Устройство для утилизации углекислого газа



Устройство для утилизации углекислого газа
Устройство для утилизации углекислого газа
C25B1/00 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2771380:

Беднаржевский Сергей Станиславович (RU)

Изобретение относится к электрохимическим технологиям, а именно к устройствам для утилизации углекислого газа, и может найти применение для очистки воздуха рабочих помещений, сокращения газовых выбросов промышленных предприятий, охраны окружающей среды и уменьшения парникового эффекта. Представлено устройство для утилизации углекислого газа, содержащее рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания, подключенный ко всем электродам. Анод и катод чередуются друг с другом. Устройство содержит систему растворения углекислого газа в воде, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза. Также содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус. Система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и объединена с системой электролиза. Устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус. Система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа. Системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода из него газообразных продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно. Системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно. Изобретение позволяет повысить степень утилизации углекислого газа, снизить объем используемой при этом воды и тем самым повысить эффективность работы устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к электрохимическим технологиям, а именно к устройствам для утилизации углекислого газа и может найти применение для очистки воздуха рабочих помещений, сокращения газовых выбросов промышленных предприятий, охраны окружающей среды и уменьшения парникового эффекта.

Известна установка для улавливания углекислого газа из дымового газа электростанции (патент РФ № 2600348, 2016 г.), включающая в себя: абсорбционную колонну, седиментационный резервуар, содержащий наклонные пластины, регенерационную колонну, газожидкостный сепаратор, осушитель, компрессор и конденсатор; богатый раствор, поступающий из донной части абсорбционной колонны в седиментационный резервуар, содержащий наклонные пластины, для разделения на слои; выход для газа из газожидкостного сепаратора, последовательно соединенный с осушителем, компрессором, конденсатором и резервуаром для хранения жидкого углекислого газа, соответственно; при этом выход для донного потока из седиментационного резервуара, содержащего наклонные пластины, соединен со входом для первой среды второго теплообменника с помощью трубопровода, в котором находится насос для богатого раствора; слив для супернатанта из седиментационного резервуара, содержащего наклонные пластины, соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода; выход резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора соединен с распылительным трубопроводом яруса распыления в абсорбционной колонне с помощью трубопровода, в котором находится насос для циркулирующего абсорбционного раствора;
выход для первой среды второго теплообменника соединен со входом для первой среды первого теплообменника с помощью трубопровода; выход для первой среды первого теплообменника соединен со входом, расположенным в верхней части регенерационной колонны, с помощью трубопровода; выход для газа, расположенный вверху второго теплообменника, соединен с трубопроводом, связывающим первый теплообменник и охладитель; выход для газа, расположенный в верхней части регенерационной колонны, соединен со входом для второй среды первого теплообменника с помощью трубопровода; выход для второй среды первого теплообменника соединен со входом охладителя с помощью трубопровода; выход из охладителя соединен со входом газожидкостного сепаратора с помощью трубопровода; выход для жидкости, расположенный в нижней части регенерационной колонны, соединен со входом для второй среды второго теплообменника с помощью трубопровода, в котором находится насос для бедного раствора; выход второй среды из второго теплообменника соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода, в котором находится фильтр; слив для конденсата из газожидкостного сепаратора соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода; резервуар хранения раствора для хранения водного раствора композитного абсорбента соединен со входом резервуара для хранения циркулирующего абсорбционного раствора с помощью трубопровода, в котором находится насос для раствора.

Недостатками известной установки являются ее высокая сложность и энергозатратность.

Известна установка для утилизации углекислого газа в животноводческом помещении (патент РФ № 2567211, 2015 г.), которая содержит компрессор для закачивания газа, блок очистки, систему трубопроводов, емкость для хранения газа, воздухозаборники, установленные в нижней части животноводческого помещения, вентилятор, соединенный системой трубопроводов с воздухозаборниками, накопительную емкость для загрязненного воздуха с обратным клапаном для предотвращения выхода загрязненного воздуха из накопительной емкости, компрессор для сжатия загрязненного воздуха, ресивер для накопления загрязненного воздуха, соединенный трубопроводом с компрессором, ресивер для накопления газа, соединенный с блоком очистки. При этом блок очистки выполнен в виде мембранного фильтрационного блока с мембранным картриджем, обеспечивающим отделение углекислого газа и очистку воздуха, состоящим из пористого полимерного волокна с газоразделительным слоем. Емкость для хранения газа выполнена в виде баллонов для последующего использования в качестве консерванта.

