RU2438774C1 - Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation - Google Patents
Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438774C1 RU2438774C1 RU2010120776/05A RU2010120776A RU2438774C1 RU 2438774 C1 RU2438774 C1 RU 2438774C1 RU 2010120776/05 A RU2010120776/05 A RU 2010120776/05A RU 2010120776 A RU2010120776 A RU 2010120776A RU 2438774 C1 RU2438774 C1 RU 2438774C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- regeneration
- electromagnetic radiation
- sorbate
- substances
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title abstract 2
- WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M (E,E)-sorbate Chemical compound C\C=C\C=C\C([O-])=O WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M 0.000 claims abstract description 23
- 229940075554 sorbate Drugs 0.000 claims abstract description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims abstract 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 50
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000002169 ethanolamines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011037 rose quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.The invention relates to a method for the regeneration of sorbents using electromagnetic radiation of the microwave range and can be used in the chemical industry, agriculture, mechanical engineering, food and oil refining industries, where the sorption process is used.
Известен способ регенерации адсорбента (патент РФ №2168360, кл. B01J 20/34, B01D 53/26, публик. 10.06.2001), при котором регенерация адсорбента, содержащегося в адсорбере блока осушки сжатого газа, осуществляется при нагреве адсорбента электромагнитным полем СВЧ диапазона и последующим удалением десорбированных компонентов, при этом перед нагревом проводят разгрузку адсорбера до давления, на 2-5 кгс/см2 превышающего атмосферное давление, нагрев адсорбента ведут до 200-250°С в течение 1-5 мин, десорбированные компоненты удаляют в течение 10-30 с при сообщении адсорбера с атмосферой.A known method of regeneration of an adsorbent (RF patent No. 2168360, class B01J 20/34, B01D 53/26, publ. 10.06.2001), in which the regeneration of the adsorbent contained in the adsorber of the compressed gas drying unit is carried out by heating the adsorbent with an electromagnetic field of the microwave range and the subsequent removal of the desorbed components, while before heating, the adsorber is unloaded to a pressure 2-5 kgf / cm 2 higher than atmospheric pressure, the adsorbent is heated to 200-250 ° C for 1-5 minutes, the desorbed components are removed within 10 -30 s when reporting ADSO rbera atmosphere.
Недостатками известного способа являются значительные энергозатраты на проведение регенерации, сложность проведения технологического процесса, для которого необходимо применять специальные устройства и механизмы для поддержания режимов давления и температуры. Так же существенным недостатком является нагрев сорбента, что в свою очередь вызывает в нем температурные превращения, ведущие к модификации его свойств с последующей потерей технологических характеристик - сорбционной емкости.The disadvantages of this method are significant energy costs for regeneration, the complexity of the process, for which it is necessary to use special devices and mechanisms to maintain pressure and temperature conditions. A significant drawback is the heating of the sorbent, which in turn causes temperature transformations in it, leading to the modification of its properties with the subsequent loss of technological characteristics - sorption capacity.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. уменьшение энергозатрат, упрощение технологического процесса, исключение специальных устройств и механизмов для поддержания давления и температурных режимов, а также исключение нагрева сорбента, что в свою очередь ведет к сохранению его свойств и увеличению срока службы.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages, i.e. reduction of energy consumption, simplification of the process, the exclusion of special devices and mechanisms to maintain pressure and temperature conditions, as well as the exclusion of heating of the sorbent, which in turn leads to the preservation of its properties and increase service life.