RS54871B1 - Postupak za poboljšanje gasa - Google Patents

Postupak za poboljšanje gasa

Info

Publication number
RS54871B1
RS54871B1 RS20160419A RSP20160419A RS54871B1 RS 54871 B1 RS54871 B1 RS 54871B1 RS 20160419 A RS20160419 A RS 20160419A RS P20160419 A RSP20160419 A RS P20160419A RS 54871 B1 RS54871 B1 RS 54871B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
bed
exchange resin
gas
ion exchange
water
Prior art date
Application number
RS20160419A
Other languages
English (en)
Inventor
Bo Wennergren
Jens Christensen Tradsborg
Original Assignee
Re-N Tech Aps
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Re-N Tech Aps filed Critical Re-N Tech Aps
Publication of RS54871B1 publication Critical patent/RS54871B1/sr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/025—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with wetted adsorbents; Chromatography
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12—Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/206—Ion exchange resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/80—Semi-solid phase processes, i.e. by using slurries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Postupak poboljšanja ili prečišćavanja gasa separacijom ugljen-dioksida iz njega koji sadrži korake:i) uvođenja mlaza navedenog gasa u korito slabe osnovne jonoizmenjivačke smole sa tercijarnim amino grupama pri uslovima temperature i pritiska pod kojima se ugljen-dioksid adsorbuje za navedenu smolu, iii) desorbovanja adsorbovanog ugljen-dioksida iz smole povećanjem temperature i/ili sniženjem pritiska u navedenom koritu.gde sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku koraka i) iznosi više od 35% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.Prijava sadrži još 10 patentnih zahteva.

Description

Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za poboljšanje gasa putem izdvajanja ugljen-dioksida.
Većina gasova koji nalaze primenu u procesima u kojima je potrebna velika količina energije, poput prirodnog gasa, ugljenog gasa i bio-gasa, sadrže metan kao svoj glavni konstituent. Takođe u gasu mogu biti prisutne i različite druge zapaljive materije, a uobičajeno se dodatno nailazi i na određeni deo ugljen-dioksida u gasu čije smeše mogu ugroziti tehničke i kalorijske osobine gasa.
Sa druge strane, većina ispušnih gasova koji se oslobađaju u elektranama kao i iz opsega drugih izvora su tipično sačinjeni od slobodnog azota. Ovde se uklanjanje ugljen-dioksida vrši iz klimatskih razloga, ili se ugljen-dioksid izdvaja kao sam po sebi vredan proizvod.
Što se tiče prethodno navedenih gasova koji se koriste u energetske svrhe tiče, oni se moraju poboljšati odnosno nadgraditi tako da sadržaj metana u njima iznosi od 95 do 98% kako bi se ispunili definisani standardi koji dozvoljavaju uvođenje gasa u mrežu distribucije prirodnog gasa i kako bi isti mogli biti prihvaćeni kao pogonsko gorivo za vozila. U ovom smislu, ugljen-dioksid, koji je najviše zastupljen u slučaju bio-gasa, može sačinjavati i do 45% sirovog gasa čime slabi njegov energetski sadržaj te stoga u većoj meri mora biti odstranjen,
Kako bi se ugljen-dioksid razdvojio od metana koriste se različiti postupci između kojih su najviše zastupljeni postupci ispiranja gasa pomoću vode i postupci adsorpcije usled varijacije temperature/pritiska.
Ispiranje pomoću vode se zasniva na činjenici da se ugljen-dioksid bolje rastvara u vodi od metana. Adsorpcioni proces je čisto fizičke prirode. Uobičajeno, gas se komprimuje i uvodi u dno stuba dok se mlaz vode uvodi na vrhu stuba tako da se adsorpcioni proces izvodi u suprotnom smeru od smera strujanja vode. Potrošena voda se u tipičnom slučaju mora pročistiti vazduhom u drugom stubu kako bi se izvršila desorpcija adsorbovanog ugljen-dioksid.
U slučaju ispušnih gasova u kojima se uobičajeno ugljen-dioksid odvaja od većine N2 pre nego CH4, omiljeni adsorbent koji se koristi umesto vode je monoetanolamin (MEA).