Недостатком известной установки является не высокая степень утилизация углекислого газа и ограниченная область ее применения.

Известно устройство (патент РФ № 2444387, 2012 г.), включающее корпус, имеющий камеру, содержащую слой поглотителя углекислого газа, очищающего воздух, проходящий через слой поглотителя от углекислого газа. Устройство включает в себя нагнетающий элемент, приводимый в действие без применения электричества, который втягивает воздух в очиститель, пропуская воздух через слой поглотителя. Нагнетающий элемент содержит двигатель и распределитель. Распределитель сообщается по текучей среде с двигателем. Для приведения в действие двигателя через него подается текучая среда.

Недостатком известного устройства является необходимость постоянной смены и утилизации поглотителя углекислого газа.

Известно устройство (заявка Великобритании № 2341615, 2000 г.), содержащее горизонтально расположенный цилиндрический корпус, с установленными в нем электродами, в которых выполнены верхние газоотводящие и нижние соосные отверстия, диэлектрические прокладки, размещенные между электродами с образованием ряда межэлектродных промежутков, верхнюю и пропущенную через нижние отверстия в электродах, нижнюю перфорированные трубы для подачи исходного электролита и отвода продуктов электролиза, газоотводящий патрубок, блок электропитания и узел крепления.

Недостатками известного устройства являются невозможность утилизации диоксида углерода в газообразном состоянии и невысокая степень утилизации его в растворенном виде.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для утилизации углекислого газа (прототип) (патент JP № 2016191141, 2016 г.), содержащее рабочий корпус, в котором вертикально установлены электроды, блок электрического питания, систему растворения углекислого газа в воде, соединенную с системой подачи исходного электролита в рабочий корпус и систему отвода продуктов электролиза. Электропитание подключено ко всем электродам, при этом катод и анод чередуются друг с другом.

Недостатками известного устройства являются невысокая степень утилизация растворенного в воде углекислого газа. Это связано с тем, что при электролизе электролит нагревается и растворенный в нем углекислый газ переходит из растворенного в газообразное состояние и выходит их раствора. Часть СО2 находится в растворе в виде угольной кислоты (Н2СО3-), которая не стабильна и при нагревании распадается на воду и углекислый газ, который также улетучивается из раствора. Следовательно, в прототипе значительная часть углекислого газа выделяется из газированной воды и не утилизируется, что снижает экономическую эффективность работы устройства. Кроме того, известное устройство требует для работы большого расхода воды, что также существенно снижает экономическую эффективность его работы.

Задача, на решение которой направлено изобретение устройства заключается в повышении эффективности работы устройства. Поставленная задача решается следующим образом. Предложенное устройство содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, предусматривающую ее деаэрацию, умягчение, охлаждение при избыточном давлении. После чего подготовленная вода поступает в рабочий корпус, где происходит растворение подаваемого в него углекислого газа и одновременная его утилизацией из раствора в процессе электролиза. Для повышения степени растворения углекислого газа и замедления процесса выхода газа из растворенного в газообразное состояние раствор в процессе электролиза охлаждает система охлаждения. Выделяющиеся в процессе электролиза газы поднимаются в верхнюю часть корпуса, где собираются системой сбора газообразных продуктов электролиза и направляются в систему выделения из них углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус для полной утилизации по замкнутому циклу. Это повышает степень утилизации углекислого газа в предложенном устройстве по сравнению с прототипом. Аналогичным образом, система отвода воды с твердыми продуктами электролиза направляет ее в систему очистки и возврата в систему ее повторной подготовки по циклической схеме, добавляя в случае необходимости небольшое количество воды, потерянной в процессе утилизации углекислого газа. Это существенно снижает объем расходуемой воды при утилизации углекислого газа и повышает эффективность работы устройства.