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе регенерации сорбента с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона особенностью является то, что регенерацию осуществляют в условиях резонанса системы, подводя мощность электромагнитного излучения, минимально необходимую и достаточную для разрыва межмолекулярных связей сорбента и сорбата при взаимодействии электромагнитного излучения с этими веществами в резонансной камере, при этом подвод энергии электромагнитного излучения во время регенерации осуществляют с минимально необходимой мощностью, для исключения термического нагрева веществ в резонансной камере и регенерацию осуществляют с допуском незначительного расхода энергии электромагнитного излучения на нагрев веществ в резонансной камере, причем при регенерации сорбента, находящегося в жидкой фазе, используют насадку - поверхностнообразующий материал, - минимально поглощающую энергию электромагнитного излучения и химически инертную по отношению к сорбенту, а при регенерации сорбента, находящегося в твердой фазе, используют сорбент с малым тангенсом угла диэлектрических потерь, при этом вывод сорбата из объема резонансной камеры осуществляют посредством образовавшегося в ходе реакции избыточного давления.This goal is achieved by the fact that in the known method of regeneration of the sorbent using electromagnetic radiation of the microwave range, the feature is that the regeneration is carried out under the conditions of the resonance of the system, supplying the electromagnetic radiation power that is minimally necessary and sufficient to break the intermolecular bonds of the sorbent and sorbate in the interaction of electromagnetic radiation with these substances in the resonance chamber, while the supply of electromagnetic radiation energy during the regeneration of They are installed with the minimum required power, to exclude thermal heating of substances in the resonant chamber, and regeneration is carried out with a slight consumption of electromagnetic radiation energy for heating substances in the resonant chamber, and during regeneration of the sorbent in the liquid phase, a nozzle is used - a surface-forming material - minimally absorbing energy of electromagnetic radiation and chemically inert with respect to the sorbent, and when regenerating the sorbent in the solid phase, using the sorbent with a small dielectric loss tangent is removed, and the sorbate is withdrawn from the volume of the resonance chamber by means of the overpressure formed during the reaction.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
После заполнения сорбентом резонансной камеры, согласованной с Источником электромагнитного поля сверхвысокочастотного диапазона, в систему подводят электромагнитное излучение минимальной мощности, необходимой для разрыва межмолекулярных связей сорбата и сорбента. Сорбент, находящийся в резонансной камере, является частью резонансной системы, являясь активным сопротивлением для источника электромагнитного излучения. Проведение регенерации сорбента с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона в резонансном режиме позволяет уменьшить мощность излучения и избежать как нагрева сорбента, так и нагрева всей системы в целом.After the sorbent is filled with a resonance chamber, coordinated with the microwave field source, the electromagnetic radiation of the minimum power necessary to break the intermolecular bonds of the sorbate and sorbent is fed into the system. The sorbent located in the resonant chamber is part of the resonant system, being an active resistance for the source of electromagnetic radiation. Carrying out the regeneration of the sorbent using electromagnetic radiation of the microwave range in the resonant mode allows to reduce the radiation power and to avoid both heating the sorbent and heating the entire system as a whole.
Сорбенты в жидкой фазе, как правило, являются дипольными или полярными диэлектриками, на поверхности сорбентов в твердой фазе отсутствуют родственные соседи, поэтому они взаимодействуют с молекулами сопряженной объемной фазы за счет частично поляризованной поверхности. Наличие поляризованных частиц позволяет эффективно передавать энергию микроволнового излучения к сорбенту в любом фазовом состоянии, воздействуя, в первую очередь, на кинетику сорбции. При взаимодействии электромагнитного излучения с дипольными диэлектриками диполи веществ постоянно меняют ориентацию в пространстве по направлению линий электрического поля, и при этом испытывают напряжение вдоль магнитных линий, вследствие чего уменьшаются межмолекулярные силы.Sorbents in the liquid phase, as a rule, are dipole or polar dielectrics; there are no related neighbors on the surface of the sorbents in the solid phase; therefore, they interact with the molecules of the conjugated bulk phase due to the partially polarized surface. The presence of polarized particles makes it possible to efficiently transfer microwave energy to the sorbent in any phase state, affecting, first of all, the sorption kinetics. When electromagnetic radiation interacts with dipole dielectrics, the dipoles of substances constantly change their orientation in space in the direction of the lines of the electric field, and at the same time they experience stress along the magnetic lines, as a result of which the intermolecular forces decrease.