Postupak adsorpcije promenom pritiska/temperature koristi adsorbentske materijale prema kojima ugljen-dioksid ispoijava selektivni afinitet. Pod pritiskom ili pri niskoj temperaturi ugljen-dioksid ispoijava veću težnju u odnosu na metan da bude privučen ka određenim čvrstim površinama. Kada se nakon toga pritisak značajno smanji ili kada se nakon toga podigne temperatura, ugljen-dioksid se desorbuje i može se ukloniti.
Apsorpcija ugljen-dioksida u vodi usled ispiranja gasa vodom i njegova adsorpcija za čvrste materijale tokom postupka adsorpcije usled promene pritiska/temperature uobičajeno se u predmetnog oblasti tehnike posmatraju kao dva različita i antagonistička postupka koje je potrebno sprovoditi odvojeno.
Na primer, Britanski patent GB 1296889 koji opisuje postupak razdvajanja ugljen-dioksida iz drugih gasova adsorbcijom za jonoizmenjivačku smolu usled promene temperature, opisuje da smola prilikom adsorbovanja ugljen-dioksida ne treba da bude vlažena vodom jer se smatra da će to ometati adsorpciju ugljen-dioksida. U ovom smislu kao poželjan sadržaj vode u koritu sa smolom naveden je sadržaj koji je manji od 30%.
Slično, međunarodna prijava patenta WO 2011/049759 opisuje postupak uklanjanja ugljen-dioksida iz mlaza gasa putem adsorpcije za jonoizmenjivačku smolu usled promene temperature i, opciono, pritiska. Navedeno je da maseni sadržaj vode veći od 10% u odnosu na masu smole nije pogodan i da nepotrebno povećava zahteve za termičkom regeneracijom.
U prijavi patenta US 2005/0160913 koja se tiče adsorbenta za ugljen-dioksid namenjenog prvenstveno primeni u sistemima za disanje, zasniva se na jakom osnovnom izmenjivaču jona u obliku litijum-hidroksida. Navedena smeša je prethodno hidratisana kako bi se obrazovao njen monohidrat, odnosno kako bi se unapred zaustavila egzotermna reakcija u toku primene. Kada se hidriranje vrši do stoihometrične mere, maseni sadržaj vode iznosi približno 43%. U skladu sa tim, na ovom nivou sva voda je blisko sadržana u LiOH kao hidratisana voda. Usled toga nije prisutna ne-apsorbovana voda i navedeno je da prethodno vlaženje izmenjivača jona izvan ovog odnosa u opštem slučaju nije poželjno pošto u suprotnom čvrsti LiOH počinje da se rastvara i gubi svoje osobine.
Kako je skicirano u prethodno pomenutom postupku ispiranja gasa pomoću vode, nedostatak povezan sa ovim postupkom ogleda se u potrebi za naknadnom obradom potrošene vode kroz zaseban proces.
Sa druge strane, alternativni postupak adsorpcije usled promene pritiska/temperature takođe nije u potpunosti lišen nedostataka. U toku faze regeneracije usled promene pritiska i/ili temperature, adsorbujući materijal očigledno nije sposoban za adsorbovanje ugljen-dioksida. U skladu sa tim, postavljeni su visoki zahtevi po pitanju kapaciteta adsorpcije od strane adsorbujućeg materijala, tako da se često vrlo učestalo mora vršiti desorbovanje ugljen-dioksida zbog čega ovaj postupak nije operativno i ekonomski održiv.
U svetlu prethodno navedenog, cilj predmetnog pronalaska jeste da obezbedi efektivan, efikasan, a opet jednostavan i trajan postupak za odvajanje ugljen-dioksida iz gasa, gde bi postupak bio ekološki prihvatljiv i ne bi zahtevao neprekidno dovođenje stranih industrijskih hemikalija.
Kako bi se postigao ovaj cilj, opisan je postupak za poboljšanje ili prečišćavanje gasa izdvajanjem ugljen-dioksida iz njega, gde postupak sadrži korake uvođenja mlaza navedenog gasa u korito slabe osnovne jonoizmenjivačke smole sa amino grupama pri uslovima temperature i pritiska pod kojima se ugljen-dioksid adsorbuje za navedenu smolu, i desorbovanja ugljen-dioksida iz smole povećanjem temperature i/ili smanjenjem pritiska u navedenom koritu, gde sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku izvođenja koraka uvođenja gasa iznosi više od 35% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.
