Неліктен тікелей ауаны түсіру үшін төмен қысымды, төмен жылулық массалы 3D сорбент тіректері қажет

Неліктен тікелей ауаны түсіру үшін төмен қысымды, төмен жылулық массалы 3D сорбент тіректері қажет

Тікелей ауамен түсіру немесе ЦАП көміртекті кетірудегі маңызды технологиялық жолға айналуда.

Концентрлі өнеркәсіптік түтін газынан көміртекті ұстап қалудың дәстүрлі әдісінен айырмашылығы, ЦАТ атмосфералық ауамен жұмыс істейді, онда CO₂ концентрациясы әлдеқайда төмен.

Бұл ЦАТ жүйесі өте көп көлемдегі ауаны үздіксіз өңдеуі керек дегенді білдіреді.

Нәтижесінде, ЦАТ өнімділігін тек сорбенттің CO₂ адсорбциялық қабілетіне қарап бағалау мүмкін емес.

Ауа ағынына төзімділік, газ-қатты зат байланысы, сорбент иммобилизациясы, құрылымдық салмақ, регенерация температурасы және циклдік тұрақтылық жүйенің жалпы тиімділігіне әсер етуі мүмкін.

Осы себепті, ЦАТ әзірлеу біртіндеп тек сорбентке негізделген тәсілден интеграцияланған инженерлік модельге ауысуда:

Сорбент химиясы + Кеуекті құрылым + Ауа ағыны + Жылулық басқару + Модуль дизайны

1. ЦАТ тек сорбент туралы ғана емес

ЦАТ туралы көптеген талқылаулар, әрине, сорбент химиясына бағытталған.

Жалпы зерттеу салаларына мыналар жатады:

• Амин негізіндегі сорбенттер
• Сілтілік материалдар
• Металл-органикалық қаңқалар
• Кеуекті полимерлер
• Функционалды кеуекті материалдар
• Гибридті қатты сорбент жүйелері

Бұл материалдар CO₂-мен химиялық әрекеттесуге жауапты.

Дегенмен, сорбент практикалық ЦАТ модулінің ішінде тәуелсіз жұмыс істей алмайды.

Ол газ бен белсенді сорбент арасында жеткілікті байланыс сақтай отырып, ауаның өтуіне мүмкіндік беретін құрылымда тірелуі, жабылуы, қозғалмауы немесе таратылуы керек.

Сондықтан практикалық ЦАТ модулі екі түрлі сұраққа жауап беруі керек:

Сорбент CO₂ тиімді түрде ұстай ала ма?

және

Ауа адсорбциялық құрылым арқылы қолайлы энергия тұтынумен қозғала ала ма?

Екінші сұрақ, құрылымдалған сорбент тіректері қай жерде ерекше маңызды бола бастайды.

2. Неліктен ЦАТ-та қысымның төмендеуі маңызды?

ЦАТ пен нүктелік көзден көміртекті ұстау арасындағы негізгі айырмашылықтардың бірі - өңделуі тиіс газ көлемі.

Атмосфералық CO₂ концентрациясы төмен болғандықтан, ЦАТ жүйесі CO₂-ның маңызды мөлшерін ұстап қалу үшін көп мөлшерде ауаны жылжытуы керек.

Ауа ағынына орналастырылған әрбір құрылым кедергі тудырады.

Қысымның төмендеуі келесі жағдайларда артуы мүмкін:

• Адсорбциялық қабат тым қалың
• Тері тесіктері тым кішкентай
• Сорбент жүктемесі тым тығыз
• Ағын жолдары өте бұрмаланған болады
• Жабындар ашық тесіктерді ішінара жабады

Қысымның жоғары төмендеуі мынаны білдіреді:

Желдеткіш қуатына жоғары сұраныс.

Ірі көлемді ЦАТ жүйелері үшін бұл қосалқы энергияға деген сұраныс жұмыс тиімділігі мен құнына тікелей әсер етуі мүмкін.

Сондықтан маңызды инженерлік мақсат - ауа ағынының кедергісін азайта отырып, жеткілікті сорбент жүктемесін және газ-қатты зат байланысын сақтау.

3. Сорбенттің көп болуы әрқашан жақсы емес

Материалдық тұрғыдан алғанда, сорбент жүктемесін арттыру бастапқыда қолайлы болып көрінуі мүмкін.

