Регенерируемые поглотители диоксида углерода на основе оксида кальция и карбонатов щелочных металлов

• Автор: Шаронов, Василий Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Список принятых в тексте обозначений
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Основные методы удаления СОг
1.1.1. Абсорбционные методы удаления СОг
1.1.2. Адсорбционные методы удаления С Ог
1.2. Промышленно используемые адсорбенты
1.2.1. Цеолиты
1.2.2. Пористые угли
1.2.3. Нерегенерируемые химические поглотители
1.2.4. Регенерируемые химические поглотители
1.2.5. Высокотемпературные регенерируемые поглотители
■ 1.3. Практически важные процессы удаления С02
1.3.1. Концентрирование СО2 для его дальнейшего использования
1.3.2. Получение водорода, свободного от СОг
1.3.3. Удаление СОг в системах жизнеобеспечения
1.3.4. Удаление СОг из воздуха в системах криогенного разделения
1.3.5. Приготовление защитных атмосфер
1.4. Разрабатываемые в настоящее время промышленные процессы
1.4.1. Концентрирование СОг с целью уменьшения выброса парниковых газов
1.4.2. Получение чистого водорода и воздуха для питания щелочных топливных 36 элементов
1.4.3. Сдвиг равновесия в реакции паровой конверсии
Заключение
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез и исследование поглотителей «карбонат калия в пористой матрице»
2.1.1. Использованные вещества
2.1.2. Приготовление образцов
2.1.3. Модифицирование поверхности у-оксида алюминия

2.1.4. Определение динамической емкости
2.1.5. Изучение кинетики сорбции
2.1.6. Регенерация образцов
2.2. Синтез и исследование поглотителей «оксид кальция, промотированный 47 карбонатами щелочных металлов»
2.2.1. Использованные вещества
2.2.2. Приготовление образцов
2.2.3. Определение динамической емкости
2.2.4. Изучение термодинамики разложения промотированного карбоната кальция
2.3. Физические методы исследования
2.3.1. Рентгенофазовый анализ
2.3.2. ИК-спектроскопия in situ
2.3.3. Дифференцирующее растворение
2.3.4. Исследование удельной поверхности и объема пор
2.3.5. Адсорбционно-калориметрические измерения
2.4. Моделирование выходных кривых проскока
ГЛАВА 3. СВОЙСТВА ПОГЛОТИТЕЛЕЙ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
«КАРБОНАТ КАЛИЯ В ПОРИСТОЙ МАТРИЦЕ»
3.1. Динамика поглощения диоксида углерода в проточном адсорбере
3.1.1. Влияние природы матрицы
3.1.2. Определение динамической емкости поглотителей
3.2. Влияние условий приготовления поглотителей «карбонат калия в оксиде 58 алюминия» на их динамическую емкость
3.2.1. Влияние содержания карбоната калия 5
3.2.2. Влияние температуры прокаливания и содержания воды в сорбенте
3.3. Механизм поглощения диоксида углерода 6
3.3.1. Тепловой эффект поглощения СО2 и НгО карбонатом калия в порах оксида 65 алюминия
3.3.2. Фазовые изменения сорбента в процессе поглощения СОг
, 3.3.3. Механизм поглощения СОг по данным ИК-спектроскопии
3.4. Регенерация поглотителей «карбонат калия в оксиде алюминия»
3.4.1. Регенерация поглотителя паром
3.4.2. Модифицирование поверхности у-оксида алюминия

3.4.3, Безнагревная регенерация поглотителей
3.5. Изучение кинетики сорбции С02
3.5.1. Зависимость емкости от концентрации С02
3.5.2. Определение порядка по диоксиду углерода
3.5.3. Определение констант скорости сорбции
3.5.4. Влияние влажности газа
3.5.5. Исследование кинетики сорбции С02 методом «слоя нулевой длины»
3.5.6. Моделирование выходных кривых проточного адсорбера с неподвижным 100 слоем
3.6. Анализ возможных приложений поглотителей «карбонат калия в оксиде 103 алюминия»
3.6.1. Сравнение с традиционными адсорбентами (цеолиты)
3.6.2. Удаление С02 из воздуха
3.6.3. Выделение и концентрирование С02
Заключение
ГЛАВА 4. СВОЙСТВА ПОГЛОТИТЕЛЕЙ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
«ОКСИД КАЛЬЦИЯ, ПРОМОТИРОВАННЫЙ КАРБОНАТАМИ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ»
4.1. Влияние промотирующих добавок на термодинамику разложения карбоната 110 кальция
4.2. Влияние промотирующих добавок на кинетику и стабильность поглотителей 113 на основе оксида кальция
4.3. Влияние расплава карбонатов щелочных металлов на динамическую емкость 119 поглотителя на основе оксида кальция
4.4. Гранулирование поглотителя
4.5. Сдвиг равновесия в реакции паровой конверсии метана
4.5.1 Совместная загрузка сорбента и катализатора
4.5.1 Раздельная загрузка сорбента и катализатора
Заключение
ВЫВОДЫ
Благодарности
ЛИТЕРАТУРА

установке ASAP-2400 (Micromeretics) по стандартной методике Лаборатории исследования текстуры катализаторов ИК СО РАН. Типичная навеска исследуемого образца составляла 400-500 мг. Перед началом исследования образцы тренировали при 150-200°С в вакууме.
2.3.5. Адсорбционно-калориметрические измерения
Измерения тепловых эффектов сорбции проводили на микрокалориметре Тиана-Кальве типа HT производства фирмы «Сетарам». Гранулы исследуемого образца помещали в ампулу на подложке из молотого кварцевого стекла, отмытого от примесей азотной кислотой, дистиллированной водой и прокаленного на воздухе при 450°С. Ввод порций жидкой воды и газообразного СО2 производили раздельно через устройство ввода, разработанное Ю.Д. Панкратьевым. Давление паров воды и герметичность установки контролировали манометрической лампой ЛТ-2. Максимальная погрешность измерений теплот сорбции не превышала во всех случаях 3-4%.
2.4. Моделирование выходных кривых проскока
Для численного моделирования выходных кривых проскока использовали программу MATLAB 5.1, установленную на компьютере Pentium II 333 MHz, 128 Мб ОЗУ. Построение модели проводили с использованием пакета Simulink.
MATLAB - это высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисление, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Слово MATLAB означает матричная лаборатория (matrix laboratory). MATLAB был специально написан для обеспечения легкого доступа к LINPACK и EISPACK, которые представляют собой современные программные средства для матричных вычислений. Simulink, сопутствующая MATLAB программа, - это интерактивная система для моделирования нелинейных динамических систем. Она представляет собой среду, управляемую мышью, которая позволяет моделировать процесс путем перемещения блоков диаграмм на экране и манипуляцией с ними [139].
Для моделирования проточного адсорбера с неподвижным слоем мы представляли его в виде 100 последовательно соединенных блоков - безградиентных адсорберов, емкость каждого из которых составляла 1/100 от полной емкости слоя. Схема модели приведена на Рис. И.
Концентрацию на входе в первый блок 8.93x1 O'4 моль/л задавали константой «Constant» (1). Концентрация на входе в каждый последующий блок равнялась концентрации на выходе