Neočekivano je otkriveno da prisustvo značajne količine ne-apsorbovane vode u koritu jonoizmenjivačke smole ne sprečava pročišćavanje ugljen-dioksida iz mlaza gasa koji se poboljšava, već u stvari rezultuje poboljšanjem ukupnog kapaciteta za uklanjanje ugljen-dioksida koji je daleko superiorniji u odnosu na onaj koji se postiže konvencionalno izvođenim postupcima adsorpcije usled promene temperature/pritiska kao i ispiranja gasa pomoću vode.
Ovim se obezbeđuje robustan i efektivan postupak za poboljšanje ili prečišćavanje gasa koji se, pored toga, može izvesti u relativno skromnom prostoru.
Primenjena jonskoizmenjivačka smola je prvenstveno makroporoznog tipa kako bi se obezbedila velika površina za vršenje adsorpcije. Njena matrica može u tipičnom slučaju biti sastavljena od polistirena unakrsno povezanog sa divinilbenzenom. Funkcionalna grupa jeste tercijarna amino.
Prema jednom izvođenju, gas je ispušni gas koji se prečišćava izdvajanjem ugljen-dioksida. Ispušni gas može biti proizvod elektrane ili nekog drugog postrojenja ili linije gde se kao proizvod javlja mlaz otpadnog gasa sa sadržajem ugljen-dioksida. U skladu sa tim, termin „ispušni gas" se ovde koristi kako bi opisao bilo kakav tip otpadnog gasa.
Prema drugom izvođenju gas se poboljšava izdvajanjem ugljen-dioksida iz metana. Kao rezultat takvog postupka, gas može u tipičnom slučaju postati pogodniji za korišćenje u svrhe proizvodnje energije.
U zavisnosti od namenjene krajne primene kao i od originalnog izvora gasa, može biti relevantno ukloniti vodonik-sulfid iz sirovog mlaza gasa pre njegovog uvođenja u korito jonoizmenjivačke smole. U mnogim slučajevima ovo će biti neophodno kako bi se unapred sprečila korozija posuda i motora. Postupci uklanjanja vodonik-sulfida dobro su poznati u predmetnom stanju tehnike.
Prema jednom izvođenju gas koji se obrađuje je prirodni gas poput gasa dobijenog iz škriljaca ili nekog drugog tipa fosilnog gasa. U specifičnom izvođenju, gas je bio-gas.
Prvenstveno, sadržaj vode u koritu jonoizmenjivačke smole u toku izvođenja koraka uvođenja mlaza gasa iznosi do 37% ili više, 40% ili više, poželjno 45% ili više, još poželjnije 50% ili više, opciono 55% ili više od ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode. Utvrđeno je da ukupan kapacitet kombinovane adsorpcije i apsorpcije ugljen-dioksida iz mlaza gasa kao i brzina adsorpcije dostižu maksimum negde u blizini sadržaja vode od 50%.
Poželjno, sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku koraka uvođenja mlaza gasa iznosi manje od 80%, manje od 75%, manje od 72%, poželjno manje od 70%, opciono manje od 67%, manje od 65% ili manje od 60% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode. Pri udelu vode koji prevaziiazi 80% mešavina jonoizmenjivačke smole i vode dobija oblik mulja sa slojem zrna smole koja plutaju na vrhu i poželjni sinergistički efekat C02apsorpcije u vodi i C02adsorpcije za jonoizmenjivačku smolu više nije prisutan.
Prema jednom izvođenju pronalaska, protok vode u suprotnom smeru u odnosu na protok mlaza gasa obezbeđuje se u toku koraka kombinovane adsorpcije i apsorpcije kada se ugljen-dioksid uvodi u korito jonoizmenjivačke smole. Voda se uvodi raspršivanjem u vidu spreja iznad korita jonoizmenjivačke smole, dok se mlaz gasa istovremeno uvodi u dnu navedenog korita. Proizvedeni protok vode u suprotnom smeru emulira principe ispiranja gasa pomoću vode i ostvaruje određeni efekat apsorpcije i vođenja nadole ostataka ugljen-dioksida koji prolazi kroz vlažno korito jonoizmenjivačke smole i podiže se iznad njenog dohvata.