Бірақ құрылымдалған ЦАТ жүйесінде максималды жүктеме міндетті түрде оңтайлы шарт бола бермейді.

Егер шамадан тыс сорбент кеуекті құрылымды бітеп тастаса, бірнеше мәселе туындауы мүмкін:

• Ауа ағынына төзімділіктің жоғарылауы
• Жоғары қысымның төмендеуі
• Ашық ағынды арналардың азаюы
• Ішкі сорбенттің аз пайдаланылуы
• Баяу адсорбция кинетикасы
• Баяу десорбция

Нағыз дизайн қиындығы - тепе-теңдікті сақтау:

Сорбент жүктемесі × Масса алмасу × Қысымның төмендеуі

сорбент жүктемесін оңтайландырудың орнына.

4. Неліктен төмен жылу массасы да маңызды

Көптеген қатты сорбентті ЦАТ жүйелері тұтынылған CO₂-ны шығару және сорбентті қалпына келтіру үшін жылу энергиясын пайдаланады.

Бұл регенерация кезеңінде энергия сорбенттің өзін қыздыру үшін ғана емес, сонымен қатар қыздыру үшін де пайдаланылуы мүмкін:

• Қолдау құрылымы
• Фреймдер
• Механикалық тіректер
• Ішкі модуль компоненттері
• Басқа белсенді емес материалдар

Егер құрылымдық тіреу ауыр болса, әрбір цикл CO₂ ұсталуына тікелей ықпал етпейтін материалдың айтарлықтай мөлшерін бірнеше рет қыздыруды қамтуы мүмкін.

Сондықтан белсенді емес құрылымдық массаны азайту маңызды инженерлік мақсат болуы мүмкін.

Тығыздығы төмен тірек әрбір қыздыру және салқындату циклінде қатысатын белсенді емес материалдың мөлшерін азайтуы мүмкін.

Дегенмен, дәл болу маңызды:

Төмен тығыздық автоматты түрде ЦАТ энергиясын тұтынудың жалпы төмендеуін білдірмейді.

Жүйенің нақты энергиясы жылу сыйымдылығына, сорбент химиясына, регенерация температурасына, жылу беру тиімділігіне, модуль архитектурасына және жұмыс циклінің дизайнына байланысты.

Сондықтан бұл әлеуетті артықшылықтарды эксперименттік түрде растау қажет.

5. Құрылымдық сорбенттер маңызды бола түсуде

Дәстүрлі адсорбциялық жүйелер көбінесе тығыздалған төсектерге негізделген.

Жиналған төсектер қарапайым және жақсы түсінікті, бірақ олар келесідей инженерлік шектеулерді тудыруы мүмкін:

• Күрделі ауа ағыны жолдары
• Жоғары қысымның төмендеуі
• Бөлшектердің абразиясы
• Шаңның пайда болуы
• Біркелкі емес жылу алмасу

Міне, сондықтан құрылымдалған сорбенттерге көбірек көңіл бөлінуде.

Тұжырымдама қарапайым:

Модульді бос бөлшектермен толтырудың орнына, сорбент алдын ала жобаланған құрылымға немесе оның ішінде таратылады.

Бұл инженерлерге өз бетінше оңтайландыруға мүмкіндік береді:

• Ағын арнасының геометриясы
• Беткей аймағы
• Сорбент қабатының қалыңдығы
• Қысымның төмендеуі
• Жылу беру
• Механикалық тұрақтылық

6. Жалпы ЦАТ сорбент құрылымдарын салыстыру

Әрбір ЦАТ жүйесі үшін бірде-бір оңтайлы құрылым жоқ.

Дұрыс архитектура мыналарға байланысты:

• Ауа ағынының жылдамдығы
• Сорбент химиясы
• Регенерация әдісі
• Модуль өлшемдері
• Мақсатты қызмет ету мерзімі

7. Неліктен ашық жасушалы көбікті бағалауға тұрарлық

Ашық ұяшықты көбік ұяшық құрылымынан өзгеше әрекет етеді.

Ұя ұясы әдетте салыстырмалы түрде тұрақты, түзу арналардан тұрады.

Ашық ұяшықты көбік өзара байланысты үш өлшемді кеуекті желіні қамтиды.

Бұл газдың материалдың ішінде бірнеше жолмен жүруіне мүмкіндік береді.

Инженерлік тұрғыдан алғанда, бұл құрылым бірнеше қызықты ерекшеліктерді ұсына алады.

