ的溫度下，c〇2容量大於ι〇5 立方公分/克； (b) c〇2工作容量大於7.0重量〇/0 ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為1〇至5〇千焦/莫耳；以 及 (d) C〇2/N2亨利定律分離因子大於5。 與前述一致，用於熱解操作的樹脂可為經熱解產生上 述特徵的任何各式各樣類型。例如，樹脂可包含PVDC 均聚物或PVDC共聚物，例如丙烯酸酯（例如丙烯酸甲 酯）的共聚物。在一實施例中，樹脂包含重量平均分子 量為80000至100000的PVDC-ΜΑ共聚物。 在上述製造碳熱解吸附劑的方法中，可在任何適當操 作條件下進行熱解。碳熱解物可在4〇〇t：至12〇〇t：下熱 解及選擇性活化而形成。在一實施例中，熱解係在惰性 12 201236752 氣（例如氬氣或氮氣）中以600°C至900°C的溫度施行。 熱解後，接著選擇性在高於25〇t：的溫度下，使碳熱解材 料接觸氧化大氣，以生成吸附劑產物。在一實施例中， 熱解後’在高於250°C的溫度下，例如600°C至1200。〇， 使碳材料接觸如包含二氧化碳、氧氣及/或蒸汽的氧化大 氣。 在不同實施例中，碳熱解物的整體密度為至少〇·55克 立方，在其他實施例中，碳熱解物的整體密度為至 夕〇. 9克/立方公分。又在其他實施例中，碳熱解吸附劑 的整體密度為約1.0至約2.2克/立方公分。 本發明的又一態樣係關於C〇2捕捉設備，包含上述碳 熱解吸附劑’且配置以在致使碳熱解吸附劑上吸附c〇2 的條件下，接觸含C〇2的流體。C02捕捉設備可包含壓 變、溫變及/或真空回轉吸附系統，或者C02捕捉設備可 包含移動床接觸系統’其中吸附劑的移動床接觸含C〇2 的〉昆合氣體，例如燃煤發電廠流出混合物，以移除氣體 中的C〇2。有利地’設備適於在碳熱解吸附劑已至少部 刀裝載C〇2後，再生碳_熱解吸附劑，如此可恢復吸附劑 供後續吸附操作用。 本發明的再一態樣係關於C〇2捕捉方法，包含在致使 碳熱解吸附劑上吸附C〇2的條件下，使含c〇2的流體接 觸上述不同實施例的碳熱解吸附劑。該方法適當地包含 在碳熱解吸附劑已至少部分裝載C02後，再生碳熱解吸 附劑。 13 201236752 碳熱解物形式將取決於pvdc_ma樹脂前驅材料的形 狀或形式與碳熱解物的形狀或構造和後續熱解及熱解後 處理方式。碳熱解物可由適當大小的分離樹脂微粒組 成’以產生活性碳微粒、細粒、珠粒等。在其他實施例 中，前驅材料在容n中熱解或形成料熱解材料一元特 性的結構’以就預定最終用途形成具適當尺寸與形狀特 徵的熱解單塊。在特定實例中，碳單塊可為具預定尺寸 與特性的圓柱、塊、磚或其他規則或不規則幾何等形式。 在其他實施例中，碳熱解吸附劑為單塊圓盤形式的無 定形碳炭材。-連争熱解單塊可串聯面對面接觸堆疊而 形成多個圓盤組成的垂直直立圓柱結構，該結構可安置 在成體内f列如谷器’含二氧化碳氣體流經容器而吸附 於孔隙中和連續圓盤物件的表面上。 從形態看來’較佳的聚偏二氣乙烯（PVDC)起始材料 熱解產生具南度交聯結構的多孔非石墨化碳。本發明碳 熱解吸附劑的表面積通常為大於8〇〇平方公尺/克，例如 800至1500平方公尺/克，且幾乎所有的孔隙為微孔（孔 徑小於2奈米）。因此，本發明碳熱解吸附劑在尺寸範圍 内展現能讓材料儲存大量co2的吸收容量。 本發明的碳熱解吸附劑提供高C02容量，例如在273ok 和1大氣壓下測量的C〇2容量大於12〇 c〇2體積/碳熱解 吸附劑體積，就由PVDC均聚物起始材料組成的一些碳 熱解吸附劑實施例而言，在273°K和1大氣壓下的c〇2 容量大於130 VA^該等量值對多孔吸附劑而言十分卓 201236752 越，例如代表性沸石咪唑酯框架（ZIF )材料（ZIF-69 ) 的容量特性證實有高C〇2容量，在273°Κ和1大氣壓下 測量為83 C02體積/碳材料體積；參見”2㈧<?, 3/9, 。 在特定實施例中，碳熱解吸附劑可具有本發明所述任 何碳熱解吸附劑特性及/或至少一下列高性能特徵，在本 發明的特定貫施例中’碳熱解吸附劑涵.蓋所述特徵的所 有組合和變更。 •毐C〇2衮# :有利地，碳熱解吸附劑具有高c〇2吸附 容量（例如在1大氣壓C〇2下為至少20重量％)和對 C〇2的選擇性比對其他煙道氣體成分好。 •與迷较你及應府叇季：有利地，C〇2吸附係在碳熱解 吸附劑的微孔進行且活化能非常低（<5千焦/莫耳），因 而容許吸附劑快速循環。 •逛级原及鹿肸癬：碳熱解吸附劑可提供較低吸附及脫 附熱（25至28千焦/莫耳）’此符合c〇2捕捉製程的再生 低熱要求和低冷卻要求。 •高竑癬癔定炫：以蒸汽直接加熱碳熱解吸附劑可致使 C〇2脫附。藉由療發冷卻吸附劑上吸附的渥氣，可冷卻 门/皿再生的碳熱解吸附劑。直接加熱及冷卻限制了氣固 熱交換需求，因而簡化CO2捕捉製程。 4_㈣㈣：有利地’就每年採行麵0次吸附 /脫附循環的C〇2捕捉製程而言，碳熱解吸附劑壽命遠大 於1年。 15 201236752 •跤攻靡鈿在的磺面疹漩^炭熱解吸附劑可有效採用球 形吸附劑細粒（例如直徑為100至300微米），使得細粒 在斜面上平順流動，就像滾珠一樣。此像液體般自由流 動的特性容許改造及使用經濟的結構包裝做為氣固接觸 裝置，以提供簡易、可靠又有效率的eh捕捉系統設計。 β #作屬7" g痛在.结雜：有利地，在1 〇 〇。〇下，碳 熱解吸附劑微粒不會互相黏結或燒結，故吸附劑用於 C〇2捕捉應用時，吸收劑細粒不太可能結塊。 •愈癬衮f:相較於水，本發明碳熱解吸附劑可具低熱 今量（例如1焦耳/克/K )’如此可最小化加熱吸附劑達 再生溫度所需的熱能。 • /#箏癬苹：本發明碳熱解吸附劑可具適當導熱率，例 如0.8瓦/公尺-κ，使吸附劑微粒表面與内部間得以快速 達熱平衡。 •疏竑餒：本發明碳熱解吸附劑本質上具疏水性，此代 表凝結水與吸附劑間很少發生交互作用。凝結水自吸附 劑脫附所需的熱能明顯小於氧化物表面的水（例如分子 篩（沸石）、氧化鋁和矽石中的水）蒸發所需的熱能。 本發明包含碳熱解材料，該碳熱解材料在273〇Κ和1 大氣壓下測量的C〇2容量為至少1 〇〇 c〇2體積/碳材料體 積。 