Prema prvenstvenom izvođenju temperatura korita jonoizmenjivačke smole povećava se u koraku desorpcije usled ubrizgavanja tople vode direktno u navedeno korito. Tipično, korito jonoizmenjivačke smole će biti zagrejano do temperature od 20 do 100°C, a prvenstveno od 40 do 70°C pri atmosferskom pritisku.
Prvenstveno, temperatura korita jonoizmenjivačke smole smanjuje se pre koraka adsorpcije/apsorpcije u kojem se mlaz gasa uvodi ubrizgavanjem hladne vode direktno u navedeno korito. Uobičajeno, korito jonoizmenjivačke smole biće ohlađeno do temperature od -20 do 20°C, često do temperature od 0 do 10°C, na primer približno do 5°C. Ipak, kada se koristi za prečišćavanje ispušnog gasa smola će se često nalaziti na temperaturi većoj od 30°C.
Dodatno, hlađenje i zagrevanje korita jonoizmenjivačke smole može biti pomognuto od strane jednog ili više izmenjivača toplote izvedenih u obliku omotača koji okružuje korito jonoizmenjivačke smole ili u obliku elemenata koji prodiru u navedeno korito.
Prema prvenstvenom izvođenju korak uvođenja miaza gasa u korito slabe osnovne jonoizmenjivačke smole sa amino grupama vrši se pri pritisku od 2 bara (što odgovara pritisku od 0,2 MPa, što je otprilike 1 bar iznad atmosferskog pritiska) ili više, posebno 2,5 bara ili više, uglavnom 3 bara ili više, osnovno 4 bara ili više, poželjno 5 bara ili više, primerno 6 bara ili više, prednosno 7 bara ili više, pogotovo 8 bara ili više, poželjno 9 bara ili više, još poželjnije 10 bara ili više, a najpoželjnije 16 bara. Na ovaj način se značajno potpomaže kapacitet jonoizmenjivačke smole za vršenje adsorpcije ugljen-dioksida.
Prema daljem izvođenju, korito jonoizmenjivačke smole može biti prošireno dodatnim sličnim koritima raspoređenim serijski u vidu dve ili više posuda između kojih se primenjuje izjednačavanje pritiska tako da se pritisak gasa otpuštenog iz jednog korita naknadno koristi u jednom ili više sledećih korita.
U daljem tekstu biće ilustrovano prvenstveno izvođenje pronalaska pozivanjem na ne-ograničavajuću Sliku. Slika šematski prikazuje postrojenje kojim se izvodi postupak prema pronalasku. Naznačene su različite faze postupka.
Posmatranjem Slike, glavne karakteristike ilustrovanog postrojenja označene su sledećim referentnim pozicijama: 1 je posuda koja sadrži jonoizmenjivačku smolu i vodu; 2 je posuda za hladnu vodu; 3 je posuda za toplu vodu; A prikazuje fazu hlađenja sadržaja posude 1 hladnom vodom iz posude 2; B ilustruje fazu u kojoj se gas uvodi u dno posude 1, hvata se ugljen-dioksid dok metan prolazi kroz korito jonoizmenjivačke smole i vode i odvodi se sa vrha navedene posude; C označava fazu u kojoj metan sa većim sadržajem ugljen-dioksida od prihvatljivog napušta korito jonoizmenjivačke smole i vode i dovodi se u posudu za skladištenje (nije prikazana) radi kasnije ponovne obrade; i D označava fazu regeneracije u kojoj se zagrejana voda iz posude 3 dovodi u posudu 1 kako bi povećala temperaturu njenog sadržaja čime se ugljen-dioksid desorbuje i nakon toga odvodi iz posude 1.
Sada će biti dat opis prvenstvenog izvođenja postupka prema pronalasku koji se izvodi pomoću postrojenja sa Slike.
Mlaz bio-gasa koji se dobija anaerobnim vrenjem stajskog đubriva i energetski bogatih useva, ili koji alternativno potiče iz postrojenja za obradu otpadnih voda, deponija i sličnih, prolazi kroz stub aktiviranog ugljenika impregniranog kalijum-jodidom kako bi se u značajnoj meri iz bio-gasa uklonio vodonik-sulfid. Alternativno, umesto bio-gasa može se koristiti i neki drugi tip gasa kod kojeg je potrebno izdvojiti ugljen-dioksid iz najmanje metana.
