СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОНООКСИДА УГЛЕРОДА И МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА ИЗ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО СО2

2
2
1. Способ производства монооксида углерода (СО) и молекулярного водорода (H) из содержащего СО газа, причем способ включает:
2
2
введение содержащего СО газа в контакт с водным абсорбционным раствором в целях производства обогащенного бикарбонатом потока и обедненного СО газа; и
2
направление обогащенного бикарбонатом потока на электрохимическое превращение в целях производства газообразного потока, содержащего СО и H.
2. Способ по п. 1, в котором водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют пространственно-затрудненные амины, пространственно-затрудненные алканоламины, третичные амины, третичные алканоламины, третичные аминокислоты и карбонаты и любая их смесь.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют 2-амино-2-метил-1-пропанол (AMP), 2-амино-2-гидроксиметил-1,3-пропендиол (Tris), N-метилдиэтаноламин (MDEA), диметилмоноэтаноламин (DMMEA), диэтилмоноэтаноламин (DEMEA), триизопропаноламин (TIPA), триэтаноламин, N-метил-N-втор-бутилглицин, диэтилглицин, диметилглицин, карбонат калия, карбонат натрия, карбонат цезия и любая их смесь.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют карбонат натрия, карбонат калия, карбонат цезия и любая их смесь.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют карбонат натрия и карбонат калия и любая их смесь.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, выбранные из группы, которую составляют пиперазин, диэтаноламин (DEA), диизопропаноламин (DIPA), метиламинопропиламин (МАРА), 3-аминопропанол (АР), 2,2-диметил-1,3-пропандиамин (DMPDA), дигликольамин (DGA), 2-амино-2-метилпропанол (AMP), 1-амино-2-пропанол (MIPA), 2-метил-метаноламин (ММЕА), пиперидин (РЕ), арсенит, гипохлорит, сульфит, глицин, саркозин, аланин-N-втор-бутилглицин, пипеколиновая кислота, угольная ангидраза или ее аналог и любая их смесь.
8. Способ по любому из пп. 1-6, в котором водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, выбранные из группы, которую составляют глицин, саркозин, аланин-N-втор-бутилглицин, пипеколиновая кислота и угольная ангидраза или ее аналог.
9. Способ по любому из пп. 1-6, в котором водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, содержащие угольную ангидразу или ее аналог.
10. Способ по любому из пп. 1-6, в котором водный абсорбционный раствор содержит карбонат натрия и/или калия и угольную ангидразу или ее аналог.
11. Способ по любому из пп. 7-10, в котором угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, которая равняется или составляет менее чем 1% по отношению к массе абсорбционного раствора.
12. Способ по любому из пп. 7-11, в котором угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей вплоть до 10 г/л.
13. Способ по любому из пп. 7-11, в котором угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,05 до 2 г/л.
14. Способ по любому из пп. 7-11, в котором угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,1 до 0,5 г/л.
15. Способ по любому из пп. 7-11, в котором угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,15 до 0,3 г/л.
2
16. Способ по любому из пп. 7-15, дополнительно включающий отделение угольной ангидразы или ее аналога от обогащенного бикарбонатом потока перед направлением обогащенного бикарбонатом потока на электрохимическое превращение для производства СО и H.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий рециркуляцию угольной ангидразы или ее аналога в водный абсорбционный раствор.
18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором водный абсорбционный раствор содержит карбонат натрия, и концентрация натрия в абсорбционном растворе составляет от 0,5 до 2 моль/л.
19. Способ по любому из пп. 1-17, в котором водный абсорбционный раствор содержит карбонат калия, и концентрация калия в абсорбционном растворе составляет от 1 до 6 моль/л.
2
2
20. Способ по любому из пп. 1-17, в котором водный абсорбционный раствор содержит карбонат калия и бикарбонат калия, и содержание СО в абсорбционном растворе перед введением в контакт с содержащим СО газом составляет от 0,5 до 0,75 моль С/моль K+.
2
2
+
21. Способ по любому из пп. 1-17 и 20, в котором обогащенный бикарбонатом поток содержит бикарбонат калия и карбонат калия, и содержание СО в обогащенном бикарбонатом потоке перед введения в контакт с содержащим СО газом составляет от 0,75 до 1 моль С/моль K.
22. Способ по любому из пп. 1-21, в котором водный абсорбционный раствор содержит угольную ангидразу или ее аналог, и рН водного абсорбционного раствора составляет от 8,5 до 10,5.
2
23. Способ по любому из пп. 1-22, в котором содержащий СО газ вводят в контакт с водным абсорбционным раствором в насадочной колонне, распылительном абсорбере, псевдоожиженном слое или высокоинтенсивном контактном устройстве, таком как вращающийся насадочный слой.
