环加成作用的二氧化碳转化为环氧化合物的沼气升级程序

瑞士和中国的研究人员最近开发出一种过程重用提取的二氧化碳回沼气升级程序使用离子高分子催化方法,从而获得环氧化合物作为副产品。这项研究已经发表在《华尔街日报》工业化学与工程化学研究。

研究:环加成作用Biogas-Contained有限公司₂通过离子聚合物催化环氧化合物:一个实验和过程模拟研究。图片来源:Natascha Kaukorat / Shutterstock.com

沼气升级程序是什么?

沼气升级程序是一个设施用于获得高纯甲烷(CH₄)沼气后去除多余的二氧化碳(有限公司₂)、硫化氢(HS)、硅氧烷、水(H₂O),和其他污染物。获得甲烷的沼气甲烷。

二氧化碳转化为沼气升级程序的环加成作用

通常,沼气中甲烷(50 - 75卷%),二氧化碳(25 - 50卷%),和其他一些小的组件。纯甲烷作为燃料用于许多工业应用,使得沼气生态环保的化石燃料。

然而,大量的公司的存在₂、水和腐蚀HS使得沼气不适合直接使用。在工业,沼气是定期冷却凝结水中,和硫化合物是中和通过气体通过活性炭。

传统上,公司₂由胺洗涤除去沼气,水擦洗,变压吸附(PSA)和膜转移。然而,所有这些方法仅仅释放提取有限公司₂到大气中。

通过环加成作用,提取有限公司₂是实现资源节约型和具有成本效益的沼气升级处理方法,同时将公司吗₂增值产品。

目前,试点原位甲烷化植物将氢(H₂),以减少有限公司₂在吸着剂如底部灰;这就叫做直接空气捕捉(DAC)。然而,高成本的工业规模的H₂可以消除生产使用水电解槽反应有限公司₂与合适的基或环氧化合物。公司的副产品₂和环氧化合物是有机循环碳酸盐(PC)工业的重要性。

研究怎么说?

研究人员使用环氧丙烷(PO)对环氧聚合物离子液体(IL)作为催化剂,并加压CH₄有限公司₂气体混合物在不同的比例。气体混合物通过PO-IL混合物,和收益率的纯度电脑进行了分析。

IL聚合物催化剂明显改善的活动随着反应温度的增加,减少所需的时间达到反应平衡。然而,电脑的均衡产量减少温度由于放热反应的增加。反应速率被发现依赖亨利常数和CO的浓度₂。

团队模拟三种情况不同的公司₂浓度和各自的订单转化率和发现与增加公司产品纯度提高₂浓度的原料气混合,导致了高流量的PC产品出口。

预测的生化甲烷潜力更高效的沼气生产

研究人员做了一个比较的PC纯度达到使用彭−罗宾逊和其他方法。他们观察一个小差异PC产品纯度和闪蒸罐开始工作时温度在35°C和1 atm。PC纯度后顺序相同的案例研究,案例1 < 2 <案件3。这验证新开发的优化过程。

此外,合并后的过程大大加剧之前scrubbing-flashing沼气反应而不是直接使用原油沼气作为饲料。总的来说,球队取得了PC收益率为88.9%的反应堆和产品出口的93.9%。

研究人员得出结论,工业规模的设计过程周期增加二氧化碳沼气升级程序需要匹配的动力学行为反应的生产沼气,沼气擦洗之前的集成实现高产量与电脑快速动力学。

经济评价

研究人员还进行了经济评价的新过程中二氧化碳的稳定物价沼气。他们进行了灵敏度分析和识别的两个关键的参数:1)单位大小和2)之间的价格差异产品和饲料。

他们评价模型表明,过程可以盈利的大小取决于植物。即使电脑的价格低于阿宝,整个过程仍然可以赚钱的由于更高分子量的PC相比,阿宝的每吨的价格。基于建模的结果,沼气升级工厂能生产80多000吨每年个人电脑(330工作日)。

参考:

x, f . Bobbink a . Muyden m . Amiri a . Bonnin f . Marechal m . Nazeeruddin z气,和p·戴森,Biogas-Contained CO的环加成作用₂通过离子聚合物催化环氧化合物:一个实验和过程仿真研究中,印第安纳州,Eng。化学。Res。2021年。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.iecr.1c03895

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