Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

Изобретение относится к химической, нефтехимической, металлургической отраслям промышленности и сельскому хозяйству для создания регенерируемых поглотителей диоксида углерода из влажной атмосферы в герметичных объемах при хранении продукции растениеводства и животноводства.

Известен способ очистки газов от диоксида углерода, основанный на пропускании газа через жидкий поглотитель, содержащий щелочные компоненты, например гидроксид кальция (Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Учебник для студентов технических и технологических специальностей. 3-е изд. перераб. и доп. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000. - 800 с., ил., ISBN 5-89552-013-8).

Основной недостаток указанного способа - это использование вредных концентрированных растворов щелочей, возможность образования твердых осадков, использование технически сложной аппаратуры для проведения процесса сорбции, высокие энергозатраты на проведение десорбционных процессов.

Известен также способ очистки газов от диоксида углерода, включающий контактирование газов с адсорбентом на основе каолина и продукта модификации каолина γ-FeO(ОН) или σ-FeO(OH) при его содержании в продукте 50-60 мас. %, который имеет плотность 3,8-5,0 г/см³ (Патент RU 2042400, В01D 53/02 1995 г.) - прототип.

Недостатком данного адсорбента является недостаточная степень очистки газов от диоксида углерода, что отрицательно влияет на окружающую среду, сложность получения адсорбента, длительное время при приготовлении, использование дорогостоящих моногидратов оксида железа (III).

Задачей предлагаемого изобретения является снижение отрицательного воздействия производств на приземные слои атмосферы и понижение эмиссии парниковых газов.

Технический результат изобретения - увеличение степени очистки газов от диоксида углерода при одновременном снижении времени, энерго- и трудозатрат на приготовление адсорбента за счет использования в качестве модификатора продукта - льняной костры, получаемой из отходов льноперерабатывающей промышленности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки газов от диоксида углерода, включающем контактирование газов с адсорбентом на основе каолина и продукта его модификации, в качестве продукта модификации каолина используют компонент, получаемый при термическом разложении в воздушной атмосфере льняной костры (отхода льноперерабатывающей промышленности) при температуре 600-650°С продолжительностью 40-50 минут.

Температурный режим и временной режим являются оптимальными для достижения поставленной задачи, за их пределами повышаются энерго- и трудозатраты, снижается эффективность очистки.

Примеры конкретного выполнения способа

Пример 1 (по прототипу)

Адсорбент получают путем взаимодействия 0,15 М раствора сульфата железа (II) и каолина при массовом соотношении каолина и раствора 1:10, термообработки полученной суспензии при температуре 90°С в течение 1,5 ч с последующим добавлением металлического железа при массовом соотношении железа и раствора 1:10 и окислением железа воздухом, пропускаемым через раствор со скоростью 10 л/мин в течение 15 ч. Продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат в атмосфере сухого азота. Адсорбент содержит 50 мас. % каолина и 50 мас. % моногидрата оксида железа (III) - σ-FeO(OH) и имеет плотность 3,8 г/см³.

Адсорбент в количестве 1 г помещают в герметичную испытательную ячейку, заполненную воздухом и диоксидом углерода. Относительная влажность очищаемого воздуха составляет 90%. По изменению давления в ячейке судят о поглощении диоксида углерода. Поглощение проводят до прекращения поглощения диоксида углерода адсорбентом. Парциальное давление диоксида углерода в исходной смеси составляет 5,33*10³ Па. Адсорбционная емкость составляет 280 мг CO₂/г адсорбента, степень очистки газов от диоксида углерода 38,3%.

Пример 2

Адсорбент готовят путем взаимодействия влажного каолина с продуктом, получаемым при термическом разложении льняной костры (отход переработки льняной соломы после выделения льняного волокна в льноперерабатывающей промышленности), температура термического разложения 600°С, время термического разложения 40 минут. Адсорбент охлаждают до комнатной температуры. Адсорбент содержит 50 мас. % каолина и 50 мас. % продукта разложения льняной костры.

Адсорбент в количестве 1 г помещают в герметичную испытательную ячейку, заполненную воздухом и диоксидом углерода. Относительная влажность очищаемого воздуха составляет 90%. По изменению давления в ячейке судят о поглощении диоксида углерода. Поглощение проводят до прекращения поглощения диоксида углерода адсорбентом. Парциальное давление диоксида углерода в исходной смеси составляет 5,33*10³ Па. Адсорбционная емкость составляет 340 мг СO₂/г адсорбента, степень очистки газов от диоксида углерода 46,5%.

Пример 3

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что адсорбент содержит 40 мас. % каолина и 60 мас. % продукта разложения льняной костры. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 4

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что адсорбент содержит 60 мас. % каолина и 40 мас. % продукта разложения льняной костры. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 5

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что адсорбент содержит 30 мас. % каолина и 70 мас. % продукта разложения льняной костры. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 6

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что адсорбент содержит 70 мас. % каолина и 30 мас. % продукта разложения льняной костры. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 7

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что температура термического разложения составляет 650°С. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 8

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что температура термического разложения составляет 550°С. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 9

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что температура термического разложения составляет 700°С. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 10

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что время термического разложения составляет 50 мин. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Пример 11

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что время термического разложения составляет 30 мин. Данные, характеризующие процесс очистки представлены в таблице.

Пример 12.

Аналогичен примеру 2 за исключением того, что время термического разложения составляет 60 мин. Данные, характеризующие процесс очистки, представлены в таблице.

Из представленных данных видно, что варианты, где используется температура разложения льняной костры 600-650°С и время термического разложения составляет 40-50 мин, являются оптимальными для достижения поставленной задачи.

Таким образом, проведенные испытания адсорбента подтверждают, что использование заявленного способа очистки газов от диоксида углерода позволяет повысить степень очистки газов от СО₂, снизить энерго-, трудозатраты на приготовление адсорбента за счет использования в качестве модифицирующей добавки к каолину продукта, получаемого из отходов льноперерабатывающей промышленности, снизить содержание СО₂ в атмосферных газах, тем самым осуществить понижение эмиссии парниковых газов и улучшить экологию.