СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

2
2
3
1. Способ выделения диоксида углерода (СО) из отходящих газов путем гетерогенных каталитических реакций диоксида углерода (СО) с аммиаком (NH), с последовательностью следующих технологических стадий:
2
3
- проведение содержащего СО отходящего газа через катализатор, на активных центрах которого связан NH,
2
1
3
- перевод СО при первой температуре процесса (T) в результате химической реакции с NH в стабильное соединение, также связанное на поверхности катализатора,
2
2
2
2
1
2
3
2
3
- затем направление потока продувочного газа, состоящего из СО и водяного пара (НO) на катализатор, наполненный СО, при второй температуре процесса, которая выше, чем первая температура процесса (T>T), причем соединение из СО и NH разлагается, СО переходит в поток продувочного газа, a NH остается осажденным на поверхности катализатора,
2
3
1
- после чего перевод обогащенного СО потока продувочного газа в другой реактор и охлаждение его там до температуры, которая ниже первой температуры процесса (Т<Т), причем вода конденсируется и выводится,
2
- затем откачивание чистого, сухого СО через поверхность воды и направление на дальнейшее применение.
2
2
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую температуру процесса выбирают из температур ниже 200°С, чтобы углеродсодержащие продукты реакции, как, например, изоциановая-кислота (HNCO) и мочевина ((NH)CO), также были связаны на поверхности катализатора.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что первая температура процесса лежит в интервале от 70°С до 140°С.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что связывание с каталитической поверхностью осуществляют согласно следующим уравнениям реакций
,
причем s означает молекулы, связанные на поверхности каталитического адсорбента.
3
3
2
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что равновесие реакции при низких температурах и высокой поверхностной концентрации NH приводит к образованию мочевины согласно уравнению (2), напротив, при высоких температурах или низких поверхностных концентрациях NH оно определяется уравнением (1) и приводит к высвобождению СO.
2
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что абсорбент при выделении СO с применением водяного пара возвращают в прежнее состояние согласно
.
2
7. Способ по одному из пп.1, 2, 4, 5 или 6, отличающийся тем, что для разделения водяного пара и СO путем конденсации используется комбинированное регулирование давления и температуры.
2
2
2
4
-
+
8. Способ по одному из пп.1, 2, 4, 5 или 6, отличающийся тем, что для связывания СO используют альтернативные механизмы реакции, которые, например, ведут к образованию карбоната аммония (NHCO NH ) в соответствии с
.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что карбамат аммония в результате гидролиза в водном растворе и/или на подходящей каталитической поверхности при низких температурах превращают в карбонат аммония в соответствии с
.
3
2
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что карбонат аммония разлагается термически на NH и СO с отщеплением воды в соответствии с
.
2
11. Способ по одному из пп.1, 2, 4, 5, 6, 9 или 10, отличающийся тем, что для благоприятной в аэрогидродинамическом отношении реализации применяют два включенных параллельно реактора, которые попеременно наполняют отходящим газом для адсорбции СО и затем, когда адсорбент будет по существу насыщен, выводят из потока отходящего газа и для регенерации наполняют смесью десорбирующих газов, которая находится при требуемой температуре.
12. Способ по одному из пп.1, 2, 4, 5, 6, 9 или 10, отличающийся тем, что применяют по одному реактору адсорбции и реактору регенерации, которые включены параллельно друг другу, причем необходимый для проведения реакции катализатор можно непрерывно направлять через газовый шлюз из реактора адсорбции в реактор десорбции и обратно.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют способный вращаться пакет пластин, который расположен так, чтобы каталитические поверхности попеременно проходили через реактор адсорбции и реактор десорбции.
2
2
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что катализатор находится в виде засыпки из мелких частиц с большой поверхностью, которые непрерывно подводят в реактор адсорбции на выходе газа, по пути через реактор адсорбции наполняют СO, и снова удаляют из реактора адсорбции через газовый шлюз на впуске газа и направляют на регенерацию посредством десорбции СO.
