RS59772B1 - Postupak za preradu ugljen dioksida koji je se nalazi u struji izduvnih gasova - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za preradu ugljen-dioksida koji se nalazi u struji (toku) izduvnih gasova u proizvod pogodan za proizvodnju energije prema preambuli u zahtevu 1 i US2011/0256049.

[0002] Ovaj dokument otkriva postupak za proizvodnju nanosfera i drugih nanočestica ugljenika, pri čemu se ugljen dioksid i magnezijum prah koriste kao polazni materijali koji međusobno reaguju u reaktoru. Dostignuta visoka temperatura, od 2000 ° F do 5000 ° F, što odgovara oko 1100 ° C do 2760 ° C, oslobađa veliku količinu energije u obliku toplote i svetlosti. Različiti dodatni materijali se mogu koristiti, ali ključno je da ugljeni dioksid bude čist, a ne deo vazdušne smeše.

[0003] Zbog toga postoji potreba za metodom kojom može da se preradi ugljendioksid koji se nalaziu struji izduvnih gasova.

[0004] Prema pronalasku, ovaj cilj se postiže karakteristikama navedenim u karakterističnom delu zahteva 1.

[0005] Ovaj tretman je postignut prema pronalasku pri čemu

a) struja izduvnih gasova koja ima temperaturu u opsegu od 150 do 170 ° C i pH od oko 4 struje izduvnih gasova u komori za sušenje i pH vrednost oko 4, u komori za sušenje i hlađenje sa sa poroznim, silikatnim materijalom vlažnosti od 15 - 60% na bazirano na suvoj ukupnoj masi silikatnog materijala i dodavanjem aluminijum hidroksid i/ili hidratisanog aluminijum oksida dovode se u kontakt da bhi se dobio bazni, vodeni medijuma sa pH vrednosti između 10 i 13 i hladi se na temperaturu od 30 do 50 ° C, količina aluminijum hidroksida i / ili aluminijum oksid hidrata koji se mešaju kontroliše se pomoću trenutnog merenja pH vrednosti, a vodeni medijum je ohlađen na temperaturu između 12 i 13 °C dok ne napusti komoru za sušenje i hlađenje,

b) vodeni medijum se dovodi u sledeću predkomoru koja je napunjena oksidujućim zemnoalkalnim metalom i / ili teškim metalom, pri čemu dolazi do oksidacije zemnoalkalnog i / ili teškog metala, čiji odnos prema tečnosti vodenog medijuma je oko 1: 7 težinskih %, kiseonikom koji potiče iz jonizovanog i nestabilizovanog ugljen dioksida i zajedno sa tim, dolazi do neutralizaciju vodene, jonizovane sredine koja sadrži ugljenik i naknadno formiran oksid zemnoalkalnog i/ili teškog metala se zatim ispušta iz pretkomore, pri čemu se u zavisnosti od trenutnog merenja istovremeno vrši i isporuka materijal oksidujućeg zemnoalkalnog metala i/ili teškog metala i

c) vodeni, jonizovani ugljeni (C) medijum se zatim dovodi u glavnu komoru opremljenu materijalom koji se sastoji od organskih jedinjenja ugljenika i / ili sadrži organska jedinjenja ugljenika, uz učešće jonizovanog ugljenika na temperaturama između 5 i 80 ° C i pritisku između 01, i 10 bara polireakcije sa organskim jedinjenjima ugljenika da bi se dobio krajnji proizvod obogaćen ugljenikom.

[0006] Pronalazak je detaljnije objašnjen u nastavku upućivanjem na crtež, gde Slika 1 prikazuje dijagram toka prema pronalasku postupka za preradu ugljen-dioksida CO2sadržanog u struji izduvnih gasova uz pomoć tro-komornog sistema u proizvod pogodan za proizvodnju energije, a slika 2a prikazuje prosečan početni sadržaj O2i CO2struje izduvnih gasova koji će biti obrađen, slika 2b prosečni sadržaja O2i CO2na izlazu iz pretkomore prikazanom u dijagramu protoka prema slici 1 i slici 2c daje prosečni sadržaj O2i CO2na izlazu glavne komore prikazan u dijagramu toka prema slici 1 , svaki tokom mernog perioda od tri dana.

