Способы очистки газообразных отходов нефтехимических производств от углекислого газа для использования в твердооксидных топливных элементах

Abstract

В России разработка технологий по снижению вредных выбросов и парниковых газов в атмосферу соответствует направлению стратегии научно- технологического развития РФ до 2035 года. В рамках данной стратегии запланирован переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. Переход на водородное топливо и водородсодержащие газы является огромным шагом на пути к декарбонизации. Наиболее доступным и экономически выгодным решением будет использование водородсодержащих газов нефтеперерабатывающих предприятий. Но перед использованием этих газов необходимо подвергнуть их предварительной очистке от неводородсодержащих ингредиентов и примесей. Анализ литературных источников позволил выделить основные способы очистки: абсорбция, хемосорбция, адсорбция, мембранные методы. Но наибольший интерес представляют адсорбционные методы, которые легче реализовать в промышленном масштабе и которые более экономически обоснованны. Поэтому в работе представлены результаты лабораторных исследований по определению улавливающей способности углекислого газа некоторых адсорбентов: активированный уголь, цеолит, бентонит, силикагель, извести гашеная и негашеная, высокоосновный анионит. Выбор сорбентов был обоснован их различной удельной поверхностью, различной природой происхождения, а также доступностью применения в промышленном масштабе. Эксперимент по улавливанию проводился на лабораторной установке, в адсорбер забивался сорбент и через него пропускался воздушный поток с углекислым газом. Непоглощенный сорбентом углекислый газ поступал в колбу с раствором гидроксида натрия концентрации 0,01 н. По завершении эксперимента у раствора гидроксида натрия определяли щелочность титриметрическим методом. По результатам эксперимента можно сделать вывод, что наибольшей улавливающей способностью по углекислому газу обладают следующие сорбенты: негашеная и гашеная известь, а также пропитанный в растворе гидроксида натрия цеолит. С точки зрения научного интереса можно выделить бентонит, который улавливает углекислый газ почти на 80 %. Остальные исследуемые сорбенты обладают средней улавливающей способностью

In Russia, the development of technologies to reduce harmful emissions and greenhouse gases into the atmosphere corresponds to the direction of the strategy of scientific and technological development of the Russian Federation until 2035. Within the framework of this strategy, a transition to environmentally friendly and resource-saving energy is planned. Switching to hydrogen fuel and hydrogen-containing gases is a huge step towards decarbonization. The most affordable and cost-effective solution is the use of hydrogen- containing gases of oil refineries. But before using these gases, it is necessary to pre-purify them from non-hydrogen-containing ingredients and impurities. The analysis of literature sources allowed us to identify the main methods of purification: absorption, chemisorption, adsorption, membrane methods. But the most interesting are adsorption methods, which are easier to implement on an industrial scale and are more economically sound. Therefore, the paper presents the results of laboratory studies to determine the carbon dioxide trapping ability of some adsorbents: activated carbon, zeolite, bentonite, silica gel, slaked and quicklime, high-base anionite. The choice of sorbents was justified by their different specific surface area, different nature of origin, as well as the availability of application on an industrial scale. The capture experiment was carried out on a laboratory installation, a sorbent was clogged into the adsorber and an air stream with carbon dioxide was passed through it. Carbon dioxide not absorbed by the sorbent was fed into a flask with a solution of sodium hydroxide concentration of 0.01 n. At the end of the experiment, the alkalinity of the sodium hydroxide solution was determined by the titrimetric method. According to the results of the experiment, it can be concluded that the following sorbents have the greatest carbon dioxide trapping capacity: quicklime and slaked lime, as well as zeolite impregnated in sodium hydroxide solution. From the point of view of scientific interest, bentonite can be distinguished, which captures carbon dioxide by almost 80 %. The remaining sorbents under study have an average trapping capacity