DE102024107282A1 - Zeolitic shaped body, process for its preparation and its use as a sorption element - Google Patents
Zeolitic shaped body, process for its preparation and its use as a sorption elementInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft zeolithische Formkörper (10, 70, 80) auf Basis eines Zeolith-Materials (36) und eines Bindemittels (38). Der Formkörper weist Makroporen und/oder nano-/mikro-Kanäle auf, die den Formkörpern eine weitere Porosität verleihen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung der Formkörper (10, 70, 80), wobei Porenbildner (40) auf Basis organischer Materialien eingesetzt werden, um nach einer thermischen Behandlung eine weitere Porosität in den Formkörpern (10, 70, 80) zu erhalten.The invention relates to zeolitic molded bodies (10, 70, 80) based on a zeolite material (36) and a binder (38). The molded body has macropores and/or nano/microchannels that impart additional porosity to the molded bodies. The invention also relates to a method for producing the molded bodies (10, 70, 80), wherein pore formers (40) based on organic materials are used to obtain additional porosity in the molded bodies (10, 70, 80) after a thermal treatment.
Description
Die Erfindung betrifft Formkörper auf Basis von Zeolithen, insbesondere solche mit Faujasitstruktur. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers auf Basis von Zeolithen zur Verwendung als Sorptionselement in Adsorptionsprozessen, insbesondere zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft.The invention relates to shaped bodies based on zeolites, in particular those with a faujasite structure. Furthermore, the invention relates to a process for producing a shaped body based on zeolites for use as a sorption element in adsorption processes, in particular for separating carbon dioxide from the ambient air.
Direct Air Capture (DAC) ist ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenstoffdioxid (CO2) direkt aus der Umgebungsluft. Grundprinzip ist, dass Umgebungsluft durch einen Filter strömt, der einen Teil des CO2 entzieht. Ergebnis des Verfahrens ist reines CO2, das anschließend für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Nutzungsmöglichkeiten des CO2 sind die stoffliche Nutzung als Rohstoff, zum Beispiel für die Chemieindustrie, die Herstellung CO2-neutraler Brennstoffe (EE-Gas und E-Fuels) sowie die geologische Speicherung des Kohlendioxids, wodurch sich negative Emissionen erzielen lassen. Letzteres wird als Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) bezeichnet und soll dazu dienen, der Atmosphäre aktiv Kohlendioxid zu entziehen und dauerhaft per CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) zu speichern, um damit der globalen Erwärmung entgegenzuwirken.Direct Air Capture (DAC) is a process for extracting carbon dioxide ( CO2 ) directly from the ambient air. The basic principle is that ambient air flows through a filter which removes some of the CO2 . The result of the process is pure CO2 , which can then be used for various purposes. Possible uses of CO2 include its use as a raw material, for example in the chemical industry, the production of CO2 -neutral fuels (renewable gas and e-fuels), and the geological storage of carbon dioxide, which can result in negative emissions. The latter is known as Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) and is intended to actively remove carbon dioxide from the atmosphere and permanently store it using CO2 capture and storage (CCS) in order to counteract global warming.
Die meisten bekannten Verfahren zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft arbeiten mit einem zyklischen Prozess unter Anwendung einer Kombination aus Druck und Temperaturwechseln. Dabei wird in der Atmosphärenluft befindliches Kohlenstoffdioxid in einem ersten Prozessschritt in einem Sorptionselement gebunden, wodurch der in der Atmosphärenluft befindliche Kohlenstoffdioxidanteil reduziert wird. Das in dem Sorptionselement gebundene Kohlenstoffdioxid kann in einem zweiten Prozessschritt wieder freigesetzt und entweder eingespeichert oder einem weiterem Verfahren zugeführt werden, in welchem das freigesetzte Kohlenstoffdioxid als Ausgangsstoff benötigt wird. Durch die Entwicklung von geeigneten Adsorptionsmaterialien sowie deren technischer Umsetzung in entsprechenden Adsorptionsanlagen soll eine effiziente und energetisch effektive Abscheidung von Kohlenstoffdioxid ermöglicht werden.Most known processes for separating carbon dioxide from ambient air employ a cyclic process using a combination of pressure and temperature changes. In a first process step, carbon dioxide present in the atmospheric air is bound in a sorption element, thereby reducing the carbon dioxide content in the atmospheric air. The carbon dioxide bound in the sorption element can be released again in a second process step and either stored or fed into another process in which the released carbon dioxide is required as a feedstock. The development of suitable adsorption materials and their technical implementation in appropriate adsorption systems should enable efficient and energetically effective carbon dioxide capture.