Posuda 1 je pripremljena za adsorpciju rashlađivanjem izmenjivača jona na temperaturu od 5°C ubrizgavanjem hladne vode iz posude 2. Kada je smola rashlađena, posuda 1 se prazni do tačke u kojoj sadržaj vode u koritu jonoizmenjivačke smole iznosi približno 50% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.
Nakon što je prečišćen od vodonik-sulfida bio-gas se uvodi pri temperaturi od 5°C i pri relativnoj vlažnosti od 100% u dno posude 1 pri pritisku od 2 bara (što je 1 bar iznad atmosferskog pritiska) i brzinom protoka od 15 zapremina korita po satu. Bio-gas se uglavnom sastoji od ugljen-dioksida i metana u odnosu 40 prema 60. Ugljen-dioksid se apsorbuje u vodi i adsorbuje za jonoizmenjivačku smolu, dok se metan visoke Čistoće izvodi kroz ventil (nije prikazan) koji se nalazi pri vrhu posude 1. Pritisak se drži konstatnim u opsegu od 1,5 do 2 bara.
Bez želje za vezivanjem uz neku specifičnu teoriju, pretpostavlja se da je uočena pogodna sinergija apsorpcije i adsorpcije ugljen-dioksida posledica činjenice da voda deluje kao posrednik između ugljen-dioksida u njegovoj gasovitoj fazi i čvrste adsorbentske smole.
Sadržaj ugljen-dioksida u metanu koji napušta vrh posude 1 kroz ventil neprekidno se prati. Kada je korito jonoizmenjivačke smole i vode zasićeno do 25-30 zapremina korita, dopremanje bio-gasa se prekida i bilo koja količina metana sa sadržajem ugljen-dioksida koji prevazilazi datu graničnu vrednost odvodi se u posudu za skladištenje radi kasnijeg ponovnog pročišćavanja.
Sada se posuda 1 priprema za desorpciju pražnjenjem vode koja se nalazi u njoj. Pritisak se iagano reguliše do nivoa atmosferskog pritiska i posuda 1 se zagreva od 5°C do 70°C ubrizgavanjem vode na temperaturi od 70 do 80°C iz posude 3. Tokom postupka zagrevanja adsorbovani C02se otpušta iz korita jono-izmenjivača i ugljen-dioksid velike čistoće se preuzima sa odvoda gornje posude 1.
Kada je desorpcija većim delom završena, korito sa jonoizmenjivačkom smolom je spremno da bude pripremljeno za vršenje adsorpcije kao stoje inicijalno opisano.
Rezultujući poboljšani bio-gas u obliku gotovo čistog metana može biti podvrgnut sušenju u sistemu za sušenje gasa i, moguće, kompresiji - kako je već zahtevano od strane krajnjeg korisnika, dok se izdvojeni ugljen-dioksid može upotrebiti u različite svrhe, npr. u staklenim baštama ili pivarama.
Primeri
Primer 1
Čistoća prerađenog bio- gasa
Mlaz bio-gasa koji sadrži 40% C02i 60% CH4tretira se prema postupku opisanom u pronalasku. Primenjeni izmenjivač jona je makroporozna polistirenska smola unakrsno povezana sa divinil-benzenom dok je funkcionalna grupa tercijarna amino. Bio-gas se uvodi pri temperaturi od 5<C>C i pri pritisku od 2 bara u dno korita koje se sastoji od izmenjivača jona i 50% masenog udela vode. Dobija se metan čistoće 98%. Desorpcija se izvodi na temperaturi od 70°C i pri atmosferskom pritisku, a nakon zasićenja sloja izmenjivača jona.
Primer 2
Efekat relativnog sadržaja vode na kapacitet i brzinu adsorpcije
Adsorpcija pri temperaturi od 5°C i pri pritisku od 2 bara čistog ugljen-dioksida za sloj slabe i osnovne makroporozne polistirenske smole unakrsno povezane sa divinil-benzenom i tercijarnim aminima kao funkcionalnom grupom ispitana je variranjem relativnog sadržaja vode u navedenom koritu. Rezultati su dati u Tabeli 1.
Pri svim ispitanim nivoima vode, adsorpcija je inicijalno vršena brzo i za nivoe vode od 0 do 26% se stabilizovala na vrednostima datim iznad. Ipak, u koritu sa udelom vode od 55% adsorpcija je nastavljena i dostigla je zapreminu ugljen-dioksida koja je veća od 30 zapremina samog korita. Čini se da kapacitet adsorpcije kao i brzina adsorpcije pronalaze svoj optimum pri sadržaju vode u koritu izmenjivača jona koji je približno 50%.