Технический результат, заключается в повышении степени утилизации углекислого газа и снижении объема используемой при этом воды. Он достигается за счет того, что устройство содержит рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания подключенный ко всем электродам, при этом анод и катод чередуются друг с другом, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза, систему подготовки воды для растворения углекислого газа соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус; система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и совмещена с системой электролиза, устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус; система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа; при этом системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода их него газообразный продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно а системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков является существенной и необходимой для достижения поставленной цели.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит рабочий корпус 1, вертикально установленные электроды 2, блок электрического питания 3, подключенный ко всем электродам, систему подготовки воды 4 для растворения углекислого газа, систему растворения углекислого газа в воде размещенную внутри рабочего корпуса 1, включающую системы подачи в рабочий корпус воды 5, углекислого газа 6 и охлаждения воды 7; системы отвода газообразных продуктов электролиза 8, выделения из них не утилизированного углекислого газа 9, его возврата 10, соединенную с системой подачи углекислого газа 6; системы отвода воды с твердыми продуктами электролиза 11, очистки от них воды и ее возврата 12, соединенную с системой подготовки воды для растворения углекислого газа 4.

Работа устройства для утилизации углекислого газа заключается в следующем.

Вода подготовленная в системе подготовки 4 для эффективного растворения в ней углекислого газа (деаэрированная, умягченная, охлажденная и находящаяся в состоянии избыточного давления) закачивается сверху в рабочий корпус 1 системой подачи воды 5 в пространства между размещенными в нем электродами 2, подключенными к блоку питания 3. Снизу в рабочий корпус 1 закачивается углекислый газ системой его подачи 6, в результате чего происходит растворение углекислого газа в воде при одновременной его утилизации из раствора в процессе электролиза. Для повышения степени растворения углекислого газа и замедления его выхода из растворенного состояния в газообразное в процессе электролиза рабочий раствор охлаждается системой охлаждения 7. Выделяющиеся в процессе электролиза газы (кислород и водород) и не утилизированный углекислый газ поднимаются в верхнюю часть рабочего корпуса 1, где собираются системой сбора газообразных продуктов электролиза 8, соединенной с системой отделения неутилизированного углекислого газа 9. После чего отделенный углекислый газ направляется в систему его возврата 10, соединенную с системой подачи углекислого газа 6 в рабочий корпус 1 для полной утилизации по замкнутому циклу. Аналогичным образом, система отвода воды с твердыми продуктами электролиза 11, расположенная в нижней части корпуса 1 направляет ее в систему очистки и возврата 12, которая переправляет очищенную воду для повторной подготовки для растворения углекислого газа 4 по замкнутому циклу.

Таким образом, представленное изобретение позволяет повысить степень утилизации углекислого газа, снизить объем используемой при этом воды и тем самым повысить эффективность работы устройства.

Устройство для утилизации углекислого газа, содержащее рабочий корпус, вертикально установленные электроды, блок электрического питания, подключенный ко всем электродам, при этом анод и катод чередуются друг с другом, систему растворения углекислого газа в воде, систему подачи воды в рабочий корпус, систему отвода продуктов электролиза, отличающееся тем, что оно содержит систему подготовки воды для растворения углекислого газа, соединенную с системой ее подачи в рабочий корпус, система растворения углекислого газа в воде размещена внутри рабочего корпуса и объединена с системой электролиза, устройство имеет системы охлаждения воды внутри рабочего корпуса, подачи в него углекислого газа, отвода газообразных продуктов электролиза, соединенную с системой выделения из них неутилизированного углекислого газа, соединенную с системой его подачи в рабочий корпус; система отвода из рабочего корпуса воды с твердыми продуктами электролиза соединена с системой ее очистки, соединенной с системой подготовки воды для растворения углекислого газа; при этом системы подачи углекислого газа в рабочий корпус и отвода из него газообразных продуктов электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в нижней и верхней частях электродов соответственно, а системы подачи воды в рабочий корпус и отвода из него воды с твердыми продуктами электролиза выполнены в виде перфорированной трубы, пропущенной через отверстия в верхней и нижней частях электродов соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению наноразмерных упорядоченных частиц кремния при электролизе расплавленных солей, который может быть использован для изготовления анодов на основе кремния при создании новых безопасных литий-ионных аккумуляторов с улучшенными энергетическими характеристиками. Способ включает электролиз расплава KCl с кремнийсодержащей добавкой K2SiF6 при температуре 790-800°C.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты включает мембранный электролиз водных растворов Li2SO4, LiCl, Li2CO3 или их смесей.