Eine Herausforderung ist die Entwicklung von effizienten Adsorptionssystemen, bei denen die Sorptionselemente technisch so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass zum einen die Adsorption und Desorption von Kohlenstoffdioxid optimal abläuft und zum anderen ein vergleichsweise kostengünstiges Anlagenkonzept umgesetzt werden kann. Dabei beeinflussen insbesondere die Aufheiz- und Abkühlphasen die Prozesskosten, während die Ausgestaltung des Sorptionselements und des Prozessraumes die Anlagenkosten beeinflussen. Anorganische Sorptionsmaterialien, auch Physisorbenten genannt, eignen sich aufgrund ihrer Robustheit besonders gut als Adsorber für die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid. Solche anorganischen Sorptionsmaterialen weisen jedoch vergleichsweise lange Aufheiz- und Abkühlphasen zwischen der Adsorption und der nachfolgenden Desorption des Kohlenstoffdioxids auf, führen somit zu einer verminderten Effektivität und verursachen einen erhöhten Energieverbrauch. Des Weiteren wird für die mechanischen Strukturen, welche die Adsorptionsmaterialien halten, viel Material benötigt, was zu hohen Anlagenkosten führt.One challenge is the development of efficient adsorption systems in which the sorption elements are technically arranged and/or designed in such a way that, on the one hand, the adsorption and desorption of carbon dioxide takes place optimally and, on the other hand, a comparatively cost-effective plant concept can be implemented. The heating and cooling phases in particular influence the process costs, while the design of the sorption element and the process chamber influence the plant costs. Inorganic sorption materials, also called physisorbents, are particularly well suited as adsorbers for the capture of carbon dioxide due to their robustness. However, such inorganic sorption materials have comparatively long heating and cooling phases between the adsorption and the subsequent desorption of the carbon dioxide, thus leading to reduced effectiveness and increased energy consumption. Furthermore, the mechanical structures that hold the adsorption materials require a lot of material, which leads to high plant costs.
Kern einer DAC-Anlage ist somit das Sorptionselement, das die Aufgabe hat den Kohlenstoff aus der Umgebungsluft zuerst zu fangen und zu binden in einem sogenannten Vorgang der Adsorption und danach die gefangene Menge entsprechend genau und kontrolliert aus dem Sorptionselement freizulassen (Desorption).The core of a DAC system is therefore the sorption element, which has the task of first capturing and binding the carbon from the ambient air in a so-called adsorption process and then releasing the captured amount from the sorption element in a precise and controlled manner (desorption).
Mittlerweile gibt es eine Anzahl von Materialien, die zur CO2 Aufnahme innerhalb einer DAC Anlage befähigt sind, allerdings nehmen die Materialien entweder relativ hohe CO2-Konzentrationen auf, dann ist die Desorption energieaufwendig, oder die selektive Bindung von CO2 an den Adsorber ist nicht sehr hoch, dann ist die Effizienz insgesamt niedrig und die Kosten für die CO2 Verringerung sind hoch.There are now a number of materials that are capable of absorbing CO2 within a DAC system. However, these materials either absorb relatively high CO2 concentrations, in which case desorption is energy-intensive, or the selective binding of CO2 to the adsorber is not very high, in which case the overall efficiency is low and the costs for CO2 reduction are high.