Primer 3
Zavisnost pritiska na adsorpciju CO?
Adsorpcija pri 20°C ugljen-dioksida iz mlaza prirodnog gasa u korito od makroporozne polistirenske jonoizmenjivačke smole unakrsno povezane sa divinil-benzenom i tercijarnim aminima kao funkcionalnom grupom (Dowex Marathon WBA-2) istražena je pri različitim nivoima pritiska u posudi koja sadrži navedeno korito jonoizmenjivačke smole. Maseni sadržaj vode u koritu jonoizmenjivačke smole iznosio je do približno 50%. Rezultati su dati u Tabeli 2.
Regeneracija izmenjivača jona nakon adsorpcije ugljen-dioksida vršila se pri atmosferskom pritisku postepenim zagrevanjem izmenjivača jona od temperature od 2Q°C do temperature od 80°C tokom 25 minuta. Kada je adsorpcija izvršena pri pritisku od 2,5 bara, zapremina CO2koja je veća od 28 zapremina korita (> 80%) mogla je biti povraćena.
Poređenjem, unutar intervala od 1,5 do 2,5 bara utvrđeno je da u koritu izmenjivača jona pomešanog sa vodom u masenoj proporciji od približno 50% opisanoj iznad, adsorbovana i dodatna zapremina C02koja odgovara zaprem ini 19 dodatnih korita za svaki bar povećanog pritiska, pri čemu se samo u vodi i na sličnoj temperaturi od 20°C po litru vode za svaki dodatno povećanje pritiska od 1 bara može adsorbovati samo 0,7 dodatnih litara ugljen-dioksida.
Kao reprezentativni primer smole u vidu gela, na isti način testirana je Levvatit A 8075 KR slaba osnovna jonoizmenjivačka smola zasnovana na akrilnom kopolimeru sa poliamino funkcionalnim grupama. Smola je prikazala sličan adsorpcioni kapacitet i zavisnost od pritiska, iako je samo do malog stepena dozvolila regeneraciju putem zagrevanja.
Primer 4
Izdvajanje CO?iz ispušnih gasova
Mlaz ispušnog gasa koji potiče iz elektrane i koji sadrži N2kao svoj glavni konstituent, oslobađa se najvećeg dela svog sadržaja H2S, C02i NOx konvencionalnim postupcima, a nakon toga se prečišćava primenom postupka prema pronalasku. Maseni sadržaj vode u koritu izmenjivača jona je približno 50% i izdvaja se približno 100% C02prisutnog u gasu. U poređenju sa konvencionalnim postupkom koji se zasniva na apsorpciji C02u MEA (monoetanolaminu), potrebna potrošnja energije zahtevana za separaciju i izdvajanje svakog kilograma ugljen-dioksida (u tradicionalnom MEA procesu oko 1kWh/kg C02) smanjuje se za 50 do 70%. Ovo je delimično posledica činjenice da korito izmenjivača jona ispoijava niži toplotni kapacitet u odnosu na MEA. Dodatno, ugljen-dioksid se čvršće povezuje za MEA tako da je potrebno više energije kako bi se C02odvojio od MEA prilikom njegovog izdvajanja usled regeneracije korita izmenjivača jona prema postupku opisanom u pronalasku.

Claims (11)

1. Postupak poboljšanja ili prečišćavanja gasa separacijom ugljen-dioksida iz njega koji sadrži korake: i) uvođenja mlaza navedenog gasa u korito slabe osnovne jonoizmenjivačke smole sa tercijarnim amino grupama pri uslovima temperature i pritiska pod kojima se ugljen-dioksid adsorbuje za navedenu smolu, i ii) desorbovanja adsorbovanog ugljen-dioksida iz smole povećanjem temperature i/ili sniženjem pritiska u navedenom koritu. gde sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku koraka i) iznosi više od 35% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.
2. Postupak prema Zahtevu 1, gde je gas ispušni gas koji se prečišćava.
3. Postupak prema Zahtevu 1, gde se gas poboljšava separacijom ugljen-dioksida od metana.
4. Postupak prema Zahtevu 3, gde je gas bio-gas.
5. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku koraka i) iznosi do 50% ili više od ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.
6. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde sadržaj vode u navedenom koritu jonoizmenjivačke smole u toku koraka i) iznosi manje od 70% ukupne mase jonoizmenjivačke smole i vode.
7. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde se u toku koraka i) protok vode usmerava u suprotnom smeru u odnosu na mlaz gasa.
8. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde se temperatura korita jonoizmenjivačke smole povećava u koraku ii) ubrizgavanjem tople vode direktno u navedeno korito.
9. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde se temperatura korita jonoizmenjivačke smole snižava pre koraka i) ubrizgavanjem hladne vode direktno u navedeno korito.
10. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde se hlađenje i zagrevanje korita jonoizmenjivačke smole potpomaže sa jednim ili više izmenjivača toplote u obliku omotača koji okružuje korito jonoizmenjivačke smole ili elemenata koji se pružaju u navedeno korito.
11. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, gde se korak i) izvršava pri pritisku od 2 bara ili većem, prvenstveno pri pritisku od 10 bara ili većem, a najpoželjnije pri pritisku od 16 bara.
RS20160419A 2011-12-22 2013-01-02 Postupak za poboljšanje gasa RS54871B1 (sr)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201100994 2011-12-22
DK2012050506 2012-12-21
EP13700250.7A EP2794062B1 (en) 2011-12-22 2013-01-02 A method for upgrading a gas
PCT/DK2013/000001 WO2013104364A1 (en) 2011-12-22 2013-01-02 A method for upgrading a gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS54871B1 true RS54871B1 (sr) 2016-10-31

Family

ID=47559016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20160419A RS54871B1 (sr) 2011-12-22 2013-01-02 Postupak za poboljšanje gasa

Country Status (21)

Country Link
US (1) US9302221B2 (sr)
EP (1) EP2794062B1 (sr)
JP (1) JP6104935B2 (sr)
KR (1) KR20140131911A (sr)
CN (1) CN104136094B (sr)
AU (1) AU2013209137B2 (sr)
BR (1) BR112014015675A8 (sr)
CA (1) CA2850989A1 (sr)
DK (1) DK2794062T3 (sr)
EA (1) EA024488B1 (sr)
ES (1) ES2577409T3 (sr)
HR (1) HRP20160668T1 (sr)
HU (1) HUE027767T2 (sr)
MX (1) MX351388B (sr)
NZ (1) NZ627622A (sr)
PL (1) PL2794062T3 (sr)
PT (1) PT2794062E (sr)
RS (1) RS54871B1 (sr)
SI (1) SI2794062T1 (sr)
WO (1) WO2013104364A1 (sr)
ZA (1) ZA201405209B (sr)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6142433B2 (ja) * 2013-09-30 2017-06-07 大陽日酸株式会社 二酸化炭素製造方法、二酸化炭素製造装置、及び二酸化炭素製造システム
WO2016167995A1 (en) * 2015-04-17 2016-10-20 Dow Global Technologies Llc Cross-linked macroporous polymer used for selective removal of hydrogen sulfide from a gas stream
JP6181835B1 (ja) * 2016-10-11 2017-08-16 株式会社西部技研 ガス回収濃縮装置
US20200016536A1 (en) * 2017-03-31 2020-01-16 Hitachi Chemical Company, Ltd. Carbon dioxide removal device and method for recovering carbon dioxide adsorption capacity of adsorbent
WO2018233949A1 (de) 2017-06-19 2018-12-27 Lanxess Deutschland Gmbh Mischungen zur adsorption von sauren gasen
JP6408082B1 (ja) 2017-07-11 2018-10-17 株式会社西部技研 ガス回収濃縮装置
JP6510702B1 (ja) * 2018-03-28 2019-05-08 株式会社西部技研 ガス回収濃縮装置
EP3632525A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-08 Evonik Fibres GmbH A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide
DE202019001414U1 (de) 2019-02-01 2019-04-12 Evonik Canada Inc. Vorrichtung zum Trennen von Gaskomponenten aus einem Gasstrom mit veränderlicher Zusammensetzung oder Strömungsrate