用於C〇2捕捉應用的示例性碳熱解吸附劑例如具有 1030平方公尺/克的表面積、〇.4毫升/克的微孔體積、〇 68 克/毫升的整體密度、22000碎每平方叫·的壓縮強度、 16 201236752 <〇·〇1%/小日夺的磨損率和〇·82瓦/公尺_K的導熱率。 本發明的奴吸附劑較佳為大於4〇體積％的微孔，且大 多數孔隙體積的孔徑小& 〇.7 |米。結合高微孔體積及 以超微孔為主可增加低分壓時的c〇2吸取量。本發明的 碳吸附劑相對於氮氣對c〇2吸附具高選擇性，例如 C〇2/N2分離因子大於6 ’例如6 2至7.5。碳吸附劑的滲 透率大於900立方公分/磅每平方吋/平方公分/分鐘，例 如910至1250立方公分/磅每平方吋/平方公分/分鐘。 本發明碳吸附劑捕捉C〇2後，已吸附c〇2的吸附劑以 任何適合方式進行脫附而釋出c〇2供後續隔離或其他處 置。例如’含C〇2的吸附劑可利用真空回轉吸附（vs A ) 處理而使c〇2脫附，其中真空施加至吸附劑，致使c〇2 脫附。或者，可利用壓變吸附（PS A )處理進行脫附， 其中C〇2吸附係在較高壓力條件下施行，c〇2脫附係在 較低壓力條件下施行。又或者，可以熱輸入進行脫附而 造成熱導（thermally-mediated )脫附，例如利用溫變吸 附（TSA )處理。應理解亦可結合前述脫附模式或以一 特疋模式和以任何其他適合方式施行脫附。 現參照圖式，第1圖為壓變吸附/溫變吸附系統1 〇的 示意圖’其中本發明的吸附劑可用於處理含C02氣體以 捕捉co2。 吸附系統10包括兩個吸附容器12、14，容器12、14 各自含有碳熱解吸附劑床1 8 (如容器1 4的局部斷面所 示）。吸附容器12、14利用閥入口歧管20互相連接，歧 17 201236752 管20包括進氣導管22和淨化氣體排放導管24，在逆汽 通過離流（off-stream)吸附容器後’排放導管Μ釋出 •淨化氣體，另-吸附容器則處理含C〇2的進氣，以移除 氣體中的co2。 通過在流（on-stream)吸附容器後，c〇2耗盡氣體流 入閥排放歧管26並經由流出管線30排出系統。閥排2 歧管26含有淨化氣體供給管線28，淨化氣體經由管線 28引至吸附容器系統，以逆流通過各自的離流吸附容器 及經由淨化氣體排放管線24排出系統。 藉由適當打開及關閉入口與出口歧管中的各閥，可使 各自的在流吸附容器處理含C〇2氣體，第—容器的在流 操作期間，另一容器經歷再生而移除碳熱解吸附劑於先 前活化在流操作時吸附的C〇2。依此，在製程循環的各 個片段中，各吸附容器經歷循環交替的在流與離流操作。 第1圖實施例的吸附容器12、14進一步裝配有加熱元 件32、34，加熱元件可為任何適合類型。例如，該等元 件可為電阻元件，使用時，元件耦接適當電源讓電流流 過加熱元件，促使元件電阻式加熱達高溫。加熱元件接 著把熱傳遞到谷器内經歷再生的吸附劑，藉以加熱吸附 劑而使c〇2自吸附區中的碳熱解吸附劑脫附。脫附的c〇2 接著流出再生床及經由淨化氣體排放管線24排放。 或者，加熱元件32、34可為熱交換流體通道，適合的 加熱流體流經通道，使熱流入對應容器内的吸附劑，造 成先則吸附的C Ο2脫附。溫變操作後，中斷加熱流體流 18 201236752 過吸附區，然後使冷卻流體流過吸附區’以將内含吸附 劑的溫度降至加熱步驟獲得的溫度以下’如此可恢復吸 附劑而用於後續連續處理含co2氣體。 第2圖為移動床C〇2捕捉系統50的示意圖，其中本發 明的吸附劑可用於處理含C02氣體以捕捉c〇2。 在此移動床系統中，煙道氣體供給管線56將顆粒狀碳 熱解吸附劑引入重力供給吸附容器52的上端。在此容器 中’第2圖斷面所示的碳熱解吸附劑54接觸含c〇2的煙 道氣體’煙道氣體經由管線62引進吸附容器52。接觸 將促成碳熱解吸附劑54吸收煙道氣體中的二氧化碳。 隨後’當含C〇2的吸附劑因重力作用而在容器中下降 時’使吸附劑接觸經由管線64引進吸附容器52的蒸汽。 隨著蒸汽加熱吸附劑及提高溫度，蒸汽將剝除吸附劑中 的c〇2 ’致使c〇2自吸附劑脫附。接著收集脫附的c〇2， 並經由管線66排出吸附容器52。 經蒸汽剝除操作處理而耗盡C〇2的吸附劑移動到吸附 容器52的底部，並經由出口管線58排出容器而至料斗 60 〇 應理解帛2®的吸附容器實質上可有不同容器高度與 容器直乜的尚寬比、各種氣體流通耦接吸附容器的導管 方式與位置、吸附劑的尺寸與特性、引進容器的氣流流 體特性和各物流的溫度、壓力、流率與組成等。 亦應理解第1圖及第2圖所示C〇2捕捉設備使用的容 器和製程配置僅為舉例說明而6，操作日夺，％捕捉設 19 201236752 備採用的特定組件、系統和處理方式可能有完全不同的 構造和配置。 本發月白勺C02選擇性碳熱解吸附劑經證實冑9。的 co2捕捉效率且相應產生的c〇2氣體產物純度大於 97%。通常，該吸附劑能捕捉發電廠燃燒粉煤發電而排 出的煙道氣體中至少90%的C02。 故本發明包含用於吸附c〇2的碳吸附劑，以如自含c〇2 的混合氣體中移除C〇2,及以任_或更多溫度、壓力、 真空和、/辰度梯度脫附模式，使吸附的C〇2脫附，其中碳 吸附劑的特徵在於具有任一或多個下列特徵，其中若可 應用多個特徵’則該等特徵彼此為相容： (a) 在1巴的壓力和273°K的溫度下，C〇2容量大於ι〇5 立方公分/克； (b) C02工作容量大於7.0重量°/〇 ; (c) C02吸附熱與脫附熱各自為1 〇至5〇千焦/莫耳；以 及 (d) C02/N2亨利定律分離因子大於5 ; (e) 為PVDC均聚物、PVDC-MA共聚物、pVE)C_聚氣 乙烯（PVDC-PVC)共聚物、聚呋喃醇.、聚丙烯腈和含 雜原子的聚合物的熱解物，在碳化後，雜原子留下做為 遍及碳材料的分散物種； (f) 平均粒徑大於50微米； (g) 粒徑為10至500微米； (h) 粒徑為150至500微米； 20 201236752 (i) 中位粒徑為200至35〇微米； (j) 整體密度大於0.55克/毫升； (k) C〇2吸附熱與脫附熱各自為2〇至3〇千焦/莫耳； (l) 在303°K和40%相對溼度下，按吸附劑重量計的水 吸附容量小於5重量〇/0 ; (m) 平均孔徑小於！