3D ауа ағыны жолдары

Бір-бірімен байланысқан тесіктер желісі ауаның құрылым арқылы бірнеше бағытта өтуіне мүмкіндік береді.

Бұл газ ағыны мен функционалды сорбент беті арасында тиімдірек өзара әрекеттесуді жасауға көмектесуі мүмкін.

Төмен құрылымдық салмақ

Тығыздығы төмен көбік салыстырмалы түрде аз мөлшерде тірек материалын қолданған кезде салыстырмалы түрде үлкен көлемді ала алады.

Бұл құрылымдық салмақ та, жылу массасы да маңызды болатын ЦАТ модульдерінде пайдалы болуы мүмкін.

Реттелетін құрылым

Қалыңдығын, өлшемдерін, тығыздығын және беттік өңдеуді әртүрлі модуль тұжырымдамаларына бейімдеуге болады.

Оңай конверсия

Ашық ұяшықты көбікті кесуге, CNC өңдеуге, ламинаттауға немесе әртүрлі прототиптік геометрияларға түрлендіруге болады.

Бұл әсіресе ЦАТ модулін әзірлеудің ерте кезеңінде пайдалы болуы мүмкін.

8. DAC-тағы меламин көбігінің әлеуетті рөлі

SINOYQX меламин көбігі - тығыздығы төмен, үш өлшемді ашық жасушалы кеуекті материал.

Стандартты инженерлік сыныптың типтік тығыздығы шамамен:

8.5 кг / м³

ЦАТ инженерлік тұрғысынан оны келесідей бағалауға болады:

Жеңіл 3D сорбент тірегі

Оның әлеуетті рөлі CO₂ сорбентінің өзі ретінде әрекет ету емес, керісінше мыналарды қамтамасыз ету болып табылады:

• Үш өлшемді кеуекті тірек құрылымы
• Ауа ағыны жолдары
• Сорбентті иммобилизациялауға арналған субстрат
• Теңшелетін модуль геометриясы
• Төмен құрылымдық масса

9. Меламин көбігі көмірқышқыл газы емес₂ Сорбент

Бұл айырмашылық маңызды.

Стандартты меламин көбігін ЦАТ үшін тікелей CO₂ сорбенті ретінде ұсынуға болмайды.

ЦАТ жүйесінде CO₂-ны нақты ұстап алу функциясы CO₂-ға тиісті химиялық аффинділігі немесе селективтілігі бар материалдардан алынады.

Оларға мыналар кіруі мүмкін:

• Амин-функционалды материалдар
• Металл-органикалық қаңқалар
• Сілтілі сорбенттер
• Функционалды кеуекті полимерлер
• Басқа CO₂-селективті сорбент жүйелері

Меламин көбігінің шынайы рөлі - бұл белсенді материалдар үшін үш өлшемді құрылымдық тірек ретінде қызмет ету.

Сондықтан соңғы ЦАТ материалдық жүйесін келесідей түсіну керек:

3D қолдау + функционалды сорбент

бір көбікті материал ретінде емес.

10. Сорбенттерді 3D көбікке қалай салуға болады?

Бұл дамудың негізгі мәселелерінің бірі.

Сорбенттің химиялық құрамына байланысты бірнеше жүктеу тәсілдерін бағалауға болады.

Беттік жабын

Көбіктің қаңқасына функционалды сорбент қабаты жағылады.

Импрегнация

Ашық жасушалы құрылым функционалды материалмен сіңдірілген.

Полимердің функционализациясы

Көбік беті функционалды топтармен немесе полимерлермен химиялық немесе физикалық түрде өзгертіледі.

Композиттік құрылым

Көбік мембраналармен, талшықтармен, жабындармен немесе басқа сорбент бар қабаттармен біріктіріледі.

Әрбір бағыт мыналарға әсер етуі мүмкін:

• Сорбентті тиеу
• Тері тесіктерінің бітелуі
• Қысымның төмендеуі
• Адсорбция кинетикасы
• Жабу адгезиясы
• Велосипедпен жүрудің беріктігі

Осы себепті, тиеу әдісі құрылыммен бірге бағалануы керек.

11. ЦАТ сорбент тірегінде нені тексеру керек?

Материалды тек тығыздығы немесе кеуектілігі негізінде ЦАТ үшін таңдауға болмайды.