In der Offenlegungsschrift
Die
In der Patentschrift
Aus der
In der
In der Patentschrift
Aus dem Stand der Technik sind ebenfalls Molekularsieb-Adsorbentien mit verbesserten Adsorptionskapazitäten, insbesondere für die Entfernung von Kohlendioxid aus Gasgemischen, bekannt. Beispielsweise offenbart die Patentschrift
Die im Stand der Technik beschriebenen Adsorbentien weisen jedoch eine niedrige Betriebsverlässlichkeit und kurze Lebensdauer, aufgrund der Tendenz der aktiven Bestandteile zu sintern, auf. Des Weiteren ist die Zeit bis zum Durchbruch des Wassers bei den bereits bekannten Adsorbentien geringer als die Zeit bis zum Durchbruch des Kohlendioxids. Dies wird im Stand der Technik durch zusätzliche Entwässerungsbetten gelöst. Darüber hinaus können Basen-enthaltende Adsorbentien in Einheiten des Druckwechselverfahrens (PSA-Typ) nicht eingesetzt werden, da diese Verbindungen mit CO2 bilden, die bei vermindertem Druck nicht regeneriert werden können.However, the adsorbents described in the prior art exhibit low operational reliability and a short service life due to the tendency of the active components to sinter. Furthermore, the time to water breakthrough in the previously known adsorbents is shorter than the time to carbon dioxide breakthrough. This is solved in the prior art by additional dewatering beds. Furthermore, base-containing adsorbents cannot be used in pressure swing adsorbent (PSA-type) units because they form compounds with CO2 that cannot be regenerated at reduced pressure.
Sorptionselemente, die über Physiosorption binden, sind in der Regel besonders empfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Das bedeutet, dass das Sorptionselement in der Lage ist, die Restfeuchte aus der getrockneten Luft in die poröse Mikrostruktur aufzunehmen, was direkt zu einer Reduzierung der CO2-Aufnahmefähigkeit führt. Dies hat zur Folge, dass der Prozess ineffizienter wird, da eine viel geringere Ausbeute von CO2 bei gleichem Energieprozessverbrauch erzielt werden kann. Diesen Effekt wird beispielsweises begegnet, indem eine Regeneration der Sorptionselemente im Prozess eingeführt wird, was jedoch die energetische Bilanz verschlechtert.Sorption elements that bind via physiosorption are generally particularly sensitive to moisture. This means that the sorption element is capable of absorbing residual moisture from the dried air into the porous microstructure, which directly leads to a reduction in CO2 absorption capacity. This results in the process becoming less efficient, as a much lower CO2 yield can be achieved with the same energy consumption. This effect can be counteracted, for example, by introducing regeneration of the sorption elements into the process, which, however, worsens the energy balance.
Üblicherweise wird das Sorptionselement über Wärmetauscher auf die gewünschte Temperatur temperiert. Da die bekannten Sorptionselemente jedoch über eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit verfügen, wirkt sich dies hinsichtlich der Energiekosten, besonders während der Desorption, negativ aus. Insgesamt sind die bisher eingesetzten Prozesse mit hohen Energiekosten verbunden. Ebenfalls zeigen die bisher verwendeten Sorptionselemente hinsichtlich ihrer Festigkeit in Bezug auf Arbeitszyklen Verbesserungsbedarf, um die Haltedauer des Materials zu erhöhen.Typically, the sorption element is heated to the desired temperature using heat exchangers. However, since the existing sorption elements have very poor thermal conductivity, this has a negative impact on energy costs, especially during desorption. Overall, the processes used to date are associated with high energy costs. The sorption elements used to date also show room for improvement in terms of their strength with respect to operating cycles in order to increase the material's durability.