Индуцированные или постоянные диполи среды меняют свою ориентацию под действием переменного электромагнитного поля. В зависимости от частоты внешнего электромагнитного поля диполь может двигаться во времени со скоростью изменения поля, отставать от него или оставаться на месте. Т.к. движение диполей ограничено соседними атомами, в результате внутреннего взаимодействия диполей энергия их вращательного движения тратится на химические превращения или переходит в тепло. Если частота электромагнитного излучения максимально близка к частоте, с которой могут менять свою ориентацию молекулярные диполи среды (резонансная частота), то энергия излучения эффективно передается в первую очередь на энергию вращательного движения частиц.Induced or constant dipoles of the medium change their orientation under the influence of an alternating electromagnetic field. Depending on the frequency of the external electromagnetic field, the dipole can move in time with the rate of change of the field, lag behind it or remain in place. Because The motion of dipoles is limited by neighboring atoms, as a result of the internal interaction of the dipoles, the energy of their rotational motion is spent on chemical transformations or converted to heat. If the frequency of electromagnetic radiation is as close as possible to the frequency with which molecular dipoles of the medium (resonant frequency) can change their orientation, then the radiation energy is effectively transferred primarily to the energy of the particle’s rotational motion.
Вклад в поглощение дает также ионная проводимость, но доминирующим механизмом поглощения является изменение ориентации дипольных молекул диэлектрика под действием переменного электрического поля. Для магнитных материалов, содержащих железо, никель, кобальт, необходимо также учитывать воздействие магнитной составляющей поля на вещество, которое может вносить определяющий вклад во взаимодействие веществ с переменным электромагнитным излучением.The ionic conductivity also contributes to the absorption, but the dominant absorption mechanism is a change in the orientation of the dielectric dipole molecules under the influence of an alternating electric field. For magnetic materials containing iron, nickel, cobalt, it is also necessary to take into account the effect of the magnetic component of the field on the substance, which can make a decisive contribution to the interaction of substances with variable electromagnetic radiation.
Для увеличения скорости регенерации сорбента в жидкой фазе и равномерного заполнения сорбентом резонансной камеры используется насадка - поверхностнообразующий материал различной формы.To increase the rate of regeneration of the sorbent in the liquid phase and evenly fill the resonance chamber with the sorbent, a nozzle is used - a surface-forming material of various shapes.
Главными требованиями, предъявляемыми к насадкам, являются прозрачность для электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне и химическая инертность по отношению к сорбенту и сорбату. Насадка может быть изготовлена из стекла, кварца, фторопласта, некоторых видов керамики. Такой поверхностнообразующий материал позволяет добиться равномерного распределения сорбента по всему объему резонансной камеры и уменьшения толщины слоя сорбента на насадке. Развитая поверхность способствует более полной регенерации сорбента и уменьшению затрат на проведение регенерации.The main requirements for the nozzles are transparency for electromagnetic radiation in the microwave range and chemical inertness with respect to the sorbent and sorbate. The nozzle can be made of glass, quartz, PTFE, some types of ceramics. Such a surface-forming material allows to achieve uniform distribution of the sorbent throughout the volume of the resonance chamber and to reduce the thickness of the sorbent layer on the nozzle. The developed surface contributes to a more complete regeneration of the sorbent and reduce the cost of regeneration.
Молекулы внутри жидкости плотно упакованы и располагаются относительно друг друга симметрично. На поверхности жидкости, согласно рентгеноструктурному анализу, также наблюдается упорядоченное расположение молекул, причем упаковка молекул строго ориентирована относительно поверхности жидкости.The molecules inside the liquid are densely packed and are located symmetrically relative to each other. According to X-ray diffraction analysis, an ordered arrangement of molecules is also observed on the surface of the liquid, and the packing of the molecules is strictly oriented relative to the surface of the liquid.