[0007] Treba unapred napomenuti da pojedinačne komponente upotrjebljenih materijala kao i sredina prisutna u odgovarajućim procesnim koracima podležu kontinualnom merenju 2 tokom celog niza procesa, pri čemu se punjenje materijala u odgovarajućim procesnim komorama reguliše prema potrebi ili u zavisnosti od rezultata merenja. Na primer, količina aluminijum hidroksida i / ili hidratisanog aluminijum oksida koja se meša kontroliše se pomoću kontinuiranog pH merenja 2.

[0008] U ovom slučaju, struja 1 izduvnih gasova, na primer sirov gas iz postrojenja za spaljivanje, najčešće sa pH od oko 4 i pri temperaturi u opsegu od 150 do 170 ° C, u savremenim postrojenjima za spaljivanje ispod 150 ° C, tokom prolaska kroz komoru 3 za sušenje i hlađenje, koja se po izboru sastoji od nekoliko jedinica komora, a koja je napunjena vlažnim, silikatnim, poroznim materijalom i pomešan sa aluminijum hidroksidom i / ili hidratom aluminijum oksida 4 i/ili drugim sredstvom za oksidaciju metala, ohlađen na temperaturu od 30 do 50 ° C, pri čemu se dobija bazna, vodena sredina i prisutan dobijeni ugljen dioksid CO2je stabilizovan. Vlažan, silikatni, porozni materijal 4 je, na primer, plovućac, vulkanska čađ i/ili perlit u granulisanom obliku i stabilizovan je sa CO2. Vlažan, silikatni, porozni materijal 4 je, na primer, plovućac, vulkanska čađ i/ili perlit u granulisanom obliku sa sadržajem vlage od 15 do 30%, bazirano na ukupnoj suvoj masi silikatnog materijala 4. Vlažan, silikatni, porozni materijal 4 je osušen ili njegova vlaga je apsorbovana strujom 1 izduvnih gasova, pri čemu se hladi. Podešeno je pH vodenog rastvora medijuma dobijenog u komori 3 za sušenje i hlađenje 3 na pH vrednost između 10 i 13 dodatkom aluminijum hidroksida i / ili hidrata aluminijum oksida. Vodeni medijum dobijen u komori 3 za sušenje i hlađenje , u kojoj se nalazi ugljen-dioksid CO2u nestabilizovanom ili jonizovanom obliku, dovodi se u narednu predkomoru 5 u koju je dodat materijal 6 koji sadrži oksidujući zemnoalkalni i/ ili teški metal, u kom slučaju oksidacija materijala 6 koji sadrži zemnoalkalni / ili teški metal i, uz istovremenu neutralizaciju vodenog medijuma koji sadrži jonizovani ugljenik C. Oksidujući zemnoalkalni metal, poželjno kalcijum, i / ili materijal koji nosi teške metale 6 je u finom sitnozrnatom obliku kao metal, npr. koriste se prašina, leteći pepeo, hidratisani kreč (kalcijum hidroksid) itd. Oksid 10 zemnoalkalnog i/ili teškog metala koji se formira tokom neutralizacije naknadno se odbacuje kao nusproizvod iz pretkomore 5, pri čemu se oksidujući materijal 6 koji sadržizemnoalkalne i/ili teške metale dovodi u funkciju kontinualnog meranja 2. Posle pretkomore 5, medijum obično ima pH vrednost 6. Vodeni medijum koji sadrži jonizovani ugljenik C se zatim dovodi u glavnu komoru 7 opremljenu materijalom 8 koji se sastoji od organskih jedinjenja ugljenika i / ili sadrži jedinjenja organskog ugljenika, a materijal 8 može da bude lignin, derivati lignina, reciklirani papir i/ili plastični materijali, pulpa ili otpadne supstance itd. Uz učešće jonizovanog ugljenika C, odvijaju se polireakcije (produženje lanca) organskim jedinjenjima ugljenika da bi dobio krajnji proizvod 9 obogaćen ugljenikom. Polireakcije koje se odvijaju u glavnoj komori 7 odvijaju se na temperaturama između 5 i 80 ° C, poželjno 30-60 ° C, a posebno poželjno na 40 do 45 ° C i pod pritiskom između 0,1 i 10 bara, poželjno između 0,1 i 0,7 bara ili 5 do 8 bara.