Es besteht somit nach wie vor Bedarf an effizienten Formkörpern, die als Sorptionselemente verwendet werden und die zur Adsorption und Desorption, insbesondere für CO2 geeignet sind um somit die DAC Technologie zur Herstellung von CO2 für die E-Fuel-Herstellung weiter zu optimieren und die Produktionskosten zu reduzieren. Dabei steht insbesondere die Entwicklung von effizienten Sorptionselemente, bei denen die Adsorption und Desorption von Kohlenstoffdioxid reproduzierbar mit geringerem Energieaufwand abläuft und zum anderen ein vergleichsweise kostengünstiges Anlagenkonzept umgesetzt werden kann, im Vordergrund. There is therefore still a need for efficient molded bodies used as sorption elements and suitable for adsorption and desorption, particularly for CO2 , in order to further optimize DAC technology for the production of CO2 for e-fuel production and reduce production costs. The focus is particularly on the development of efficient sorption elements that allow for reproducible adsorption and desorption of carbon dioxide with lower energy consumption and, on the other hand, a comparatively cost-effective plant concept.
Dabei beeinflussen insbesondere die Aufheiz- und Abkühlphasen und auch die Regeneration die Prozesskosten.In particular, the heating and cooling phases and also the regeneration influence the process costs.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Kohlenstoffdioxid auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Art und Weise aus der Umgebungsluft abzuscheiden und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.The invention is based on the object of separating carbon dioxide from the ambient air in a comparatively simple and cost-effective manner and of to overcome known disadvantages of the state of the art.
Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass Formkörper bereitgestellt werden, die auf einem Zeolith-Material und einem Bindemittel basieren. Die erfindungsgemäßen Formkörper weisen i) Makroporen mit einem Durchmesser von größer 200 nm, gemessen beispielsweise mittels Quecksilberhochdruckporosimetrie, oder ii) Kanäle mit einer Länge von größer 300 nm, gemessen beispielsweise mittels optischer Mikroskopie, SEM, TEM oder CT, bevorzugt optischer Mikroskopie, oder iii) eine Kombination aus i) und ii) auf.This object is achieved in the present invention, first of all, by the features of patent claim 1. It is provided that shaped bodies are provided that are based on a zeolite material and a binder. The shaped bodies according to the invention have i) macropores with a diameter of greater than 200 nm, measured, for example, by means of high-pressure mercury porosimetry, or ii) channels with a length of greater than 300 nm, measured, for example, by means of optical microscopy, SEM, TEM, or CT, preferably optical microscopy, or iii) a combination of i) and ii).
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines zeolithischen Formkörpers, umfassend
- - Bereitstellung eines Zeolith-Materials, eines Bindemittels und eines Porenbildners, wobei der Porenbildner ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
- a) organischen Pulvern mit einer Teilchenverteilung von 5 bis 2000 µm,
- b) organischen Fasermaterialien mit einer Teilchenverteilung von 5 bis 2000 µm,
- c) Lösungen oder Gele polymerer Materialien
- - Vermischen des Zeolith-Materials mit dem Bindemittel und dem Porenbildner, gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser, zu einem formbaren Stoffgemisch,
- - Verarbeitung des formbaren Stoffgemischs zu einem Formkörper,
- - Trocknen und Calcinieren des.
- - Providing a zeolite material, a binder and a pore former, wherein the pore former is selected from the group consisting of
- a) organic powders with a particle distribution of 5 to 2000 µm,
- b) organic fibre materials with a particle distribution of 5 to 2000 µm,
- c) Solutions or gels of polymeric materials
- - Mixing the zeolite material with the binder and the pore former, if necessary with the addition of water, to form a moldable mixture,
- - processing the moldable mixture into a molded body,
- - Drying and calcining the.
Die Makroporen des Formkörpers weisen einen Durchmesser von mindestens 200 nm auf, vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 500 nm bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 1000 nm bis 300 µm. Bei dem Durchmesser der Makroporen handelt es sich um einen durchschnittlichen Durchmesser, der volumenbezogen ist.The macropores of the molded body have a diameter of at least 200 nm, preferably a diameter in the range of 500 nm to 500 µm, particularly preferably in the range of 1000 nm to 300 µm. The diameter of the macropores is an average diameter that is volume-related.
