Vliv oxidu siřičitého na adsorpční kapacitu zeolitických sorbentů pro oxid uhličitý

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

<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>

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Vliv oxidu siřičitého na adsorpční kapacitu zeolitických sorbentů pro oxid uhličitý

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The article discusses a rather serious problem limit-ing the use of adsorption for the CO2 capture from flue gas, which is the parallel sorption of sulfur dioxide. An apparatus with a vertical batch adsorber was constructed to study adsorption under elevated pressure in a wide range of temperatures and evaluation of CO2 breakthrough curves with an infrared analyzer. The article summarizes the results of experiments conducted with zeolite clinoptilolite, which represented natural materials, and molecular sieve 13X as a representative of synthetic sorbents. Adsorption capacities achieved during cyclically repeated tests with a model gaseous mixture free of SO2 and a mixture of the same composition but enriched with a low volume fraction of SO2 (0.3%) were compared.Adsorption took place at a temperature of 20 °C and at two overpressures (200 and 500 kPa) of the gas with a 13% volume fraction of CO2. Each sub-experiment consisted of five adsorption and desorption cycles, where desorption was based on depressurization followed by temperature increase to 120 °C under nitro-gen atmosphere. There were no changes in capacities when tested with the gaseous mixture without SO2. Relative to the weight of the sample, the 13X sample at an overpressure of 500 kPa had a capacity of 11.3% and clinoptilolite 3.8%. Tests in the presence of SO2 led to a permanent reduction of the equilibrium capacities during the cycles, for the both samples and at both pressures. At the overpressure of 500 kPa, the capacity decreased to 7.4% for the 13X and to 2.5% for the clinoptilolite. A more intensive desorption involving a thermal and vacuum step did not lead to any improvement for the 13X sample. In contrast, the effect for clinoptilolite was very positive. Its capacity in the fifth cycle reached 3.4% close to the state without SO2 exposition.In the case when SO2 in the gas was accompanied with 40% relative humidity, vacuum desorption did not lead to positive results in any case. After five cycles, the capacity of 13X dropped to 3.2% and clinoptilolite to 1.4%. When moisture, SO2 and the presence of O2 (vol-ume fraction of 6%) in the model mixture were further combined, the capacity of 13X decreased to 1.4% and clinoptilolite to 0.4% after five cycles.Tests with SO2 (dry gas) caused a decrease in the specific surface area from 512 to 211 m2.g‒1 for the 13X sample. On the other hand, for clinoptilolite it decreased from only 29 to 28 m2.g‒1 under the same conditions. According to XRF, it was not possible to remove sorbed SO2 from the 13X sample even by evacuation followed by heating up to 200 °C. Using the XRD method, it was found that SO2 remains in the matrix, although it does not undergo transition to the crystalline phase. The study verified that synthetic molecular sieve 13X, unlike natural clinoptilolite, is not applicable for CO2 adsorption from SO2 containing flue gas.

Druh

J_SC - Článek v periodiku v databázi SCOPUS

CEP obor

—

OECD FORD obor

20704 - Energy and fuels

Projekt

<a href="/cs/project/TK03030167" target="_blank" >TK03030167: Nízkoemisní technologie energetického využití biomasy a alternativních paliv</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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

Název periodika

Paliva

ISSN

1804-2058

e-ISSN

—

Svazek periodika

14

Číslo periodika v rámci svazku

4

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

11

Strana od-do

159-169

Kód UT WoS článku

—

EID výsledku v databázi Scopus

2-s2.0-85146463944