奈米； (η)孔隙度中至少50%的孔隙體積係由孔徑為〇35至 〇. 7奈米的孔隙組成； (〇)孔隙度的特徵在於中位孔寬小於1奈米； (Ρ)依據ASTM D 5757的程序測量的磨損率指數小於1 重量％/小時； (q) N2 BET表面積為至少800平方公尺/克； (r) N2 BET表面積為至少900平方公尺/克； (s) N2 BET表面積為至少1〇00平方公尺/克； ⑴A微孔體積為至少0.2毫升/克； (u) Nz微孔體積為〇.3至〇·6毫升/克； (v) 當在383°K下，以1〇〇升/分鐘的模擬煙道氣體組成 物體積流率流過每升吸附劑床而使吸附劑接觸模擬煙道 氣體組成物時，C〇2捕捉回收率為至少90%，c〇2捕捉 純度為至少90%’模擬煙道氣體組成物包含含有1 5% c〇2 的空氣與飽和水蒸氣； (w) 為PVDC均聚物、PVDC-MA共聚物的熱解物， PVDC_M A共聚物的重量平均分子量為80000至looooo; (X)整體密度大於0.5 5克/立方公分； 21 201236752 (y) 整體密度大於0 9克/立方公分； (z) 整體密度為約丨0至約2 2克/立方公分； (aa) 為細粒形式； (ab) 為珠粒形式； (ac) 為單塊形式； (ad) 為圓柱形式； (ae) 為圓盤形式； (af) 為多孔非石墨化碳； (ag) Nz BET表面積為tw平方公尺/克的範園内； (ah) 所具孔隙度中，實質所有的孔徑小於2奈米； (ai) 在273°K和1大氣壓下測量的C〇2容量大於120 C〇2體積/碳熱解吸附劑體積； (aj) 在273°Κ和1大氣壓下測量的c〇2容量大於130 C〇2體積/碳熱解吸附劑體積； (ak) 在1大氣壓c〇2下，按吸附劑重量計的C〇2容量 為至少20重量。/〇 ; (al) C02吸附活化能小於5千焦/莫耳； (am) C02吸附熱與脫附熱各自為25至28千焦/莫耳； (an) 利用蒸汽使C02自吸附劑脫附； (ao) 在C02吸附/脫附方面，吸附劑壽命為進行至少 50000次吸附/脫附循環； (ap) 為球形吸附劑細粒形式； (aq) 為球形吸附劑細粒形式且直徑為1 〇〇炱300微米； (ar) 在100°C下不會結塊或燒結； 22 100 100201236752 (as)具疏水性； (at) 在273。〖和i大氣壓下測量的c〇2容量為至少 C〇2體積/碳材料體積； v (au) 為大於40體積％的微孔； (av) 具有至少50%的孔隙體積且孔隙小於〇 7奈米 (aw) C02/N2分離因子大於6 ; (ax) C〇2/N2分離因子為6.2至7.5; (ay) C〇2渗透率大於900立方公分/磅每平方时/平方公 分/分鐘； (az)C〇2滲透率為910至1250立方公分/磅每平方吋/ 平方公分/分鐘；以及 (ca)在下向流反應器中的磨損率指數小於〇 〇1重量％/ 小時。 故本發明涵蓋上述參數（a)-(ca)的所有可能變更。 在不同實施例中’本發明碳吸附劑的特徵在於： (a) 在1巴的壓力和273°K的溫度下，C〇2容量大於1〇5 立方公分/克； (b) C〇2工作容量大於7.0重量％ ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為1〇至5〇千焦/莫耳； (d) C02/N2亨利定律分離因子大於5 ;以及 上述參數（e)-(ca)中的任一或更多參數。 以下非限定實例將更充分顯示本發明碳熱解吸附劑的 特徵和優點。 實例1 23 201236752 利用循環的碳熱解吸附劑細粒下降流來分離送入煙道 氣流’以施行c〇2捕捉製程。此實例使用的碳熱解吸附 劑具有下列特徵：在1大氣壓C〇2下測量的c〇2吸附容 $按吸附劑重量計為20重量％ ;吸附劑微孔吸附C〇2的 活化能小於5千焦/莫耳；吸附熱與脫附熱各自為25至 28千焦/莫耳；高水熱穩定性；機械穩定性超過至少50000 次吸附/脫附循環；粒徑為100至3〇〇微米的球狀細粒形 式碳熱解吸附劑；在i 00〇c下不會結塊；熱容量為1焦耳 /克/K;導熱率為〇·8瓦/公尺_κ;以及疏水性碳熱解材料。 在C〇2捕捉製程中，煙道氣體分離成c〇2貧乏煙道氣 流（其中超過90%的C02被移除）和純C02流供壓縮及 隔離等處置用。 C〇2捕捉製程採用整合式吸附剝除反應器，第3圖圖 示該反應器構造。 如第3圖所示，吸附剝除反應器丨〇〇具有垂直細長構 造’反應器上部102接收來自吸收劑返回管線1 04的再 循環碳熱解吸附劑。反應器上部1 02具有通風口（如箭 頭106所示）和C02貧乏空氣排放管線108。 引進的碳熱解吸附劑從上部1 02經由吸附區段11 0往 下通過反應器管柱《煙道氣體由入口 114引至煙道氣體 引進區段112而往上流過吸附區段110,其中煙道氣體接 觸碳熱解吸附劑而產生C02耗盡空氣，C02耗盡空氣經 由排放管線108排放。 反應器100進一步包括過渡區段116和C02排放區段 24 201236752 11 8，自吸附劑脫附的C〇2經由出口管線i 20排出區段 11 8。碳熱解吸附劑在供給蒸汽的再生區段丨22中釋出 C〇2脫附物，蒸汽經由管線1 26引至蒸汽入口區段1 24。 蒸汽入口區段124下方為過渡區段128，過渡區段ι28 包括向下收斂的上漏斗區段、中央圓柱區段和向下發散 的下漏斗區段。過渡區段128下方為脫水區段130，碳 熱解吸附劑在此脫水。脫水區段13 0連接下冷卻部13 2。 下冷卻部1 3 2由冷卻水冷卻，冷卻水經由入口管線1 3 4 引進且經由管線13 6排放。是以碳熱解吸附劑在區段 1 3 0、1 32中脫水及冷卻，並通往吸收劑返回管線丨〇4而 再循環到反應器上部。 利用此反應器設計’當熱解吸附劑細粒在反應器的吸 附區段110中藉由重力逆流至向上流動的煙道氣體而往 下流過反應器時，可以連續製程簡單、有效地分離C〇2， 並且在近似周遭溫度下捕捉煙道氣體中的C02。加熱裝 載C〇2的吸附劑達約1 〇〇。〇 ’以剝除吸附的c〇2，及在反 應器下部接觸低壓（<5表讀磅每平方吋）蒸汽而獲得高 純度的回收C〇2流。