Die Kanäle des Formkörpers weisen eine Länge von mindestens 300 nm auf, vorzugsweise eine Länge im Bereich von 500 nm bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 1000 nm bis 800 µm. Bei der Länge der Kanäle handelt es sich um eine durchschnittliche Länge. The channels of the shaped body have a length of at least 300 nm, preferably a length in the range of 500 nm to 1000 µm, particularly preferably in the range of 1000 nm to 800 µm. The length of the channels is an average length.
Beispielhafte Ausführungsformen des Zeolith-Materials sind Zeolithe mit Faujasit- oder Linde Typ A-Struktur, wie 3A, 4A, 5A, oder Gemische beider Zeolith-Typen. Bevorzugt sind Zeolithe mit einer Faujasit-Struktur. Besonders bevorzugt ist der Zeolith-Typ 13X.Exemplary embodiments of the zeolite material are zeolites with a faujasite or Linde type A structure, such as 3A, 4A, 5A, or mixtures of both zeolite types. Zeolites with a faujasite structure are preferred. Zeolite type 13X is particularly preferred.
Beispielhafte Ausführungsformen des Bindemittels sind mineralische oder synthetische Materialien, wie Ton (beispielsweise Kaolinit, Bentonit, Montmorillonit, Attapulgit), Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydrat (Pseudoboehmit), Aluminiumtrihydrat, Alumosilicat, Zement oder anderen vergleichbare Materialien. Bevorzugt ist Bentonit.Exemplary embodiments of the binder are mineral or synthetic materials, such as clay (e.g., kaolinite, bentonite, montmorillonite, attapulgite), silicon dioxide, aluminum oxide, aluminum hydrate (pseudoboehmite), aluminum trihydrate, aluminosilicate, cement, or other comparable materials. Bentonite is preferred.
Geeignete Porenbildner sind beispielsweise a) organische Pulver mit einer Teilchenverteilung von 5 bis 2000 µm, b) organische Fasermaterialien mit einer Teilchenverteilung von 5 bis 2000 µm oder c) Lösungen oder Gele polymerer Materialien oder deren Mischungen. Bevorzugt sind a) organische Pulver ausgewählt aus Tannin, Polyester, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol oder Cellulose-basierte natürliche Materialien, besonders bevorzugt ist Tannin. Bevorzugte b) organische Fasermaterialien sind ausgewählt aus Pflanzenfasern, wie beispielsweise Baumwolle, Jute, Flachs, Hanf oder Tannin, oder tierischen Fasern, wie beispielsweise Wolle, Haare oder Federn, besonders bevorzugt ist Flachs. Die Länge der organischen Fasermaterialien beträgt bevorzugt 200µm bis 3mm. Bevorzugte c) Lösungen oder Gele polymerer Materialien sind ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohole, Polyethylenglycole, Polyacrylamide oder Polyacrylsäure-Copolymere.Suitable pore formers are, for example, a) organic powders with a particle distribution of 5 to 2000 µm, b) organic fiber materials with a particle distribution of 5 to 2000 µm, or c) solutions or gels of polymeric materials or mixtures thereof. Preferred a) organic powders are selected from tannin, polyester, polypropylene, polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene-styrene, or cellulose-based natural materials, with particular preference being given to tannin. Preferred b) organic fiber materials are selected from plant fibers, such as cotton, jute, flax, hemp, or tannin, or animal fibers, such as wool, hair, or feathers, with particular preference being given to flax. The length of the organic fiber materials is preferably 200 µm to 3 mm. Preferred c) solutions or gels of polymeric materials are selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohols, polyethylene glycols, polyacrylamides, or polyacrylic acid copolymers.
Durch Einsatz der Porenbildner im erfindungsgemäßen Verfahren werden zeolithische Formkörper erhalten, die i) Makroporen mit einem mittleren Durchmesser von größer 200 nm, bevorzugt 1000 nm bis 300 µm, oder ii) Kanäle bzw. Vertiefungen mit einer Länge von größer 300 nm, bevorzugt 1000 nm bis 800 µm, oder eine Kombination aus i) und ii) aufweisen.By using the pore formers in the process according to the invention, zeolitic shaped bodies are obtained which have i) macropores with an average diameter of greater than 200 nm, preferably 1000 nm to 300 µm, or ii) channels or depressions with a length of greater than 300 nm, preferably 1000 nm to 800 µm, or a combination of i) and ii).