Ең маңызды қадам - ​​модуль деңгейіндегі инженерлік тексеру.

Қысымның төмендеуі және ауа жылдамдығы

Ауа ағынының жылдамдықтарының әртүрлі диапазонындағы қысымның төмендеуін өлшеңіз.

Бұл аэродинамикалық өнімділіктің ең маңызды көрсеткіштерінің бірі.

Сорбентті тиеу

Тіректің бірлік массасына немесе көлеміне қанша функционалды сорбент тұрақты түрде жүктелетінін анықтаңыз.

CO ₂ сіңіру

Екеуін де бағалау пайдалы:

г CO₂ / кг Сорбент

және

кг CO₂ / м³ Модуль

себебі практикалық ЦАТ жүйелері модуль көлемімен де шектеледі.

Сорбция кинетикасы

CO₂ сорбентке қаншалықты тез жететінін және онымен әрекеттесетінін өлшеңіз.

Десорбция кинетикасы

Регенерация кезінде CO₂ қаншалықты тиімді бөлінетінін өлшеңіз.

Жылу массасы

Көбікпен, сорбентпен және басқа да құрылымдық материалдармен байланысты жылу жүктемесін бағалаңыз.

Ылғалдылық тұрақтылығы

Қоршаған орта ауасында ылғал болады, сондықтан ылғалдың сорбентке де, тірек құрылымына да әсерін ескеру қажет.

Велосипедпен жүрудің тұрақтылығы

Ұзақ мерзімді ЦАТ жұмысы қайталанатын адсорбция-десорбция циклдарын қажет етеді.

Негізгі бақылауларға мыналар жатады:

• Сорбенттің жоғалуы
• Қаптаманың крекингі
• Көбік деформациясы
• Қысымның төмендеуінің өзгеруі
• Адсорбциялық сыйымдылықтың ыдырауы

12. Әртүрлі ЦАТ жүйелері әртүрлі көбік құрылымдарын қажет етуі мүмкін

SINOYQX DAC-қа бірыңғай бекітілген көбік сыныбы ретінде емес, бірлескен әзірлеу қолданбасы ретінде қарайды.

Материалдық бағыттардың ықтимал нұсқалары мыналарды қамтиды:

Стандартты ашық ұяшықты көбік

Ерте сатыдағы сорбенттерді тиеу және материалды іріктеу үшін.

Төмен қысымды құрылым

Ауа ағынына кедергі және желдеткіш энергиясы ерекше маңызды жүйелер үшін.

Гидрофобты көбік

Жоғары ылғалды ауа жағдайындағы құрылымдық мінез-құлықты бағалау үшін.

Күшейтілген көбік

Жақсартылған механикалық тұрақтылықты қажет ететін модульдер үшін.

Арнайы геометрия

ЦАТ модулінің нақты өлшемдеріне негізделген CNC кесілген немесе арнайы пішінді құрылымдар үшін.

Әмбебап «ең жақсы» көбік құрылымы жоқ.

Дұрыс дизайн сорбент химиясына және ЦАТ жүйесінің архитектурасына байланысты.

13. Материалды тексеруден бастап DAC модулін тексеруге дейін

Практикалық даму жолы әдетте толық көлемді ЦАТ жүйесінен басталмайды.

Тиімдірек тәсіл мыналар болып табылады:

қадам 1

CO₂ сорбентінің химиялық құрамын анықтаңыз

қадам 2

Экранға сәйкес келетін 3D тірек құрылымдары

қадам 3

Сорбентпен тиеу әдістерін бағалау

қадам 4

Ауа жылдамдығы мен қысымның төмендеуі арасындағы байланысты анықтаңыз

қадам 5

CO₂ сіңірілуі мен адсорбция кинетикасын сынау

қадам 6

Адсорбция-десорбция циклі сынақтарын орындаңыз

қадам 7

Шағын көлемді ЦАТ модулін тексеруге көшу

Осы қадамдардан кейін ғана тірек құрылымының нақты инженерлік құнын бағалауға болады.

14. DAC үшін SINOYQX бірлескен әзірлемесі

SINOYQX меламин көбігін , гидрофобты кеуекті материалдарды, аэрогель композиттерін және басқа да функционалды кеуекті құрылымдарды әзірлейді.

Тікелей ауамен түсіру қолданбалары үшін біз меламин көбігінің жеңіл үш өлшемді сорбент тірегі ретіндегі инженерлік әлеуетін зерттеп жатырмыз.