藉由使吸附劑細粒從反應器頂部往 下流到底部’可在反應器中使用容易取得的結構包裝材 料。燃煤發電廠很容易取得用於自吸附劑剝除C〇2的低 壓蒸汽。 在第3圖所示的反應器操作中’含約1 5% c02的煙道 氣盔送入吸附區段11 〇的基底，且在吸附區頂部經由C02 耗盡空氣排放管線1〇8排放剝除c〇2的氣體。隨著碳熱 25 201236752 解吸附劑往下移動通過吸附區段11 ο，吸附劑將吸附逆 '流C〇2和少量氮氣、氧氣與煙道氣體的其他重量輕的成 分。 當吸附劑往下移動通過過渡區段i丨6時，吸附劑會面 臨漸增的C〇2分壓和漸減的重量輕氣體分壓。此將促使 吸附劑吸附更多C〇2及脫附氮氣與氧氣，以致吸附劑在 過渡區段基底中為充滿純C〇2。 在約1巴的壓力下’將蒸汽引入剝除區。吸附蒸汽會 造成吸附劑溫度上升，致使C02脫附。蒸汽亦用於降低 c〇2分壓，以加強額外c〇2去除，脫附的（：〇2往上流動 及流出剝除區，在此萃取而得實質為踔C02的產物流。 在第3圖所示反應器類型中，進行上述煙道氣體處 理。利用體積法，於Micromeritics ASAP 2020系統中， 依隨壓力變化的等溫條件，測量碳熱解吸附劑對c〇2的 吸附容量。第4圖圖示在下測量的吸附等溫線。由於 吸附與脫附等溫線間無滯後現象，故可知吸附係可逆 的。大量吸附的C〇2(100iL方公分/克）表示吸附劑在 5°C下有約20重量。/〇的高容量。 高c〇2容量歸因於吸附劑有較大表面積。從2〇。〇的〇〇2 吸附等溫線來測定碳熱解吸附劑的表面積。從吸附 等溫線的D — anyi圖形’可測定％附劑表』積為 1320平方公尺/克。依此測量表面積可推斷，即使吸附劑 裝載20重量％的C〇2，吸附劑表面存在遠比單層覆蓋少 的CO- 26 201236752 渔氣對C〇2吸附的影響很小。在25°C下，以含不同相 對渔度的空氣-1 5% C〇2，進行固定床吸附實驗。c〇2容 量因煙道氣體中的大量濕氣（例如8〇%相對溼度）而下 降不到20°/〇。 加熱時’ CO〗自吸附劑快速脫附，脫附速率主要取決 於溫度上升和氣體中的c〇2分壓。利用熱重分析（TGA) 描繪C〇2脫附特徵，其中吸附劑先在各c〇2分壓、3(rc 下達平衡，然後在氬氣中含指定CO2量的氣流中逐步升 溫。隨溫度和C〇2分壓變化，測量C〇2脫附造成的質量 變化。第5圖圖示一系列c〇2_Ar混合氣體隨溫度變化的 C〇2熱脫附情形。質量因c〇2自吸附劑脫附而改變。每 次溫度上升後’質量很快改變且很快達穩態，此代表c〇2 自吸收劑快速脫附。雖然低C02分壓有助於脫附，但即 使在純C02、1〇〇。〇下，C02也能脫附。 在任何使用固態吸附劑的C02捕捉製程中，高機械強 度和耐磨性係重要屬性。用於C02捕捉製程的吸附劑細 粒壓縮強度為1 8000磅每平方吋，此對高度多孔吸附劑 而言係很高的值。在下降細粒反應器經歷的條件下，該 等高強度碳吸附劑細粒具高抗崩解性。 以ASTM D5757喷氣測試程序，測量碳熱解吸附劑細 粒的耐磨性，該程序已設計用於流體化床反應器催化 劑。磨損率指數（定義為測試1小時至5小時内的重量 損失率）僅為<〇.〇 i重量％/小時。此低數值代表碳熱解吸 附劑非常堅韌且明顯比FCC催化劑更耐磨，FCC催化劑 27 201236752 通常有4%/小時的磨損率指數。在ASTM測試中，把一 批5 0克的碳熱解吸附劑細粒放入圓盤頂部的圓錐容器 内’圓盤具有三個直徑0.038公分的孔洞，空氣通過孔 洞做為高速噴氣（約500公尺/秒）。在此測試中，碳熱 解吸附劑細粒因喷射及彼此與牆面碰撞而加速。任何因 磨損而自細粒分散的固體粉末將由流動空氣帶走，在過 濾、器中收集挾帶粉末，以計算磨損率指數。在下降細粒 反應器中’碳熱解吸附劑的磨損很少。 亦可在直徑6吋的整合式吸附剝除系統中進行50小時 測試’以證實碳熱解吸附劑細粒的高耐磨性。在微粒過 滤器中收集C〇2貧乏吸附排氣中的微粒。微粒質量為吸 附劑質量的0.2% ;此微粒分率很可能是進氣原有及淘析 的微粒。假設若所有收集微粒係磨損所致，則吸附剝除 系統的操作哥命將超過3年。然顯微鏡檢視微粒顯示95〇/。 以上為如製造般完整的球形細粒。清楚可見並沒有表示 破裂的粗糙表面。故可推斷吸附劑在此吸附剝除系統中 的操作壽命未受磨損作用限制。 第6圖圖示在具第3圖所示一般構造的2吋（内徑）
以與周遭空氣混合的15〇/。 C02操作。引進吸附劑|，吸附離開氣體中#⑽濃度 第6圖亦圖示 。將蒸汽W入 從14·5%快速降至㈣。計及氣體體積流率變化後，此 下降程度相當於自進氣捕捉98%的c〇” 來自剝除區、富含C〇2流的對應組成執跡 28 201236752 剝除區後，c〇2即自吸收劑脫附。約1分鐘後，剝除離 開氣體中的C〇2濃度增加且達到大於90%。在穩態條件 下，此運作的C02純度可達97%。 在第3圖所示6吋（内徑）整合式反應器類型中進行 長期研究。整合式反應器系統係以含1 5 °/。C Ο 2的周遭空 氣操作。向上流動的氣流接觸往吸附管柱下面流動的碳 熱解吸附劑細粒，使得碳熱解吸附劑吸附C02。吸附劑 因重力持續往下流動而至剝除區段（吸附與剝除區段間 有過渡區段），其中直接流入剝除區的蒸汽加熱吸附劑達 約110°C。C〇2自吸附劑脫附並流出剠除區。吸附劑從剝 除區往下流到脫水區，其中向上流動的空氣流移除吸附 水。此脫水步驟將吸附劑從110°C冷卻至60°c。商業應 用時，可使散出濕氣冷凝而回收水。在管柱底部的熱交 換器（冷水由此流過線圈）中，進一步冷卻吸附劑。利 用螺旋進料器來抽出冷卻至3 0 °C的吸收劑細粒，及氣動 抬起至吸附劑頂部，以進一步吸附C02。故在此系統中， 吸附劑除返回至吸附劑頂部外，吸附劑還因重力往下流 動。此配置方式可最小化能量消耗及減少或消除吸附劑 細粒磨損。 如第7圖資料所示，經過1000次循環測試後，該系統 的運作無任何重大困難。操作期間，反應器的性能仍然 穩定。小幅修改整合式反應器系統以改善吸附劑冷卻效 果後，C〇2捕捉效率和產物氣體純度分別為95%和98%。 可平順地啟動系統及關閉系統。測量新的碳熱解吸附劑 29 201236752 細粒和經1〇〇〇次循環測試後的碳熱解吸附劑細粒的吸 收劑細粒對c〇2吸附等溫線。