Die Summe der i) Makroporen und/oder ii) Kanäle beziehungsweise Vertiefungen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung als eine sekundäre Porosität bezeichnet. Die zeolithischen Formkörper der vorliegenden Erfindung weisen neben der sekundären Porosität ebenfalls eine primäre Porosität auf, die durch Mesoporen mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 50 nm bedingt ist. Die Makroporen und nano- oder µ-Kanäle dienen zur Verbesserung (zum Beispiel Erhöhung) der Effektivität, besonders bei dynamischen Adsorptions- und Desorptionsprozessen. Durch die Anwesenheit der Makroporen und/oder Kanäle wird die Kontaktfläche des Formkörpers enorm vergrößert und damit ein besserer Gas- oder Luftaustausch mit dem Sorptionsmaterial ermöglicht. Die i) Makroporen und ii) Kanäle liegen bevorzugt als Kombination (Gemisch) in den erfindungsgemäßen Formkörpern vor.The sum of the i) macropores and/or ii) channels or depressions is referred to as secondary porosity within the meaning of the present invention. In addition to secondary porosity, the zeolitic molded bodies of the present invention also exhibit primary porosity, which is determined by mesopores with an average diameter of 2 to 50 nm. The macropores and nano- or µ-channels serve to improve (e.g., increase) effectiveness, particularly in dynamic adsorption and desorption processes. The presence of the macropores and/or channels enormously increases the contact area of the molded body, thus enabling better gas or air exchange with the sorption material. The i) macropores and ii) channels are preferably present as a combination (mixture) in the molded bodies according to the invention.
Der erfindungsgemäße Formkörper ermöglicht somit eine verbesserter Adsorptionskapazität. Gleichzeitig verfügen die erfindungsgemäßen Formkörper über eine gute Performance für eine Adsorption bei Raumtemperaturen und niedrigen Partialdrücken. Insgesamt lassen sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Formkörper als Sorptionselemente die Gesamtkosten (zum Beispiel Anlage, Prozesszeit) zur Herstellung von CO2 durch geringere Desorptions- und Regenerationszeiten senken. Darüber hinaus verfügen die erfindungsgemäßen Formkörper über eine verbesserte Adsorptionskinetik und Adsorptionsdynamik für sowohl Temperaturschaukelverfahren als auch Über- und Unterdruckschaukelverfahren oder Kombinationen der Verfahren.The shaped body according to the invention thus enables improved adsorption capacity. At the same time, the shaped bodies according to the invention exhibit good adsorption performance at room temperatures and low partial pressures. Overall, the use of the shaped bodies according to the invention as sorption elements allows the overall costs (e.g., plant costs, process time) for CO2 production to be reduced by shorter desorption and regeneration times. Furthermore, the shaped bodies according to the invention exhibit improved adsorption kinetics and adsorption dynamics for both temperature swing processes and positive and negative pressure swing processes, or combinations of these processes.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention emerge from the remaining features mentioned in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Formkörper ist vorgesehen, dass das Zeolith-Material X-Zeolithe mit einem SiO2/Al2O3 Verhältnis von kleiner 3,0 sind, bevorzugt ist der 13X-Zeolithtyp mit einem niedrigen Siliciumdioxidgehalt mit einem SiO2/Al2O3 Verhältnis von 1,8 bis 2,5, bevorzugt 1,8 bis 2,1, besonders bevorzugt 1,8 bis 2,0.In an advantageous embodiment of the shaped bodies, it is provided that the zeolite material is X-zeolite with a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of less than 3.0, preferably the 13X zeolite type with a low silicon dioxide content with a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 1.8 to 2.5, preferably 1.8 to 2.1, particularly preferably 1.8 to 2.0.