2
24. Способ по любому из пп. 1-23, в котором содержащий СО газ вводят в контакт с водным абсорбционным раствором, содержащим угольную ангидразу или ее аналог в качестве катализатора, при температуре, составляющей от приблизительно 5°С до приблизительно 70°С, предпочтительно от приблизительно 20°С до приблизительно 70°С, предпочтительнее от приблизительно 25°С до приблизительно 60°С.
2
25. Способ по любому из пп. 1-24, в котором электрохимическое превращение включает превращение бикарбонатных ионов обогащенного бикарбонатом потока в газообразный поток, содержащий СО и H, в электролитическом элементе, содержащем щелочной электролитический раствор и производящем обедненный бикарбонатом поток.
2
26. Способ по п. 25, в котором обедненный бикарбонатом поток рециркулирует в водный абсорбционный раствор для вступления в контакт с содержащим СО газом.
2
27. Способ по п. 25 или 26, в котором превращение бикарбонатных ионов в СО и H проводят в катодной камере электролитического элемента.
2
28. Способ по п. 25 или 26, в котором щелочной электролитический раствор содержится в анодной камере электролитического элемента, и превращение бикарбонатных ионов в СО и H проводят в катодной камере электролитического элемента.
29. Способ по любому из пп. 25-28, в котором щелочной электролитический раствор содержит водный раствор KOH или NaOH.
30. Способ по любому из пп. 25-29, в котором щелочной электролитический раствор содержит водный раствор KОН или NaOH в концентрации, составляющей от 0,5 до 10 моль/л.
31. Способ по любому из пп. 1-30, в котором электрохимическое превращение проводят при температуре, составляющей от 20 до 70°С.
-2
32. Способ по любому из пп. 1-31, в котором электрохимическое превращение проводят при плотности тока, составляющей от 20 до 200 мА⋅см.
-2
33. Способ по любому из пп. 1-31, в котором электрохимическое превращение проводят при плотности тока, составляющей от 100 до 200 мА⋅см.
-2
34. Способ по любому из пп. 1-31, в котором электрохимическое превращение проводят при плотности тока, составляющей от 150 до 200 мА⋅см.
2
2
35. Система для производства монооксида углерода (СО) и молекулярного водорода (H) из содержащего СО газа, причем система содержит:
2
2
абсорбционную установку для введения содержащего СО газа в контакт с водным абсорбционным раствором в целях производства обогащенного бикарбонатом потока и обедненного СО газа; и
2
установку электрохимического превращения, содержащую электролитический элемент для электрохимического превращения бикарбонатных ионов в обогащенном бикарбонатом потоке в целях производства газообразного потока, содержащего СО и H, и обедненного бикарбонатом потока.
36. Система по п. 35, в которой водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют пространственно-затрудненные амины, пространственно-затрудненные алканоламины, третичные амины, третичные алканоламины, третичные аминокислоты и карбонаты и любая их смесь.
37. Система по п. 35 или 36, в которой водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют 2-амино-2-метил-1-пропанол (AMP), 2-амино-2-гидроксиметил-1,3-пропендиол (Tris), N-метилдиэтаноламин (MDEA), диметилмоноэтаноламин (DMMEA), диэтилмоноэтаноламин (DEMEA), триизопропаноламин (ТIРА), триэтаноламин, N-метил-N-втор-бутилглицин, диэтилглицин, диметилглицин, карбонат калия, карбонат натрия, карбонат цезия и любая их смесь.
38. Система по любому из пп. 35-37, в которой водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют карбонат натрия, карбонат калия, карбонат цезия и любая их смесь.
39. Система по любому из пп. 35-38, в которой водный абсорбционный раствор содержит абсорбирующее соединение, выбранное из группы, которую составляют карбонат натрия и карбонат калия и любая их смесь.
40. Система по любому из пп. 35-39, в которой водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор.
41. Система по любому из пп. 35-40, в которой водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, выбранные из группы, которую составляют пиперазин, диэтаноламин (DEA), диизопропаноламин (DIPA), метиламинопропиламин (МАРА), 3-аминопропанол (АР), 2,2-диметил-1,3-пропандиамин (DMPDA), дигликольамин (DGA), 2-амино-2-метилпропанол (AMP), 1-амино-2-пропанол (MIPA), 2-метил-метаноламин (ММЕА), пиперидин (РЕ), арсенит, гипохлорит, сульфит, глицин, саркозин, аланин-N-втор-бутилглицин, пипеколиновая кислота, угольная ангидраза или ее аналог и любая их смесь.
