Удаление диоксида углерода из воздуха - RU2007132880A

Реферат

1. Устройство для поглощения или добавления газообразных компонентов из потока газа или в него, которое включает один или несколько пенистых элементов, изготовленных из пен с открытыми порами, смачиваемых жидким сорбентом, где пенистые элементы включают в себя открытые проходы и/или множество пенистых элементов располагается в отдалении друг от друга, образуя открытые проходы для газа, текущего через них или вокруг, вследствие чего жидкий сорбент на пене может взаимодействовать с газом, либо поглощая газовые компоненты, либо выделяя летучие компоненты в поток газа, пока поток газа проходит через упомянутые проходы.

2. Устройство по п.1, отличающееся одним или несколькими из следующих признаков:

(а) дополнительно включающее конструктивную опору для удерживания пенистых элементов на месте, где конструктивная опора является внешней или внутренней по отношению к пенистым элементам;

(b) где пенистые элементы предварительно смачиваются жидким сорбентом перед использованием;

(с) дополнительно включающее жидкостный манипулятор для периодического наливания жидкого сорбента поверх пены, чтобы замещать истощенный жидкий сорбент свежим жидким сорбентом и для сбора истощенного жидкого сорбента, вытекающего из пены;

(d) дополнительно включающее жидкостный манипулятор для непрерывного добавления жидкого сорбента к пене и для сбора истощенного жидкого сорбента, вытекающего из пены;

(е) где пена сформирована так, чтобы оптимизировать поглощение и сток жидкого сорбента посредством наливания потока через воронку;

(f) где макроскопические поверхности пены, не используемые для газового контакта, запечатаны, по меньшей мере, частично, и, возможно, где поверхности пены, не используемые для газового контакта, обрушены, чтобы закрыть открытые поры и тем самым создать непроницаемые защитные поверхности, или покрыты, по меньшей мере частично, непроницаемым для жидкого сорбента материалом, и где покрытие предпочтительно содержит пленку или образованное in situ покрытие;

(g) где проходы сквозь пену расположены таким образом, чтобы позволять газу течь по прямой линии, так что поток газа сохраняет по существу ламинарное течение с минимальным сопротивлением потоку; и

(h) где пена содержит пену с отрытыми порами, смачиваемыми водой, предпочтительно цветочную удерживающую пену.

3. Установка для поглощения газообразных примесей из потока газа, включающая два или более устройств по п.1 или 2, упакованных так, что жидкость может проходить из одного устройства в следующее.

4. Установка по п.3, в которой поток жидкости, вытекающий из одного устройства, вводится в качестве входной жидкости в другое устройство.

5. Способ захвата диоксида углерода из воздуха, включающий обеспечение пенистого материала с открытыми порами, смачиваемого сорбентом, и прохождение потока воздуха в контакте со смачиваемыми областями упомянутой пены.

6. Способ по п.5, отличающийся одним или несколькими из следующих признаков:

(а) в котором пену смачивают сорбентом до использования;

(b) включающий стадию периодического освежения пены сорбентом;

(с) включающий стадию разрушения пены и возврата из нее жидкого сорбента;

(d) в котором сорбент содержит щелочной раствор, предпочтительно жидкий раствор гидроксида натрия, гидроксида калия или гидроксида кальция;

(е) в котором сорбент содержит твердую щелочь, пропитанную внутри пены во время изготовления; и

(f) включающий стадию добавления поверхностно активных веществ к сорбенту для установки удерживания жидкости в пене.

7. Способ усиления контакта между следовым газом в потоке газа и жидким или твердым сорбентом, включающий создание покрытых сорбентом поверхностей в пене с открытыми и/или сетчатыми порами и течение потока газа вдоль маршрутов с низким сопротивлением, пересекающих пену, где пористая пена заполнена преимущественно газом, и где, по меньшей мере, часть газовых объемов внутри пор пены взаимосвязаны друг с другом и связаны с газовым потоком в каналах, проходящих сквозь пену.

8. Способ по п.7, отличающийся одним или несколькими из следующих признаков:

(а) в котором сорбент содержит жидкость, которая удерживается в порах пены либо в виде покрытия пены, либо в виде жидких капель, удерживаемых в структуре пены;

(b) включающий стадию введения жидкой суспензии частиц твердого сорбента в пену и стока или испарения упомянутой жидкости, по меньшей мере, частично, посредством чего твердые частицы остаются в упомянутой пене;

(с) в котором поток газа течет через проточные каналы, образованные в пене, где проточные каналы преимущественно являются цилиндрическими или имеют стенки сложной формы, создающие сложные потоки для снижения толщины граничного слоя между упомянутым потоком и стенками упомянутых проточных каналов;

(d) включающий стадию варьирования потока несущего газа в пене, чтобы усиливать транспорт поглощаемого газа в структуру пены;

(е) в котором пена содержит гидрофобный материал;

(f) в котором пена содержит гидрофильный материал;

(g) в котором пена содержит и гидрофобные, и гидрофильные компоненты;

(h) в котором сорбент содержит частицы, прилипающие к структуре пены;

(i) в котором сорбент содержит твердые частицы, фиксированные в матрице пены;

(j) в котором сорбент содержит комбинацию гидрофильных и гидрофобных частиц и, возможно, где

(i) частицы возможно намываются в пену в виде суспензии или захватываются in situ в процессе образования пены;