При воздействии на жидкий сорбент электромагнитного поля СВЧ-диапазона молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, стремятся изменить ориентацию по направлению линий электрического поля. Т.к. движение молекул ограничено соседними молекулами, то при переориентации молекул наблюдается увеличение поверхностного натяжения в глубину жидкости. При этом у молекул на поверхности возникает крутильный момент, стремящийся развернуть молекулу жидкости. Скорость поворота частиц сорбента и сорбата не одинакова из-за различных диэлектрических свойств веществ. Вследствие этого межмолекулярное взаимодействие молекул сорбата и сорбента ослабевает, и молекулы сорбата переходят во внешнюю среду. В качестве сорбентов, находящихся в твердой фазе, используются вещества с большой активной площадью поверхности. Скорость регенерации твердых сорбентов зависит от мощности и частоты излучения, количества сорбата, способа вывода сорбата из реактора.When an electromagnetic field of the microwave range is exposed to a liquid sorbent, molecules located on the surface of the liquid tend to change orientation in the direction of the lines of the electric field. Because Since the movement of molecules is limited by neighboring molecules, when the molecules are reoriented, an increase in surface tension is observed in the depth of the liquid. In this case, a torsional moment arises on the surface of the molecules, which tends to expand the liquid molecule. The speed of rotation of the particles of the sorbent and sorbate is not the same due to the different dielectric properties of the substances. As a result of this, the intermolecular interaction of the sorbate and sorbent molecules weakens, and the sorbate molecules pass into the external environment. As sorbents in the solid phase, substances with a large active surface area are used. The rate of regeneration of solid sorbents depends on the power and frequency of the radiation, the amount of sorbate, the method of removing sorbate from the reactor.
Сорбат при сорбции занимает свободные места в поверхности сорбента (сорбируется в поры) или свободные места в кристаллической решетке сорбента. Обычные способы регенерации твердых сорбентов основаны на подводе необходимой для регенерации энергии с помощью изменения давления, температуры системы и с помощью облучения ультрафиолетом. При замене облучения ультрафиолетом облучением электромагнитным полем СВЧ-диапазона возникает переориентация электронных оболочек молекул кристаллической решетки сорбента, молекулы сорбата перемещаются на поверхность сорбента и переходят во внешнюю среду.During sorption, the sorbate occupies free places in the surface of the sorbent (sorbed into pores) or free places in the crystal lattice of the sorbent. Conventional methods for the regeneration of solid sorbents are based on the supply of energy necessary for regeneration by changing the pressure, temperature of the system and using ultraviolet radiation. When replacing the irradiation with ultraviolet radiation by the electromagnetic field of the microwave range, a reorientation of the electron shells of the molecules of the crystal lattice of the sorbent occurs, the sorbate molecules move to the surface of the sorbent and pass into the external environment.
В результате десорбции возникает избыточное парциальное давление сорбата внутри резонансной камеры, что позволяет удалять сорбат, образующийся при регенерации жидких и твердых сорбентов. Такой способ удаления из реакционной камеры сорбата устраняет необходимость установки дополнительных устройств, используемых для отвода сорбата из камеры. Проведение регенерации с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона позволяет сократить время, необходимое для регенерации сорбента, а также проводить регенерацию при значительно меньших температурах и без большого избыточного давления или вакуумирования. Это позволяет проводить регенерацию сорбентов с низкими температурами кипения и/или способных разлагаться при нагревании. Так же при этом уменьшаются невозвратимые потери сорбентов, увеличивается время жизни сорбентов и, следовательно, количество повторных использований регенерированных сорбентов.As a result of desorption, an excess partial pressure of the sorbate occurs inside the resonance chamber, which allows the sorbate formed during the regeneration of liquid and solid sorbents to be removed. This method of removing sorbate from the reaction chamber eliminates the need to install additional devices used to remove the sorbate from the chamber. Carrying out regeneration using electromagnetic radiation of the microwave range can reduce the time required for regeneration of the sorbent, as well as to regenerate at much lower temperatures and without much overpressure or vacuum. This allows the regeneration of sorbents with low boiling points and / or capable of decomposing when heated. Also, irreversible losses of sorbents are reduced, the lifetime of the sorbents and, consequently, the number of repeated uses of regenerated sorbents are increased.
Для выявления влияния СВЧ-излучения на сорбенты были проведены серии исследований.A series of studies were conducted to identify the effect of microwave radiation on sorbents.
Пример 1. Влияние электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на регенерацию жидких сорбентов исследовали на процессе регенерации жидкого сорбента, насыщенного углекислым газом. В качестве жидкого сорбента использовался моноэтаноламин.Example 1. The influence of electromagnetic radiation of the microwave range on the regeneration of liquid sorbents was studied during the regeneration of a liquid sorbent saturated with carbon dioxide. Monoethanolamine was used as a liquid sorbent.