如第8圖所示，各吸附等 溫線幾乎一樣，此代表碳熱解吸附劑在長期測試期間不 會裂解。 雖然本發明已以特定態樣、特徵和示例性實施例揭示 如上，然當明白本發明不限於該等態樣、特徵和實施例 應用，而是擴及涵蓋本發明領域的一般技藝人士依據所 述内容所推衍的眾多其他變化、修改和替代實施例。同 樣地，後附申請專利範圍主張的本發明擬廣泛推斷及解 釋成包括落在本發明精神與範圍内的所有變化、修改和 替代實施例。 【圖式簡單說明】 第1圖為壓變吸附/溫變吸附系統的示意圖，其中本發 明的吸附劑可用於處理含co2氣體以捕捉co2。 第2圖為移動床c〇2捕捉系統的示意圖，其中本發明 的吸附劑可用於處理含c〇2氣體以捕捉C〇2。 第3圖為整合式吸附剝除反應器的示意圖，其中本發 明的碳吸附劑可用於自含C02的混合氣體移除C02。 第4圖為本發明的碳吸附劑在大氣中隨c〇2分壓變化 的C〇2吸附曲線圖（每克立方公分）。 第5圖圖示—系列C02-Ar混合氣體隨溫度變化的C02 熱脫附情形。 第6圖為第3圖所示整合式吸附剝除反應器操作時， 30 201236752 吸附與剝除離開氣流中的co2濃度曲線圖。 第7圖為在第3圖所示整合式吸附剝除反應器中，經 過1 〇〇〇次循環測試的C〇2捕捉效率與c〇2產物氣體的 C〇2純度曲線圖。 第8圖為在接觸任何含C〇2的氣體前及經過1〇〇〇次 C〇2吸附/脫附循環後，本發明的碳吸附劑隨c〇2分壓（托 耳）變化的C〇2吸附量（每克碳吸附劑的C〇2毫升量） 曲線圖。 【主要元件符號說明】 10 吸附系統 12、 14 容器 18 吸附劑床 20 > 26 歧管 22、 24 導管 28、 30 管線 32、 34 加熱元件 50 捕捉系統 52 容器 54 吸附劑 56、 58、 62、 64、 66 管線 60 料斗 100 反應器 102 上部 104 、108 、 120 、 126 、 134 、 136 管線 106 箭頭 110 吸附區段 112 引進區段 114 入口 116 、12 8 過渡區段 118 排放區段 122 再生區段 124 蒸汽入口區段 130 脫水區段 132 冷卻部 31

Claims (1)

  1. 201236752 七、申請專利範圍·· 1. 一種碳吸附劑，具有下列特徵： (a) 在1巴的壓力和273°Κ的溫度下，c〇2容量大於1〇5 立方公分/克； (b) C02工作容量大於7.0重量％ ; (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為1〇至5〇千焦/莫耳；以及 (d) — CCVN2亨利定律分離因子大於$。 2. 如請求項丨之吸附劑’具有大於5〇微米的一平均粒 徑。 3. 如請求項i之吸附劑，包含直徑為1〇至5〇〇微米的 多個微粒。 4. 如睛求項1之吸附劑’包含直徑為1 50至500微米的 多個微粒。 5·如睛求項1之吸附劑，包含一中位粒徑為200至350 微米的多個微粒。 6.如請求項1之吸附劑，具有大於0.55克/毫升的一整 體密度。 32 201236752 7.如請求項1之吸附劑’在3〇3°K和40%相對溼度下， 按該吸附劑重量計具有小於5重量％的一水吸附容量。 8 如請求項1之吸附劑，具有一平均孔徑小於1奈米的 一孔隙度。 9.如請求項1之吸附劑’具有—孔隙度，且該孔隙度中 至少50%的孔隙體積係由孔徑為0.35至0.7奈米的多個 孔隙組成。 10.如請求項1之吸附劑’具有一中位孔寬小於1奈米 的一孔隙度。 π.如請求項1之吸附劑，其中該吸附劑依據ASTM D 5757的程序測量的一磨損率指數小於1重量％/小時。 12·如請求項1之吸附劑，具有至少800平方公尺/克的 一 N2 BET表面積。 13·如請求項1之吸附劑’具有至少0.2毫升/克的一 N2 微孔體積。 14.如請求項1之吸附劑’其中該吸附劑係一 pvDC均 聚物的一熱解物。 33 201236752 1 5 ·如請求項1之吸附劑，其中該吸附劑係一 PVDC共 聚物的一熱解物。 16.如請求項} 5之吸附劑，其中該PVDC共聚物包含一 丙烯酸醋的—共聚物。 1 7 ·如請求項1 6之吸附劑，其中該丙烯酸酯包含丙烯酸 曱酯。 1 8.如請求項1之吸附劑，其特徵在於，當在383°K下， 以1 00升/分鐘的一模擬煙道氣體組成物體積流率流過每 升的該吸附劑床而使該吸附劑接觸一模擬煙道氣體組成 物時’ c〇2捕捉回收率為至少90%，c〇2捕捉純度為至 少9 0 /〇，5亥模擬煙道氣體組成物包含含有1 $ %匸〇2的空 氣與飽和水蒸氣。 19.如請求項！之吸附劑，其特徵在於，c〇2吸附熱與 脫附熱各自為10至50千焦/莫耳。 20. 一種製造用於C02捕捉的_ 碳材料的方法，該方法 包含在有效產生一碳熱解材料的一條件下，熱解一聚合 或共聚樹脂材料，該碳熱解材料具有下列特徵： 口 (a)在1巴的壓力和273〇Κ的溫度丁 C〇2容量大於105 34 201236752 立方公分/克； (b) C〇2工作容量大於7.0重量％ ; ;以及 (c) C〇2吸附熱與脫附熱各自為1〇至5〇千焦/莫耳 (d) C〇2/N2亨利定律分離因子大於5。 2 1 ·如叫求項20之方法，其中該樹脂材料包含一 pvDc 均聚物。 22.如求項之方法’其中該樹脂材料包含一 共聚物。 23·如請求項22之方法，其中該pvDC共聚物包含一丙 稀酸醋的一共聚物。 24.如請求項23之方法’其中該丙烯酸酯包含丙烯酸甲 酯0 25. 如請求項20之方法，其中該樹脂材料包含一 PVDC-MA共聚物，該PVDC-MA共聚物的一重量平均分 子量為80000至looooo。 26. 如請求項20之方法，其中該熱解係在惰性大氣中以 600°C至900°C的溫度施行。 35 201236752 員26之方法，接著在向於25〇。〇的溫度下 使該碳熱解材料接觸一氧化大氣。 28. -種（：〇2捕披設備，包含如請求項中任一項 之厌吸附劑’ 置以在致使該碳熱解吸附劑上吸附 co2的一條件下，接觸含c〇2的流體。 29. 如明求項28之c〇2捕捉設備，包含一壓變吸附系統。 30. 