(ii) где пена предпочтительно имеет размер пор от 0,1 до 1 мм; и/или

(iii) где пена возможно погружена в поглощающую жидкость, включая стадию вращения пены в контакте с поглощающей жидкостью в резервуаре, посредством чего пена смачивается, после чего избыток жидкости стекает из структуры пены под действием гравитации, где предпочтительно пена включает в себя каналы, которые распространяются в целом параллельно оси вращения, и возможно включающий стадию добавления свежей поглощающей жидкости в резервуар;

(k) в котором пена содержит упруго деформируемую пену, и включающий стадию выдавливания поглощающей жидкости из матрицы пены путем сжатия пены и, возможно, где пена,

(i) возможно сжимается между одним или несколькими вращающимися цилиндрами или пластинами, или комбинацией вращающихся цилиндров и пластин, где вращающиеся цилиндры предпочтительно имеют структурированные поверхности, более предпочтительно, гребни, бегущие параллельно оси цилиндра или в направлении окружности, или углубления и выступы различной формы, или

(ii) вращающиеся цилиндры движутся относительно пены, которая расположена неподвижно, или

(iii) пена движется относительно вращающихся цилиндров, которые расположены неподвижно; или

(iv) включающий стадию регулирования расстояния между вращающимися цилиндрами или пластинами и пеной, чтобы регулировать выдавливание жидкости из пены или распределение жидкости в пене, предпочтительно включающий стадию регулирования расстояния между вращающимися цилиндрами, чтобы попеременно выдавливать и распределять свежий сорбент, где свежий сорбент подается либо вблизи верхней части пены, либо впереди движущихся вращающихся цилиндров между стадиями выдавливания жидкости и распределения жидкости, где вращающиеся цилиндры предпочтительно движутся вниз относительно пены на стадии извлечения жидкости и вверх относительно пены на стадии распределения жидкости, или пена движется вверх относительно вращающихся цилиндров на стадии извлечения жидкости и вниз относительно вращающихся цилиндров на стадии распределения жидкости, и предпочтительно включающий стадию возврата вращающихся цилиндров в их верхнее положение без существенного сжатия пены после упомянутой стадии распределения жидкости; и/или

(v) в котором непрерывная петля из пены удерживается между противоположными вращающимися цилиндрами, и в котором один конец этой петли погружен в ванну с жидким сорбентом и петля пены перемещается вращающимися цилиндрами так, чтобы смачиваться свежим сорбентом из ванны, пока истощенный сорбент удаляется из пены; и

(l) возможно включающий стадию добавления поверхностно-активных веществ к сорбенту, чтобы подстраивать удерживание жидкости в пене.

9. Устройство для усиления контакта между следовым газом в потоке газа и жидким или твердым сорбентом, включающее пену с открытыми и/или сетчатыми порами, имеющую проточные каналы, которые велики относительно размера пор, для направления потока газа вдоль путей с низким сопротивлением сквозь пену, и где пена с открытыми порами преимущественно заполнена газом, и где, по меньшей мере, часть газовых объемов внутри пены взаимосвязаны друг с другом и соединяются с потоком газа в каналах, и сорбент для выбранного газа либо покрывает пену, либо образует жидкие капли, удерживаемые внутри пены.

10. Устройство по п.9, отличающееся одним или несколькими из следующих признаков:

(а) в котором сорбент содержит суспензию твердых частиц сорбента, смачивающую пену;

(b) в котором сорбент содержит твердые частицы сорбента, высушенные на пене;

(с) в котором пена пересекается прямыми каналами, которые предпочтительно являются цилиндрическими;

(d) в котором каналы имеют стенки сложной формы, создающие сложные потоки для уменьшения толщины граничного слоя между пеной и каналами;

(е) в котором пена содержит гидрофобный материал, гидрофильный материал или и гидрофильный, и гидрофобный материалы;

(f) в котором частицы сорбента прилеплены к пористой структуре пены или зафиксированы в ней;

(g) в котором растворитель содержит частицы с противоположной воде смачиваемостью;

(h) в котором сорбент намывают в пену в виде суспензии;

(i) в котором сорбент захватывается in situ в процессе образования пены;

(j) в котором размер пор составляет от 0,1 до 1 мм;

(k) дополнительно включающее движущий механизм для вращения пенной структуры, частично опущенной в источник поглощающей жидкости, где пена предпочтительно включает каналы, бегущие поперек оси вращения;

(l) в котором пена содержит упруго деформируемую пену и, возможно, дополнительно содержащее один или несколько вращающихся цилиндров или пластин для избирательного сжатия пены, чтобы извлекать избыточный сорбент из пены или распределять сорбент внутри пены, и возможно, где:

(i) вращающиеся цилиндры предпочтительно имеют структурированные поверхности, более предпочтительно гребни, бегущие параллельно оси цилиндра или в направлении окружности или углубления и выступы различной формы;

(ii) вращающиеся цилиндры расположены неподвижно, а пена движется взад и вперед между вращающимися цилиндрами;

(iii) пена расположена неподвижно, а вращающиеся цилиндры движутся относительно пены;

(iv) расстояние между вращающимися цилиндрами или пластинами приспосабливают, чтобы регулировать выделение жидкости или распределение жидкости в пене;

(v) дополнительно содержащее устройство для подачи свежего сорбента либо вблизи верхней части пены, либо впереди движущихся вращающихся цилиндров; и/или

(vi) устройство включает непрерывную петлю из пены, натянутую поверх двух противоположных вращающихся цилиндров, и где один конец этой петли погружен в источник жидкого сорбента.