[0009] Kontrola temperature postavljena u komori 3 za sušenje i hlađenje služi za odvajanje supstanci u odgovarajućem stanju specifičnom za susptancu (čvrsto, tečno, gasovito) da bi se dobila nova jedinjenja.

[0010] Generalno treba napomenuti da se pritisak vezivanja ugljenika C na vlažni, silikatni, porozni materijal 4 odvija brže ili se odvija znatno veće vezivanje. Pored toga, dodatne smeše supstanci mogu se dovoditi u glavnu komoru 7 kao akceleratori reakcije kako bi se konfigurisama reaktivnost supstanci i temperature u glavnoj komori 7 na takav način da se ugljen dioksid CO2koji se nalazi u struji 1 izduvnih gasova optimalno procesuira ili da se formira krajnji proizvod 9 obogaćen C-om.

[0011] Postupak pronalaska je objašnjen detaljnije koristeći poželjan primer realizacije.

[0012] Drvni otpaci se koriste se kao izvor sirovina za struju izduvnih gasova. Sirov gas koji nastaje sagorevanjem iseckanih drvnih otpadaka, koji ima prosečan sadržaj O2između 11,5 i 14 zapr. % i CO2između 7 i 9 zapr. %, na temperaturi od oko 150°C je dodat u komoru za sušenje i hlađenje, u kojoj se tok izduvnih gasova hladi na temperaturu ≤ 40 ° C, poželjno oko 30 ° C, i u koji je dodat plovućac kao porozni silikatni materijalsa sadržajem vlage do 60%, na bazi suve materije, sa dodatkom aluminijum hidroksida i / ili alumiju oksid hidrata, koji su jedinjenja aluminijuma dobijena u proizvodnji potaše. Struja izduvnih gasova skuplja vlagu iz plovućca, hladeći tok izduvnih gasova. Istovremeno, stvara se vodena sredina stvaranjem stabilne suspenzije aluminijumskih jedinjenja u vodi u komori za sušenje i hlađenje. U vodenoj sredini koja ima pH vrednost oko neutralne do bazne, pH 10 do 13, ugljen dioksid (CO2<) koji se u>njemu nalazi je jonizovan i nestabilan, a vodena sredina ostaje dok ne izađe iz komore za sušenje i hladi se komora za hlađenje na temperaturu između 12-13 ° C.

[0013] Vodena sredina je zatim poslata iz komore za sušenje i hlađenje u pretkomporu koja se nalazi nishodno, u koju su dodati opiljci gvožđa kao oksidujućim materijalom, gde odnos oksidujućeg materijala i tečnosti u vodenom medijumu iznosi oko 1: 7 tež. %. Opiljci gvožđa su oksidovani kiseonikom iz jonizovanog i nestabilizovanog ugljen dioksida tokom istovremen neutralizacije medijuma u pretkomori. Na izlazu iz pretkomore, vodeni medijum ima prosečan sadržaj O2od oko 16-17 zapr. % i CO2od oko 3,5-4 zapr. % pri pH od oko 6.

[0014] Za dalje tretiranje, vodeni medijum koji sadrži ugljenik se prenosi u glavnu komoru koja je opremljena materijalima koji sadrže jedinjenja organskog ugljenika.