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA934939A (en) * 1969-08-12 1973-10-09 Mine Safety Appliances Company Method for separating carbon dioxide from other gases
US3627478A (en) * 1969-08-12 1971-12-14 Mine Safety Appliances Co Method for separating carbon dioxide from other gases
JPS5523662B2 (sr) * 1973-11-28 1980-06-24
JPH01236915A (ja) * 1988-03-17 1989-09-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 固体アミンによるｃｏ↓２除去装置の制御方法
US5938819A (en) * 1997-06-25 1999-08-17 Gas Separation Technology Llc Bulk separation of carbon dioxide from methane using natural clinoptilolite
WO2006025853A1 (en) 2004-01-28 2006-03-09 Micropore, Inc. Enhanced carbon dioxide adsorbent
EP2409753B1 (en) * 2005-07-28 2017-07-19 Carbon Sink Inc. Removal of carbon dioxide from air
US8118914B2 (en) * 2008-09-05 2012-02-21 Alstom Technology Ltd. Solid materials and method for CO2 removal from gas stream
EP2490789B1 (en) * 2009-10-19 2014-08-06 Lanxess Sybron Chemicals Inc. Process for carbon dioxide capture via ion exchange resins
CN101890340B (zh) * 2010-07-12 2012-06-06 华东理工大学 捕集co2用球状中孔炭复合材料及其制备方法和应用
PT2695661T (pt) * 2012-08-08 2018-01-10 Omya Int Ag Método de redução da quantidade de co2 utilizando um material de troca de iões regenerável

Also Published As

Publication number Publication date
CN104136094B (zh) 2016-10-12
BR112014015675A8 (pt) 2017-07-04
HK1203436A1 (en) 2015-10-30
MX351388B (es) 2017-10-12
AU2013209137A1 (en) 2014-08-07
AU2013209137B2 (en) 2017-06-01
ZA201405209B (en) 2015-11-25
MX2014007742A (es) 2015-01-12
JP6104935B2 (ja) 2017-03-29
EP2794062B1 (en) 2016-03-16
HRP20160668T1 (hr) 2016-10-21
PL2794062T3 (pl) 2016-12-30
WO2013104364A1 (en) 2013-07-18
US20140241968A1 (en) 2014-08-28
JP2015507527A (ja) 2015-03-12
EP2794062A1 (en) 2014-10-29
BR112014015675A2 (pt) 2017-06-13
NZ627622A (en) 2015-10-30
HUE027767T2 (en) 2016-11-28
EA201491246A1 (ru) 2015-02-27
CA2850989A1 (en) 2013-07-18
EA024488B1 (ru) 2016-09-30
US9302221B2 (en) 2016-04-05
CN104136094A (zh) 2014-11-05
DK2794062T3 (en) 2016-06-27
ES2577409T3 (es) 2016-07-14
KR20140131911A (ko) 2014-11-14
PT2794062E (pt) 2016-06-24
SI2794062T1 (sl) 2016-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RS54871B1 (sr) Postupak za poboljšanje gasa
KR101837535B1 (ko) 메탄 회수방법 및 메탄 회수장치
CA1202576A (en) Process for separating carbonic acid gas from methane- rich gas
JP5906074B2 (ja) 水素製造システム
US9073002B2 (en) Method for separating off carbon dioxide in biogas plants
CN102533369B (zh) 一种用于沼气提纯的工艺方法
WO2011006059A3 (en) Carbon dioxide absorber and regeneration assemblies useful for power plant flue gas
CN101287691A (zh) 用于净化富甲烷气流的方法和装置
US10722836B2 (en) Hydrogen recovery method
Al Mamun et al. Enhancement of production and upgradation of biogas using different techniques-a review
Abd et al. Production of ultrapure biomethane from stratified bed in non-adiabatic and non-isothermal plate pressure swing adsorption
CA3182845A1 (en) Method for reducing methane emissions from biogas upgrading
EP2614890A1 (en) A method for operating a biogas plant
JP2011068751A (ja) 原料ガスの脱炭酸脱硫方法および脱炭酸脱硫装置
DE10359959B9 (de) Entfeuchtung von Biogas
Obileke Sustainability evaluation of current biogas upgrading techniques
HK1203436B (en) A method for upgrading a gas
Bhangal et al. Photovoltaic Biogas Hybrid System
Asfaw et al. Biogas Cleaning and Upgrading Process to Biomethane: A Review