如吻求項28之C〇2捕捉設備，包含一溫變吸附系統。 31. 如凊求項28之C〇2捕捉設備，包含一真空回轉吸附 系統。 32.如請求項28之c〇2捕捉設備，包含一移動床接觸系 統0 33.如請求項28之C〇2捕捉設備’其中該設備適於在該 碳熱解吸附劑已至少部分裝載C〇2後，再生該碳熱解吸 附劑。 34. —種C〇2捕捉方法，包含在致使該碳熱解吸附劑上 吸附C〇2的一條件下，使一含C〇2的流體接觸如請求項 1至19中任一項之碳吸附劑。 36 201236752 3 5,如請求項34之CO,捕招士、+ iL 捕捉方法’進一步包含在該碳熱 解吸附知丨已至夕邰刀裝载c〇2後，再生該碳熱解吸附劑。 36.如請求項i之碳吸附劑，其中該吸附劑具有選自由 下列所組成群組的至少—附加相容特徵： ⑷該吸附劑係PVDC均聚物、PVDC_MA共聚物、pvDc_ 聚氣乙烯（PVDC-PVC)共聚物、聚。夫喃醇、聚丙稀腈、 和含雜原子的聚合物的-熱解物，在碳化後，該雜原子 留下做為遍及該碳材料的分散物種； (f) 一平均粒徑大於50微米； (g) 粒徑為10至500微米； (h) 粒徑為150至500微米； ⑴中位粒徑為200至350微米； ⑴整體密度大於0.55克/毫升； (k)C〇2吸附熱與脫附熱各自為2〇至30千焦/莫耳； ⑴在3 03°K和40%相對溼度下，按該吸附劑重量計的水 吸附容量小於5重量％ ; (m)平均孔徑小於1奈米； (η)孔隙度中至少50%的孔隙體積係由孔徑為0.35至〇 7 奈米的多個孔隙組成； (〇)孔隙度的特徵在於一中位孔寬小於1奈米； (Ρ)依據ASTM D 5757的程序測量的一磨損率指數小於工 重量小時； 37 201236752 (q) Nz BET表面積為至少800平方公尺/克； (r) N2 BET表面積為至少9〇〇平方公尺/克； (s) N2 BET表面積為至少looo平方公尺/克； (t) N2微孔體積為至少〇2毫升/克； (u) N2微孔體積為〇.3至〇.6毫升/克； (v) 當在383°K下，以1〇〇升/分鐘的一模擬煙道氣體組成 物體積流率流過每升的該吸附劑床而使該吸附劑接觸一 模擬煙道氣體組成物時，C〇2捕捉回收率為至少90〇/〇， C〇2捕捉純度為至少90%，該模擬煙道氣體組成物包含 含有1 5% C〇2的空氣與飽和水蒸氣； (w) 該吸附劑係PVDC均聚物、pvDC_MA共聚物的一熱 解物，該PVDC-MA共聚物的一重量平均分子量為8〇〇〇〇 至 100000 ; (X)整體密度大於0.55克/立方公分； (y) 整體密度大於0.9克/立方公分； (z) 整體岔度為約1.〇至約2.2克/立方公分； (aa) 該吸附劑係一細粒形式； (ab) 該吸附劑係一珠粒形式； (ac) 該吸附劑係一單塊形式； (ad) 該吸附劑係一圓柱形式； (ae) 該吸附劑係一圓盤形式； (af) 該吸附劑係多孔非石墨化碳； (ag) Nz BET表面積為tw平方公尺/克的範圍内； (ah) 該吸附劑具有一孔隙度，該孔隙度中實 只M所有的孔 38 201236752 徑小於2奈米； (ai) 在273°K和1大氣壓下測量的c〇2容量大於120 C02 體積/碳熱解吸附劑體積； (aj) 在273°K和1大氣壓下測量的c〇2容量大於130 C02 體積/碳熱解吸附劑體積； (ak) 在1大氣壓C02下，按該吸附劑重量計的c〇2容量 為至少20重量。/〇 ; (al) C〇2吸附活化能小於5千焦/莫耳； (am) C〇2吸附熱與脫附熱各自為25至28千焦/莫耳； (an) 利用蒸汽使C02自該吸附劑脫附； (ao) 在C〇2吸附/脫附方面，吸附劑壽命為進行至少5〇〇〇〇 次吸附/脫附循環； (ap) 該吸附劑係一球形吸附劑細粒形式； (aq) 該吸附劑係一球形吸附劑細粒形式且直徑為丨〇〇至 300微米； (ar) 在100°C下不會結塊或燒結； (as) 具疏水性； (at) 在273°K和1大氣壓下測量的C〇2容量為至少 C02體積/碳材料體積； (au) 為大於40體積％的多個微孔； (av) 具有至少50%的孔隙體積且孔隙小於〇 7奈米. (aw) — C02/N2分離因子大於6 ; (ax) — C02/N2分離因子為6.2至7.5 ; (ay) — C〇2滲透率大於900立方公分/磅每平方吋/平方、 39 201236752 分/分鐘； (az)— C02滲透率為910至1250立方公分/磅每平方吋/ 平方公分/分鐘；以及 (ca)在一下向流反應器中的一磨損率指數小於〇.〇1重量 %/小時。 40
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038307A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Conyers Technology Group, Llc Electrochemical processing of fluids
US8679231B2 (en) 2011-01-19 2014-03-25 Advanced Technology Materials, Inc. PVDF pyrolyzate adsorbent and gas storage and dispensing system utilizing same
CA2825835A1 (en) 2011-01-31 2012-08-09 Advanced Technology Materials, Inc. Carbon pyrolyzate adsorbent having utility for co2 capture and methods of making and using the same
US9073005B2 (en) * 2011-06-09 2015-07-07 Sri International Falling microbead counter-flow process for separating gas mixtures
TWI583445B (zh) 2012-04-13 2017-05-21 恩特葛瑞斯股份有限公司 乙炔的儲存與安定化