Взаимодействие моноэтаноламина RNH2 (где R - группа СН2ОН-СН2) с углекислым газом может быть представлено следующими реакциями:The interaction of monoethanolamine RNH 2 (where R is a group of CH 2 OH-CH 2 ) with carbon dioxide can be represented by the following reactions:
2RNH2+H2O+CO2→(RNH3)2CO3 2RNH 2 + H 2 O + CO 2 → (RNH 3 ) 2 CO 3
(RNH3)2CO3+H2O+CO2→2RNH3HCO3+Н+ (RNH 3 ) 2CO 3 + H 2 O + CO 2 → 2RNH 3 HCO 3 + H +
Регенерация моноэтаноламина, насыщенного углекислым газом, может быть представлена реакцией:The regeneration of monoethanolamine saturated with carbon dioxide can be represented by the reaction:
RNH3HCO3→RNH2+H2O+CO2 RNH 3 HCO 3 → RNH 2 + H 2 O + CO 2
Для проведения экспериментов о выявлении влияния электромагнитного излучения на жидкие сорбенты была изготовлена резонансная камера для обработки жидких сред. Резонансная камера изготавливалась с учетом всех особенностей проведения процессов в жидкой фазе с использованием СВЧ-излучения: скорости и объемы поступающих веществ, использование поверхностно-образующего материала, вывод из реакционной камеры сорбата после регенерации сорбента, контроль уровня жидкости в камере и подвод СВЧ-излучения в резонансную камеру.To conduct experiments on the detection of the effect of electromagnetic radiation on liquid sorbents, a resonance chamber for processing liquid media was manufactured. The resonance chamber was manufactured taking into account all the features of the processes in the liquid phase using microwave radiation: the velocities and volumes of the incoming substances, the use of a surface-forming material, the removal of the sorbate from the reaction chamber after regeneration of the sorbent, the control of the liquid level in the chamber and the supply of microwave radiation to resonance chamber.
Для экспериментов использовался моноэтаноламин, насыщенный 10-15 об.% углекислого газа. Объем используемого моноэтаноламина 300-500 мл. В качестве поверхностно-образующего материала использовался розовый кварц фракцией 3-4 мм. После заполнения резонансной камеры насыщенным моноэтаноламином в камеру подавалось СВЧ-излучение мощностью 1 кВт. Через 5-8 минут мощность плавно снизили до 300 Вт. Общее время регенерации моноэтаноламина под воздействием СВЧ-излучения 20-35 минут. Процесс десорбции сорбента начался при температуре 30°С. Максимальная скорость десорбции достигалась при температуре 50-70°С.For experiments, monoethanolamine saturated with 10-15 vol.% Carbon dioxide was used. The volume of monoethanolamine used is 300-500 ml. As a surface-forming material, rose quartz with a fraction of 3-4 mm was used. After filling the resonance chamber with saturated monoethanolamine, microwave radiation with a power of 1 kW was fed into the chamber. After 5-8 minutes, the power was gradually reduced to 300 watts. The total regeneration time of monoethanolamine under the influence of microwave radiation is 20-35 minutes. The process of desorption of the sorbent began at a temperature of 30 ° C. The maximum desorption rate was achieved at a temperature of 50-70 ° C.
После окончания проведения процесса регенерации газовые и жидкие фазы проверяли на наличие в них углекислого газа.After the regeneration process was completed, the gas and liquid phases were checked for the presence of carbon dioxide in them.
Без воздействия СВЧ-энергии процесс регенерации данного сорбента идет 1,5 часа при температуре 112-147°С.Without exposure to microwave energy, the process of regeneration of this sorbent takes 1.5 hours at a temperature of 112-147 ° C.
Пример 2. Для определения возможности использования СВЧ-энергии для регенерации твердых сорбентов были проведены серии экспериментов регенерации цеолитов, насыщенных парами воды.Example 2. To determine the possibility of using microwave energy for the regeneration of solid sorbents, a series of experiments were carried out to regenerate zeolites saturated with water vapor.
