Effect of sulfur dioxide on adsorption capacity of zeolite sorbents for carbon dioxide

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22320%2F22%3A43924224" target="_blank" >RIV/60461373:22320/22:43924224 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="http://paliva.vscht.cz/cz/archiv-clanku/detail/58" target="_blank" >http://paliva.vscht.cz/cz/archiv-clanku/detail/58</a>

DOI - Digital Object Identifier

<a href="http://dx.doi.org/10.35933/paliva.2022.04.01" target="_blank" >10.35933/paliva.2022.04.01</a>

Result language

čeština

Original language name

Vliv oxidu siřičitého na adsorpční kapacitu zeolitických sorbentů pro oxid uhličitý

Original language description

Článek diskutuje poměrně závažný problém omezující použití adsorpce pro odlučování CO2 ze spalin, jímž je paralelní sorpce oxidu siřičitého. Pro studium adsorpce za zvýšeného tlaku v širokém rozmezí teplot byla sestrojena aparatura se svislým vsádkovým adsorbérem a záznamem průnikových křivek CO2 infračer-veným analyzátorem. V článku jsou shrnuty výsledky experimentů prováděných se zeolitem klinoptilolitem, který reprezentoval přírodní sorbenty a molekulovým sítem 13X, jakožto zástupcem sorbentů syntetických. Byly porovnávány adsorpční kapacity dosahované při cyklicky opakovaných testech s modelovou plynnou směsí prostou SO2 a směsí téhož složení, ale obohacenou o nízký objemový zlomek SO2 (0,3 %). Adsorpce probíhala za teploty 20 °C při dvou přetlacích směsi s 13% objemovým zlomkem CO2, a to při 200 a 500 kPa. Každý dílčí experiment sestával z pěti adsorpčních a desorpčních cyklů, kdy desorpce byla založena na odtlakování následovaném zvýšením teploty na 120 °C v atmosféře N2. Při testech s plynnou směsí bez SO2 nedocházelo k žádným změnám kapacit. Vztaženo na navážku vzorku dosahoval vzorek 13X při přetlaku 500 kPa kapacitu 11,3 % a klinoptilolit 3,8 %. Testy v přítomnosti SO2 vedly v průběhu cyklů k setrvalému snižování rovnovážných kapacit, a to u obou vzorků a při obou tlacích. Při přetlaku 500 kPa se u vzorku 13X kapacita snížila až na 7,4 % a u vzorku klinoptilolitu na 2,5 %. Intenzivnější desorpce zahrnující termický a vakuový krok nevedla u vzorku 13X k žádnému zlepšení. Naproti tomu u klinoptilolitu byl efekt velmi dobrý a v pátém cyklu jeho kapacita dosáhla 3,4 %, tedy blízkých stavu bez kontaminace SO2. Testy s SO2 vyvolaly u vzorku 13X pokles specifického povrchu z 512 na 211 m2.g‒1, ale u klinoptilolitu došlo za stejných podmínek k jeho snížení jen z 29 na 28 m2.g‒1. Dle XRF nebylo možné ze vzorku 13X odstranit sorbovaný SO2 ani evakuací s následným ohřevem až na 200 °C. Metodou XRD bylo zjištěno, že SO2 zůstává v matrici, přestože nedochází k jeho přechodu do krystalické fáze. Studie ověřila, že syntetické molekulové síto 13X na rozdíl od přírodního klinoptilolitu není použitelné pro adsorpci CO2 z neodsířených spalin.

Czech name

Vliv oxidu siřičitého na adsorpční kapacitu zeolitických sorbentů pro oxid uhličitý

Czech description

Článek diskutuje poměrně závažný problém omezující použití adsorpce pro odlučování CO2 ze spalin, jímž je paralelní sorpce oxidu siřičitého. Pro studium adsorpce za zvýšeného tlaku v širokém rozmezí teplot byla sestrojena aparatura se svislým vsádkovým adsorbérem a záznamem průnikových křivek CO2 infračer-veným analyzátorem. V článku jsou shrnuty výsledky experimentů prováděných se zeolitem klinoptilolitem, který reprezentoval přírodní sorbenty a molekulovým sítem 13X, jakožto zástupcem sorbentů syntetických. Byly porovnávány adsorpční kapacity dosahované při cyklicky opakovaných testech s modelovou plynnou směsí prostou SO2 a směsí téhož složení, ale obohacenou o nízký objemový zlomek SO2 (0,3 %). Adsorpce probíhala za teploty 20 °C při dvou přetlacích směsi s 13% objemovým zlomkem CO2, a to při 200 a 500 kPa. Každý dílčí experiment sestával z pěti adsorpčních a desorpčních cyklů, kdy desorpce byla založena na odtlakování následovaném zvýšením teploty na 120 °C v atmosféře N2. Při testech s plynnou směsí bez SO2 nedocházelo k žádným změnám kapacit. Vztaženo na navážku vzorku dosahoval vzorek 13X při přetlaku 500 kPa kapacitu 11,3 % a klinoptilolit 3,8 %. Testy v přítomnosti SO2 vedly v průběhu cyklů k setrvalému snižování rovnovážných kapacit, a to u obou vzorků a při obou tlacích. Při přetlaku 500 kPa se u vzorku 13X kapacita snížila až na 7,4 % a u vzorku klinoptilolitu na 2,5 %. Intenzivnější desorpce zahrnující termický a vakuový krok nevedla u vzorku 13X k žádnému zlepšení. Naproti tomu u klinoptilolitu byl efekt velmi dobrý a v pátém cyklu jeho kapacita dosáhla 3,4 %, tedy blízkých stavu bez kontaminace SO2. Testy s SO2 vyvolaly u vzorku 13X pokles specifického povrchu z 512 na 211 m2.g‒1, ale u klinoptilolitu došlo za stejných podmínek k jeho snížení jen z 29 na 28 m2.g‒1. Dle XRF nebylo možné ze vzorku 13X odstranit sorbovaný SO2 ani evakuací s následným ohřevem až na 200 °C. Metodou XRD bylo zjištěno, že SO2 zůstává v matrici, přestože nedochází k jeho přechodu do krystalické fáze. Studie ověřila, že syntetické molekulové síto 13X na rozdíl od přírodního klinoptilolitu není použitelné pro adsorpci CO2 z neodsířených spalin.

Type

J_SC - Article in a specialist periodical, which is included in the SCOPUS database

CEP classification

—

OECD FORD branch

20704 - Energy and fuels

Project

<a href="/en/project/TK03030167" target="_blank" >TK03030167: Low-emission technologies of energy conversion of biomass and alternative fuels</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Paliva

ISSN

1804-2058

e-ISSN

—

Volume of the periodical

14

Issue of the periodical within the volume

4

Country of publishing house

CZ - CZECH REPUBLIC

Number of pages

11

Pages from-to

159-169

UT code for WoS article

—

EID of the result in the Scopus database

2-s2.0-85146463944