Durch Verwendung eines Zeolith-Materials mit einer Faujasit-Struktur und einem molaren SiO2/Al2O3-Verhältnis von 1,8 bis 2,5 kann ein Formkörper hergestellt werden, der ein optimales Transportporensystem und einen maximalen Gehalt an aktiver Zeolith-Materie mit Faujasit-Struktur aufweist. Es hat sich ebenfalls gezeigt, dass die Kohlendioxid-Adsorptionskapazität des Faujasit X-Zeolith-Typs mit niedrigem Siliciumdioxidgehalt signifikant höher ist.By using a zeolite material with a faujasite structure and a molar SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 1.8 to 2.5, a molded body can be produced that exhibits an optimal transport pore system and a maximum content of active zeolite material with a faujasite structure. It has also been shown that the carbon dioxide adsorption capacity of the low-silica Faujasite X zeolite type is significantly higher.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Formkörpers ist vorgesehen, dass dieser zusätzlich ein oder mehrere anorganische Additive oder Armierungsmaterialien umfasst, ausgewählt aus anorganischen Pulvern mit einer Teilchenverteilung von 1 bis 1000 µm, anorganischen Fasern mit einer Teilchenverteilung von 1 bis 5000 µm, Metall-Splitter mit einer Teilchenverteilung von 10 bis 2000 µm, oder einer Kombination. Bevorzugt sind anorganische Fasern mit einer Länge von 200 µm bis 50 mm, besonders bevorzugt von 200 µm bis 3 mm. Als beispielhafte Pulver seien genannt: Calciumsilikat, Aluminiumoxide (α-Al2O3, γ- Al2O3, η- Al2O3, und δ- Al2O3) mit einer Teilchenverteilung wie beispielsweise von 1 bis 1000 µm.In an advantageous embodiment of the shaped body, it is provided that it additionally comprises one or more inorganic additives or reinforcing materials, selected from inorganic powders with a particle distribution of 1 to 1000 µm, inorganic fibers with a particle distribution of 1 to 5000 µm, metal splinters with a particle distribution of 10 to 2000 µm, or a combination. Preference is given to inorganic fibers with a length of 200 µm to 50 mm, particularly preferably from 200 µm to 3 mm. Exemplary powders include: calcium silicate, aluminum oxides (α-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , and δ-Al 2 O 3 ) with a particle distribution such as from 1 to 1000 µm.
Geeignete Fasern sind zum Beispiel amorphe Fasern (Glasfasern, Steinwolle), polykristalline Fasern (Aluminiumfasern, Kohlefasern) oder monokristalline Fasern (Wollastonite) mit einer Teilchenverteilung von 1 bis 1500 µm. Bevorzugt sind Glasfasern mit einer Länge von 1 bis 4 mm. Beispiele für Metallsplitter sind Sägespänne aus Aluminium, Eisen, Kupfer oder anderen Metalle mit einer Teilchenverteilung von 10 bis 2000 µm.Suitable fibers include amorphous fibers (glass fibers, rock wool), polycrystalline fibers (aluminum fibers, carbon fibers), or monocrystalline fibers (wollastonite) with a particle size distribution of 1 to 1500 µm. Glass fibers with a length of 1 to 4 mm are preferred. Examples of metal splinters include sawdust made of aluminum, iron, copper, or other metals with a particle size distribution of 10 to 2000 µm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Formkörper ist vorgesehen, dass die Formkörper als kompakte Formkörper in Form einer Platte, eines Rohrs, einer Quadratwabe, Dreieckwabe oder Sechseckwabe vorliegen.In an advantageous embodiment of the shaped bodies, it is provided that the shaped bodies are present as compact shaped bodies in the form of a plate, a tube, a square honeycomb, a triangular honeycomb or a hexagonal honeycomb.