Для проведения экспериментов регенерации твердых сорбентов под воздействием СВЧ-энергии была изготовлена специальная резонансная камера с учетом особенностей проведения регенерации цеолитов (диэлектрических свойств цеолитов). Для эксперимента использовался цеолит марки NaX и NA массой 250-300 гр, тангенс угла диэлектрических потерь которого в 10 раз меньше тангенса угла диэлектрических потерь воды при 40°С. После заполнения резонансной камеры цеолитом, насыщенным 10-15% парами воды, в систему подавался воздух для удаления водяного пара, образующегося после регенерации цеолита. После настройки необходимых расходов воздуха в камеру подавалось СВЧ-излучение мощностью 1 кВт. Регенерацию цеолитов проводили при температуре 80-100°С 10-15 минут. Отгоняемый водяной пар охлаждали и собирали в колбу-приемник. После регенерации взвешивали регенерированный цеолит и воду и по массам до проведения процесса адсорбции воды цеолитом, перед началом и после регенерации определяли эффективность проведения регенерации цеолитов с помощью СВЧ-излучения.To conduct experiments on the regeneration of solid sorbents under the influence of microwave energy, a special resonance chamber was manufactured taking into account the peculiarities of the regeneration of zeolites (dielectric properties of zeolites). For the experiment, we used a NaX and NA zeolite with a mass of 250-300 g, the dielectric loss tangent of which is 10 times less than the dielectric loss tangent of water at 40 ° С. After filling the resonance chamber with zeolite saturated with 10-15% water vapor, air was supplied to the system to remove water vapor generated after zeolite regeneration. After setting the necessary air flow rates, microwave radiation with a power of 1 kW was supplied to the chamber. The regeneration of zeolites was carried out at a temperature of 80-100 ° C for 10-15 minutes. The distilled water vapor was cooled and collected in a receiver flask. After regeneration, the regenerated zeolite and water were weighed and by mass prior to the process of water adsorption by the zeolite, before and after regeneration, the effectiveness of the regeneration of zeolites using microwave radiation was determined.
Без воздействия СВЧ-излучения регенерация цеолита идет 70-75 минут при температуре 300°С.Without exposure to microwave radiation, zeolite regeneration takes 70-75 minutes at a temperature of 300 ° C.
В таблице 1 приведено сравнение изменений некоторых параметров регенерации сорбентов в электрической печи и в СВЧ-камере.Table 1 compares the changes in some parameters of the regeneration of sorbents in an electric furnace and in a microwave chamber.
Все перечисленные выше блоки и элементы данного устройства могут быть выполнены по стандартным, опубликованным в литературе схемам. Предлагаемый способ позволяет проще, чем известный способ достичь результата регенерации сорбента. Он имеет высокую экономичность и надежность, длительный ресурс работы, упрощает конструкцию камеры регенерации и повышает надежность ее эксплуатации.All of the above blocks and elements of this device can be performed according to standard schemes published in the literature. The proposed method makes it easier than the known method to achieve the result of regeneration of the sorbent. It has high efficiency and reliability, a long service life, simplifies the design of the regeneration chamber and increases the reliability of its operation.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120776/05A RU2438774C1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120776/05A RU2438774C1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2438774C1 true RU2438774C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45783902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010120776/05A RU2438774C1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2438774C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571754C2 (en) * | 2014-04-11 | 2015-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" | Method of sorbent regeneration |
| RU2690479C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-06-03 | Размик Енокович Агабабян | Zeolite regeneration method and device for its implementation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4261805A (en) * | 1978-05-23 | 1981-04-14 | Bbc Brown Boveri & Company Limited | Method for regenerating activated carbon |
| US5087374A (en) * | 1990-03-05 | 1992-02-11 | Ding Lambert L | Removal of contaminates from granular solids |