Изобретение относится к устройству для электролиза воды в арктической зоне, содержащему твердополимерный электролизер с пневматически изолированными полостями для водорода и кислорода, подключенный к блоку питания и управления, а также к системе водоснабжения с запасом деионизированной воды, включающей газоотделители водорода и кислорода, соединенные с соответствующими полостями электролизера своими входными и выходными гидромагистралями и снабженные пневмомагистралями с запорными элементами.

Изобретение относится к устройству для получения продуктов электролиза из раствора хлорида щелочного металла, содержащему электрохимический реактор (1), состоящий из одной или более модульных электрохимических ячеек, которые гидравлически соединены параллельно, при этом анодная камера (5) и катодная камера (14) указанного реактора (1) разделены с помощью пористой керамической диафрагмы (4), расположенной коаксиально между электродами (2, 3) электрохимических ячеек, входное отверстие в анодную камеру (5) соединено с устройством для подачи солевого раствора (9) под давлением, выходное отверстие соединено с устройством (10) для стабилизации заданного избыточного давления в анодной камере (5), которая соединена с устройством (13) для смешивания газообразных продуктов анодной электрохимической реакции с потоком пресной воды, при этом указанная катодная камера (14) электрохимического реактора (1) представляет собой компонент католитного контура, который дополнительно содержит емкостный сепаратор (18) для отделения водорода от католита, устройство для слива избыточного количества католита из приемного контейнера сепаратора (18) и теплообменник (15) для охлаждения циркулирующего католита, при этом предложенное устройство содержит дозирующий насос (20) для добавления католита в раствор окислителя с целью регулирования его значения рН.

Изобретение относится к электролизной ячейке, содержащей анодную камеру (22) и катодную камеру (21), отделенные друг от друга ионообменной мембраной (23), причем электролизная ячейка (10) имеет анод (14), газодиффузионный электрод (24) и катодный распределитель (13) тока, причем анод (14), ионообменная мембрана (23), газодиффузионный электрод (24) и катодный распределитель (13) тока расположены в указанной последовательности соответственно в прямом контакте, соприкасаясь друг с другом, и причем на другой стороне анода (14) и/или на другой стороне катодного распределителя (13) тока расположены пружинящие удерживающие элементы (30, 40), оказывающие давление прижима на анод (14) и/или на катодный распределитель (13) тока.

Изобретение может быть использовано при получении материала для положительных электродов литий-ионных батарей. Способ получения раствора, содержащего серную кислоту и растворенный никель или кобальт, включает стадию подачи электролита, на которой подают раствор, содержащий серную кислоту и хлорид-ионы, в качестве исходного электролита в электролизер 10, внутреннее пространство которого разделено диафрагмой 12 на анодную камеру 21 и катодную камеру 22.
Изобретение относится к коррозионно-устойчивому электроду Re-Ni-P для электрохимического получения водорода на основе сплава Re-Ni, содержащего 80÷85 ат. % Re, 10÷15 ат.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к водородонакопительному компоненту энергоблока, который обеспечивает безопасное и надежное хранение водорода, используемого для выработки электричества, и может быть использовано для снабжения электроэнергией удаленных объектов. Повышение безопасности хранения водорода и, соответственно, работы энергоблока является техническим результатом изобретения.

Изобретение относится к способу получения элементарной серы. В способе осуществляют взаимодействие водного раствора, содержащего бисульфид с окисленными сульфид-окисляющими бактериями в анаэробных условиях, в которых получают элементарную серу и восстановленные сульфид-окисляющие бактерии.

Изобретение относится к диафрагмальному электролизёру, содержащему корпус, катод и анод, разделенные между собой пористой диафрагмой, соединенные с источником напряжения. Электролизер характеризуется тем, что корпус выполнен в виде цилиндра; катод выполнен в виде пластины из нержавеющей стали и установлен вдоль внутренней стенки корпуса; анод размещен в центре цилиндрической ёмкости меньшего диаметра, коаксиально установленной внутри корпуса, на боковой стенке ёмкости выполнены отверстия, а вдоль поверхности помещена ткань, выполняющая функцию пористой диафрагмы; корпус и ёмкость выполнены из материала коррозионностойкого к шестивалентному хрому.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ для улавливания и использования СО2 и система для осуществления заявленного способа.
Наверх