WO2013181295A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Advanced Technology Materials, Inc. Carbon adsorbent for hydrogen sulfide removal from gases containing same, and regeneration of adsorbent
US9186650B2 (en) 2013-04-05 2015-11-17 Entegris, Inc. Adsorbent having utility for CO2 capture from gas mixtures
JP6107695B2 (ja) * 2014-02-10 2017-04-05 日立化成株式会社 二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法
TWI659778B (zh) 2014-04-09 2019-05-21 美商Ｗ Ｒ 康格雷氏公司 經改良之氣體或液體吸附和／或脫附用之沸石粒子及其應用與製造方法
BR112016029448B1 (pt) 2014-06-30 2021-02-17 Dow Global Technologies Llc. composições adsorventes de peneira molecular de carbono à base de copolímero de cloreto de vinilideno e processos para as mesmas
EP3183056A4 (en) 2014-08-23 2018-04-11 Entegris, Inc. Microporous carbon adsorbent from natural carbohydrates
PL3037473T3 (pl) 2014-12-24 2018-04-30 Solvay Sa Kompozycje zawierające polimery fluorku winylidenu i adsorbentowe materiały węglowe
US20190001299A1 (en) * 2015-08-22 2019-01-03 Entegris, Inc. Microcrystalline cellulose pyrolyzate adsorbent and gas supply packages comprising same
WO2017035086A1 (en) * 2015-08-22 2017-03-02 Entegris, Inc. Carbohydrate pyrolyzate adsosrbent and systems and processes utilizing same
US10413858B2 (en) * 2015-12-28 2019-09-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Metal-organic framework-based sorbents and methods of synthesis thereof
JP2017136560A (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 川崎重工業株式会社 二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素分離回収システム
KR101958060B1 (ko) 2016-08-17 2019-03-13 경북대학교 산학협력단 저온 영역에서 흡수 및 재생 가능한 ＳｎＯ２ 계 이산화탄소 흡수제
WO2018057780A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 Donald Williams Carbon capture system, apparatus, and method
EP3308851A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-18 ETH Zurich A thermochemical reactor system for a temperature swing cyclic process with integrated heat recovery and a method for operating the same
CN106563428B (zh) * 2016-10-31 2020-07-28 广东工业大学 固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置
CN110062651B (zh) * 2016-11-17 2022-06-17 索尔维公司 用于co2捕获和分离的先进多孔炭吸附剂
CN110035819B (zh) 2016-11-30 2023-06-02 索尔维公司 先进多孔含碳材料及其制备方法
CN107138024B (zh) * 2017-05-12 2020-03-10 东北电力大学 用于电厂的一体式颗粒流化二氧化碳捕集方法和装置
US10434457B2 (en) 2017-09-27 2019-10-08 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method of capturing carbon dioxide
MX2017012563A (es) * 2017-09-29 2019-04-01 Mexicano Inst Petrol Materiales microporosos de carbono para separar nitrogeno en corrientes de gas natural asociado y no asociado.