| RU2168360C2 (en) * | 1999-07-12 | 2001-06-10 | Кузнецов Леонид Григорьевич | Adsorbent regeneration process |
| RU2258563C1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-08-20 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of regeneration of ion-exchange material |
| CN201250103Y (en) * | 2008-08-06 | 2009-06-03 | 王庆凯 | Active carbon microwave activating equipment |
| RU2008112628A (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-10 | Алексей Сергеевич Горшков (RU) | METHOD OF ELECTROCHEMICAL PURIFICATION OF DRINKING WATER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
-
2010
- 2010-05-21 RU RU2010120776/05A patent/RU2438774C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4261805A (en) * | 1978-05-23 | 1981-04-14 | Bbc Brown Boveri & Company Limited | Method for regenerating activated carbon |
| US5087374A (en) * | 1990-03-05 | 1992-02-11 | Ding Lambert L | Removal of contaminates from granular solids |
| RU2168360C2 (en) * | 1999-07-12 | 2001-06-10 | Кузнецов Леонид Григорьевич | Adsorbent regeneration process |
| RU2258563C1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-08-20 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of regeneration of ion-exchange material |
| RU2008112628A (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-10 | Алексей Сергеевич Горшков (RU) | METHOD OF ELECTROCHEMICAL PURIFICATION OF DRINKING WATER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| CN201250103Y (en) * | 2008-08-06 | 2009-06-03 | 王庆凯 | Active carbon microwave activating equipment |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571754C2 (en) * | 2014-04-11 | 2015-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Екатеринбург" | Method of sorbent regeneration |
| RU2690479C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-06-03 | Размик Енокович Агабабян | Zeolite regeneration method and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8882889B2 (en) | Recovery of Xe and other high value compounds | |
| Çalışkan et al. | Low temperature regeneration of activated carbons using microwaves: Revising conventional wisdom | |
| CN103958028B (en) | Carbon dioxide separation device | |
| KR20180083911A (en) | Adsorption method of adsorbent and carbon dioxide | |
| WO2016108322A1 (en) | Air cleaning system | |
| Hu et al. | Microwave-induced degradation of N-nitrosodimethylamine (NDMA) sorbed in zeolites: Effect of mineral surface chemistry and non-thermal effect of microwave | |
| Allalou et al. | Performance of surfactant‐modified activated carbon prepared from dates wastes for nitrate removal from aqueous solutions | |
| RU2438774C1 (en) | Method of sorbent recovery by non-thermal effects of superhigh-frequency electromagnetic radiation | |
| KR20200133994A (en) | Adsorption-desorption apparatus having multi layer moving bed and method of processing volatile organic compounds using same | |
| CN109045926B (en) | VOCs-containing waste gas treatment device and method | |
| CN106540509A (en) | Capstan head type micro-wave adsorption/desorption device | |
| JP2014014760A (en) | Method and apparatus for concentrating and recovering volatile organic compound | |
| US9073003B2 (en) | System and method for collecting carbon dioxide utilizing dielectric heating | |
| JP2012091096A (en) | Solvent dehydration device | |
| EP2767323B1 (en) | System and method for collecting carbon dioxide utilizing dielectric heating | |
| KR100347720B1 (en) | A Method for Recovery of Organic Solvents Using a Multiple Adsorption-desorption Reactor, An Appliance thereof, and Zeolite Adsorbent packed at the above appliance | |
| JP6089579B2 (en) | Carbon dioxide adsorbent, carbon dioxide recovery device using the same, and carbon dioxide recovery method | |
| JP5682461B2 (en) | Hybrid adsorbent and method for recovering carbon dioxide in gas | |
| JP2012081411A (en) | Solvent dehydrator | |
| KR101762474B1 (en) | Organic solvent dehydrating device | |
| JP2012081412A (en) | Solvent dehydrator | |
| WO2013137186A1 (en) | Organic solvent dehydration device | |
| KR101398883B1 (en) | Sequential removal processing method and system of organic compound using absorption and oxidation | |
| JP4973817B2 (en) | Removal and recovery of volatile organic compounds | |
| JP7316654B2 (en) | Ion mixture using silicon oxide as substrate having ammonia adsorption/desorption ability at high temperature, ammonia adsorption/desorption method using said ion mixture, and ammonia recovery device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130805 |