42. Система по любому из пп. 35-40, в которой водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, выбранные из группы, которую составляют глицин, саркозин, аланин-N-втор-бутилглицин, пипеколиновая кислота и угольная ангидраза или ее аналог.
43. Система по любому из пп. 35-40, в которой водный абсорбционный раствор содержит промотор и/или катализатор, содержащие угольную ангидразу или ее аналог.
44. Система по любому из пп. 35-40, в которой водный абсорбционный раствор содержит карбонат натрия и/или калия и угольную ангидразу или ее аналог.
45. Система по любому из пп. 41-44, в которой угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, которая равняется или составляет менее чем 1% по отношению к массе абсорбционного раствора.
46. Система по любому из пп. 41-45, в которой угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей вплоть до 10 г/л.
47. Система по любому из пп. 41-45, в которой угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,05 до 2 г/л.
48. Система по любому из пп. 41-45, в которой угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,1 до 0,5 г/л.
49. Система по любому из пп. 41-45, в которой угольная ангидраза или ее аналог присутствует в водном абсорбционном растворе в концентрации, составляющей от 0,15 до 0,3 г/л.
50. Система по любому из пп. 41-49, дополнительно содержащая разделительную установку, расположенную ниже по потоку относительно абсорбционной установки и выше по потоку относительно установки электрохимического превращения, для отделения угольной ангидразы или ее аналога от обогащенного бикарбонатом потока.
51. Система по п. 48, дополнительно содержащая рециркуляционный трубопровод фермента для возврата отделенной угольной ангидразы или ее аналога в абсорбционную установку.
52. Система по любому из пп. 35-51, в которой водный абсорбционный раствор содержит карбонат натрия, и концентрация натрия в абсорбционном растворе составляет от 0,5 до 2 моль/л.
53. Система по любому из пп. 35-51, в которой водный абсорбционный раствор содержит карбонат калия, и концентрация калия в абсорбционном растворе составляет от 1 до 6 моль/л.
2
+
54. Система по любому из пп. 35-51, в которой водный абсорбционный раствор содержит карбонат калия и бикарбонат калия, и содержание СО абсорбционного раствора, поступающего в абсорбционную установку, составляет от 0,5 до 0,75 моль С/моль K.
2
+
55. Система по любому из пп. 35-51 и 54, в которой обогащенный бикарбонатом поток содержит бикарбонат калия и карбонат калия, и содержание СО обогащенного бикарбонатом потока, выходящего из абсорбционной установки, составляет от 0,75 до 1 моль С/моль K.
56. Система по любому из пп. 35-55, в которой водный абсорбционный раствор содержит угольную ангидразу или ее аналог, и рН водного абсорбционного раствора составляет от 8,5 до 10,5.
57. Система по любому из пп. 35-56, в которой абсорбционная установка содержит насадочную колонну, распылительный абсорбер, псевдоожиженный слой или высокоинтенсивное контактное устройство, такое как вращающийся насадочный слой.
58. Система по любому из пп. 35-57, в которой водный абсорбционный раствор содержит угольную ангидразу или ее аналог в качестве катализатора и температура вступления в контакт в абсорбционной установке составляет от приблизительно 5°С до приблизительно 70°С, предпочтительно от приблизительно 20°С до приблизительно 70°С, предпочтительнее от приблизительно 25°С до приблизительно 60°С.
2
59. Система по любому из пп. 35-58, в которой электролитический элемент содержит анодную камеру и катодную камеру, причем щелочной электролитический раствор может протекать через анодную камеру, и при этом превращение бикарбонатных ионов обогащенного бикарбонатом потока в газообразный поток, содержащий СО и H, проводят в катодной камере.
60. Система по п. 59, в которой щелочной электролитический раствор содержит водный раствор KОН или NaOH.
61. Система по п. 60, в которой щелочной электролитический раствор содержит KОН или NaOH в концентрации, составляющей от 0,5 до 10 моль/л.
62. Система по любому из пп. 35-61, дополнительно содержащая рециркуляционный трубопровод для рециркуляции обедненного бикарбонатом потока в абсорбционную установку.
63. Система по любому из пп. 35-62, в которой температура превращения в электролитическом элементе составляет от 20 до 70°С.
-2
64. Система по любому из пп. 35-63, в которой плотность тока, проходящего через электролитический элемент, составляет от 20 до 200 мА⋅см.
-2
65. Система по любому из пп. 35-63, в которой плотность тока, проходящего через электролитический элемент, составляет от 100 до 200 мА⋅см.
-2
66. Система по любому из пп. 35-63, в которой плотность тока, проходящего через электролитический элемент, составляет от 150 до 200 мА⋅см.