BR112021008337A2 (pt) * 2018-10-29 2021-08-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University dispositivo, sistema e método para coleta passiva de dióxido de carbono atmosférico
CN112569882A (zh) * 2020-11-04 2021-03-30 济南大学 一种可控合成Ag@ZIF-8纳米复合材料的微流控芯片的制备方法
US11725337B2 (en) 2021-04-06 2023-08-15 GM Global Technology Operations LLC Flame retardant material and system
WO2023064317A1 (en) * 2021-10-11 2023-04-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Device and method for passive collection of atmospheric carbon dioxide with a double-walled harvest chamber
CN114288812A (zh) * 2021-11-30 2022-04-08 浙江大学 一种分离含氟电子特气的方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5247758B2 (zh) 1974-06-20 1977-12-05
US4063912A (en) 1975-02-18 1977-12-20 Rohm And Haas Company Gaseous phase adsorption using partially pyrolyzed polymer particles
US5104530A (en) 1988-01-29 1992-04-14 Maroldo Stephen G Chromatography column with carbonaceous adsorbents from pyrolyzed polysulfonated polymers
US5071820A (en) 1990-05-25 1991-12-10 Atlanta Gas Light Company Carbonaceous material with high micropore and low macropore volume and process for producing same
US5704967A (en) 1995-10-13 1998-01-06 Advanced Technology Materials, Inc. Fluid storage and delivery system comprising high work capacity physical sorbent
US6030698A (en) 1994-12-19 2000-02-29 Lockheed Martin Energy Research Corporation Activated carbon fiber composite material and method of making
WO1996030318A1 (fr) * 1995-03-30 1996-10-03 Nippon Sanso Corporation Matiere carbonee poreuse, procede de production de ladite matiere et utilisation de cette derniere
US5614459A (en) 1995-06-07 1997-03-25 Universidad De Antioquia Process for making activated charcoal
ATE230294T1 (de) 1996-05-20 2003-01-15 Advanced Tech Materials Flüssigkeitsbehälter und -abgabesystem mit physikalischem sorptionsmittel mit hoher kapazität
US5993766A (en) 1996-05-20 1999-11-30 Advanced Technology Materials, Inc. Gas source and dispensing system
US6309446B1 (en) 1997-02-17 2001-10-30 Kanebo, Ltd. Activated carbon for adsorptive storage of gaseous compound
EP1064996A4 (en) 1998-02-17 2006-05-10 Air Water Inc ACTIVE CARBON FOR ADSORPTION AND STORAGE OF A GASEOUS COMPOUND
US6670304B2 (en) * 1998-03-09 2003-12-30 Honeywell International Inc. Enhanced functionalized carbon molecular sieves for simultaneous CO2 and water removal from air
US6294501B1 (en) * 1998-03-09 2001-09-25 Alliedsignal Inc. Special adsorbent for carbon dioxide acquisition on mars
JP4203702B2 (ja) * 2000-03-24 2009-01-07 大阪瓦斯株式会社 消化ガス用吸着材
JP2004514546A (ja) 2000-09-20 2004-05-20 シェブロン　ユー．エス．エー．　インコーポレイテッド 熱分解炭素ふるい粒子を混合したマトリックス膜及びその製法と使用法
US7202195B2 (en) 2001-02-28 2007-04-10 The Penn State Research Foundation Method of heat treating carbonaceous material to enhance its adsorption of taste-and-odor-causing and other organic compounds from water
AU2003301909A1 (en) 2002-11-13 2004-06-03 Showa Denko K.K. Active carbon, production method thereof and polarizable electrode
US7494530B2 (en) 2002-12-10 2009-02-24 Advanced Technology Materials, Inc. Gas storage and dispensing system with monolithic carbon adsorbent
US6743278B1 (en) * 2002-12-10 2004-06-01 Advanced Technology Materials, Inc. Gas storage and dispensing system with monolithic carbon adsorbent
JPWO2006022329A1 (ja) 2004-08-26 2008-05-08 クラレケミカル株式会社 蒸散燃料ガス吸着材及び蒸散燃料ガス捕集装置、並びに活性炭及びその製造方法
EP1976627A2 (en) 2005-12-09 2008-10-08 Drexel University Mesporous carbons
WO2009011750A2 (en) 2007-06-29 2009-01-22 Advanced Fuel Research, Inc. Carbon-based sorbent for gas storage, and method for preparation thereof
DE102007062413B3 (de) 2007-12-20 2009-09-10 Conera Process Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von CO2-haltigen Abgasen
CN101362595B (zh) * 2008-08-27 2010-08-11 太原理工大学 一种空心碳球的制备方法
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