Ovde se preferirano koriste materijali za recikliranje papira koji sadrže lignin, koji se mogu zameniti bilo kojim otpadnim materijalom koji sadrži bilo koji plastični materijal, pulpu i / ili alifatična i / ili aromatična jedinjenja uglenika. Uz učešće vodenog medijuma koji sadrži jonizovani ugljenik, u glavnoj komori se odvijaju polireakcije, zajedno sa polimerizacijom i pokondenzacijom, sa organskim jedinjenjima ugljenika iz papira za reciklizaciju, da bi se dobio krajnji proizvod obogaćen ugljenikom koji sadrži frakciju silikata od oko 20-25 zapr. % kao noseću strukturu. Polireakcija u glavnoj komori po mogućnosti se odvija na temperaturi između 40 i 45 ° C, pod pritiskom od 7-8 bara. Konačno, pod ovim pritiskom i temperaturnim uslovima, silikatna komponenta se takođe može odvojiti od krajnjeg proizvoda obogaćenog ugljenikom, koji predstavlja osnovnu sirovina koja se može koristiti na različite načine. Ovakav tretman struje izduvnih gasova na kraju dovodi do čistog gasa na izlazu iz glavne komore, koji ima prosečni sadržaj O2od 22 zapr. % i CO2od 0,2 zapr. %.

[0015] Neprekidnim merenjem pojedinih procesnih parametara, kao što su pritisak, temperatura, količine materijala i sastavi u pojedinim delovima procesa, zagarantovana je optimizacija protoka procesa i rezultata.

Claims (6)

Patentni zahtevi

1. Postupak za preradu ugljen dioksida (CO2) koji se nalazi u struji (1) izduvnih gasova u proizvod pogodan za proizvodnju energije, naznačen time što

a) struja (1) izduvnih gasova, koja ima temperaturu u opsegu od 150 do 170 ° C i pH vrednost oko 4, je doveden u kontakt u komori (3) za sušenje i hlađenje sa poroznim silikatnim materijalom sa sadržajem vlage od 15 do 60%, odnosi se na suvu ukupnu težinu silikatnog materijala i pomešanog aluminijum hidroksida i / ili hidriratisanog aluminijum oksida (4) da bi se dobio osnovni vodeni medijum sa pH-vrednosti između 10 i 13 i ohlađen na temperaturu između 30 i 50 ° C, u koju je dodata količina aluminijum hidroksida i / ili hidriatisanog aluminijum oksida (4) preko kontinualnog merenja(2) pH vrednosti, i u kojoj se vodeni medijum hladi do izlaza od komore za sušenje i hlađenje do temperature između 12 i 13 ° C,

b) vodeni medijum se dovodi u sledeću pretkomoru (5), koja se snabdeva materijalom koji sadrži oksidujući zemnoalkalne i/ili teške metale (6), u kojoj oksidacijom zemmoalkalnih i / ili teških metala (6) kiseonikom nasataje jonizovan i destabilizovan ugljen dioksid, sa pratećom neutralizacijom vodenog medijuma koji sadrži jonizovani ugljenik; i formirani oksid zemnoalkalnog i / ili teškiog metala (10) se izbacuje iz pretkomore (5), pri čemu se materijal (6) koji sadrži oksidujući zmenoalklani i /ili teški metal istovremeno dodaje kao funkcija kontinuiranog (2) merenja pH vrednosti i

c) vodeni medijum koji sadrži jonizovani ugljen (C) se zatim dovodi u glavnu komoru (7) sa materijalom (8) koja se sastoji od organskih jedinjenja ugljenika i / ili sadrži organska jedinjenja ugljenika, u kojem se odvijaju polireakcije sa jedinjenjima organskog ugljenika jonizovanog ugljenika (C) na temperaturama između 5 i 80 °C i pritisku između 0,1 i 10 bara, da bi se dobio krajnji proizvod obogaćen ugljenikom (9)

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se plovućac, vulkanska čađ i/ili perlit u granulisanom obliku koriste kao vlažan, porozni silikatni materijal (4).

3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se materijal (6) koji sadrži oksidujući zemnoalkal i / ili teški metal koristi u finom zrnatom obliku kao metal, na primer Fe prah, leteći pepeo, hidratisani kreč.

4. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se lignin, derivat lignina, papirza reciklizaciju i / ili plastični materijali koriste kao materijal (8) u glavnoj komori koja se sastoji od organskih jedinjenja i / ili koja sadrži organska jedinjenja.

5. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se polireakcije u glavnoj komori (7) odvijaju na temperaturama između 30 i 60 ° C, poželjno između 40 i 45 ° C.

6. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se polireakcija u glavnoj komori (7) odvija pod pritiskom između 0,1 i 0,7 bara ili između 5 do 8 bara.