2
15. Способ по одному из пп.1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 13 или 14, отличающийся тем, что адсорбционная емкость каталитического материала в отношении СO поддерживают другим, дополнительным процессом регенерации, при котором аммиак аккумулируется на поверхности катализатора.
2
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что адсорбционная емкость каталитического материала в отношении СO отслеживается датчиком.
2
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что загрузка катализатора абсорбентом проводится на отдельном технологическом этапе по окончании десорбции СO, причем подходящим механизмом управления клапанами сначала останавливают подвод продувочного газа, затем начинают подвод адсорбента, при достижении предельного заполнения снова останавливают, и затем реактор через закрытие выходного вентиля полностью изолируют от контура циркуляции газа, причем достижение предельного заполнения адсорбентом определяется датчиком газа, установленным со стороны выхода.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что дальнейшее временное изменение концентрации адсорбента в газовой фазе регистрируется датчиками и используется для оценки целостности каталитического адсорбента.
2
19. Устройство для осуществления способа по п.1 или по одному из пп.2-18, включающее реакторы для использования на выбор в качестве как адсорбера или десорбера СО, отличающееся тем, что включает
2
- по меньшей мере один первый реактор (10, 20, 30) для каталитической адсорбции СО на адсорбенте и
2
- по меньшей мере один второй реактор (10', 20', 30') для десорбции СО с адсорбента посредством газовой десорбирующей смеси, и
- средства для отвода десорбата,
2
причем адсорбционное средство (11, 21, 31) является каталитическим адсорбционным средством, наполненным адсорбентом с высокой селективностью к реакции адсорбции СО,
2
2
2
и механизм управления для управления каталитической адсорбцией СO из содержащего СO отходящего газа в по меньшей мере первом реакторе (10, 20, 30) и для управления десорбцией СO с каталитического адсорбента в по меньшей мере втором реакторе (10', 20', 30').
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что включает механизмы управления газовыми потоками, с которыми реакторы (10, 10') работают соответственно попеременно на адсорбцию и десорбцию (фиг.1).
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что включает средство для подачи абсорбента из запасного резервуара (4).
22. Устройство по одному из пп.19-21, отличающееся тем, что включает два параллельно расположенных реактора (20, 20'), которые соединены друг с другом через газонепроницаемый шлюз (25) и через пластины катализатора (15) (фиг.2).
23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что пластинки катализатора (15) имеют круговую горизонтальную проекцию и могут вращаться вокруг оси (I), перпендикулярной газовому потоку.
2
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что включает катализатор (31), выполненный как засыпка каталитическими частицами, средством для непрерывного подвода наполненного абсорбентом катализатора в по меньшей мере один реактор (30, 30'), газонепроницаемым средством (32, 32') для непрерывного удаления наполненного СO катализатора из по меньшей мере одного первого реактора (30) и для его подачи в по меньшей мере один второй реактор (30') (фиг.3).
2
25. Устройство по п.19, отличающееся тем, что реактор адсорбции (40) содержит по меньшей мере один температурный датчик (42) во входной области реактора и два датчика концентрации СO (43, 44), один из которых расположен во входной области, а другой в выходной области.
26. Устройство по п.19, отличающееся тем, что реактор десорбции (50) содержит по меньшей мере один датчик газа для определения концентрации абсорбента и один температурный датчик (42), сигналы которых используются для управления адсорбционной емкостью путем загрузки абсорбента.
2
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что включает вентили (V12, V13) для управления подачей десорбирующей газовой смеси и для отвода наполненного СO десорбата, а также вентиль (V14) для регулируемой подачи абсорбента, которые регулируются в зависимости от сигналов датчиков.
28. Устройство по одному из пп.19-21, 23-27, отличающееся тем, что в качестве адсорбера используют окисный катализатор.
2
2
2
5
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что катализатор состоит из ТiO или смеси TiO и другого оксида металла, в частности легированного VO.
30. Устройство по п.28, отличающееся тем, что катализатор состоит из ионообменных цеолитов.