Біздің қазіргі бағытымыз:

• Көбік тығыздығы
• Кеуек құрылымы
• қалыңдық
• Модуль геометриясы
• Ауаның жылдамдығы
• Қысымның төмендеуі
• Беттік өңдеу
• Сорбентті тиеу
• ылғалдық
• Велосипедпен жүру тұрақтылығы

Біздің мақсатымыз жай ғана «DAC көбігін» ұсыну емес.

Мақсат - әзірлеуші ​​топтарға сорбент химиясына, ауа ағынының талаптарына, регенерация әдісіне және модуль дизайнына сәйкес келетін кеуекті тірек құрылымын бағалауға көмектесу.

Инженерлік шекара

Меламин көбігінің өзін DAC CO₂ сорбенті ретінде сипаттауға болмайды.

Ашық жасуша құрылымымен, төмен тығыздықпен және төмен құрылымдық массамен байланысты әлеуетті артықшылықтар нақты сорбент химиясы, ауа ағынының жылдамдығы, модуль геометриясы және жұмыс циклі бойынша тексерілуі керек.

Материалдық деңгейдегі өнімділік толық ЦАТ жүйесінің энергия тиімділігіне немесе CO₂ ұстап қалу өнімділігіне баламалы деп түсіндірілмеуі керек.

FAQ

Меламин көбігі CO₂-ны тікелей ұстай ала ма?

Стандартты меламин көбігін ЦАТ-тағы негізгі CO₂ сорбенті деп санауға болмайды. Оның функционалды сорбент материалдары үшін үш өлшемді кеуекті тірек ретіндегі рөлі анағұрлым орынды.

Неліктен ЦАТ-та қысымның төмендеуі соншалықты маңызды?

ЦАТ жүйелері өте көп көлемдегі ауаны өңдеуі керек. Егер ауа ағынының кедергісі тым жоғары болса, желдеткіштің көбірек қуаты қажет, бұл қосымша энергия шығынын арттырады.

Неліктен ЦАТ төмен жылулық массалы тіректерден пайда көреді?

Термиялық қалпына келтірілген жүйелерде тірек құрылымын қыздыру және салқындату қажет болуы мүмкін. Белсенді емес құрылымдық массаны азайту жылу цикліне қайта-қайта қатысатын материал мөлшерін азайтуы мүмкін, дегенмен жүйенің жалпы энергиясын эксперименталды түрде тексеру қажет.

Ашық ұяшықты көбік пен ұяшық тәрізді құрылымдардың айырмашылығы неде?

Ұя тәрізді құрылымдар әдетте тұрақты ағын арналарын қамтиды, ал ашық ұяшықты көбік үш өлшемді өзара байланысты кеуек торын қамтиды. Екі құрылым ауа ағынының мінез-құлқы, беткі геометриясы, сорбент жүктемесі және өндіріс икемділігі бойынша ерекшеленеді.

SINOYQX стандартты меламин көбігінің типтік тығыздығы қандай?

Стандартты инженерлік марканың тығыздығы шамамен 8.5 кг/м³ құрайды. Функционалдық маркалар тиісті техникалық сипаттамаға немесе жоба талабына сәйкес таңдалуы керек.

DAC қолдау жобасында алдымен нені тексеру керек?

Басымдықты сынақтарға сорбент жүктемесі, ауа жылдамдығына қатысты қысымның төмендеуі, CO₂ сіңірілуі, адсорбция/десорбция кинетикасы, ылғалдылық тұрақтылығы, жабынның адгезиясы және циклдік беріктік кіруі керек.

ТКТ

Қатты сорбентті ЦАТ модулін әзірлеу?

Егер сіз құрылымдалған сорбент қолдауын бағалап жатсаңыз, мынаны беріңіз:

Сорбент түрі, ауа ағынының жылдамдығы, модуль өлшемдері, рұқсат етілген қысымның төмендеуі, жұмыс температурасы, регенерация әдісі, қоршаған орта ылғалдылығы, мақсатты сорбент жүктемесі, циклдік талаптар

SINOYQX прототипті сынау үшін әртүрлі көбік тығыздығын, қалыңдығын, кеуек құрылымдарын, беттік өңдеулерді және арнайы геометрияларды бағалауды қолдай алады.

DAC жобаңыздың шарттарын жіберіңіз →