Zeolithische Formkörper in Form einer Platte, eines Rohrs, eines Vollzylinders oder als Wabenstruktur (zum Beispiel Quadratwabe, Sechseckwabe, Dreieckwabe) sind beispielsweise kompakte Formkörper, die in ihrer Verwendung als solche eingesetzt werden.Zeolitic shaped bodies in the form of a plate, a tube, a solid cylinder or as a honeycomb structure (for example square honeycomb, hexagonal honeycomb, triangular honeycomb) are, for example, compact shaped bodies that are used as such.
In einer alternativen Ausführungsform liegen die zeolithischen Formkörper beispielsweise als Granulate, irreguläres Teilchen, Kugeln, Perlen, Zylinder, Pellets, Ringe, Extrudate (wie extrudierte Pellets oder extrudierte Hülsen) vor. Bevorzugt liegen diese in Form einer Schüttung einer Vielzahl von Körpern vor, die insgesamt die Eigenschaften einer Schüttung aufweisen.In an alternative embodiment, the zeolitic shaped bodies are present, for example, as granules, irregular particles, spheres, beads, cylinders, pellets, rings, or extrudates (such as extruded pellets or extruded sleeves). These are preferably in the form of a bed of a plurality of bodies, which collectively exhibit the properties of a bed.
Liegen die Formkörper in einer kompakten Form einer Platte, eines Rohrs, eines Vollzylinders oder als Wabenstruktur vor, weisen diese eine hohe Raumausfüllung bei gleichzeitig vergleichsweise sehr guter Durchströmbarkeit auf, was beispielsweise bei einer Wabenform mit breiten Stegen und schmalen Kanälen gegeben ist. Bedingt durch eine höhere Raumausfüllung der so geformten Formkörper (mehr aktives Material pro Volumen) wird die Effektivität der entsprechenden Prozesse erhöht.If the molded bodies are in a compact form such as a plate, tube, solid cylinder, or honeycomb structure, they exhibit a high volumetric fill rate while simultaneously offering comparatively excellent flow throughput, as is the case, for example, with a honeycomb shape with wide webs and narrow channels. Due to the higher volumetric fill rate of the molded bodies formed in this way (more active material per volume), the effectiveness of the corresponding processes is increased.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung der Formkörper ist vorgesehen, dass dem formbaren Stoffgemisch zusätzlich ein oder mehrere anorganische Additive oder Armierungsmaterialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus d) anorganische Pulver mit einer Teilchenverteilung von 1 bis 1000 µm, e) anorganische Fasern mit einer Teilchenverteilung von 1 bis 5000 µm oder f) Metall-Splitter mit einer Teilchenverteilung von 10 bis 2000 µm, zugesetzt werden.In an advantageous embodiment of the method for producing the shaped bodies, it is provided that one or more inorganic additives or reinforcing materials selected from the group consisting of d) inorganic powders with a particle distribution of 1 to 1000 µm, e) inorganic fibers with a particle distribution of 1 to 5000 µm or f) metal splinters with a particle distribution of 10 to 2000 µm are additionally added to the moldable substance mixture.
Die oben genannten anorganischen Additive dienen der Armierung beziehungsweise Verstärkung des Sorptionsmaterials, mit der sich die Betriebshaltbarkeit erhöhen lässt. Insbesondere kann damit die Festigkeit und Funktionalität von 3 D-Kompaktformen gesteigert werden, was auf eine Abriebreduzierung während des Betriebes zurückgeführt werden kann. Die so verstärkten Formkörper haben somit neben einer hohen CO2-Adsorptionskapazität auch eine erhöhte Materialfestigkeit. Diese sind dadurch bei einer zyklischen Prozessbeanspruchung robuster und reproduzierbar, was sich wiederum positiv auf die Qualität und die Prozesskosten auswirkt.The above-mentioned inorganic additives serve to reinforce or strengthen the sorption material, thereby increasing its operational durability. In particular, they can increase the strength and functionality of 3D compact molds, which can be attributed to a reduction in abrasion during operation. The molded bodies reinforced in this way therefore have not only a high CO2 adsorption capacity but also increased material strength. They are therefore robust under cyclic process stress. faster and reproducible, which in turn has a positive effect on quality and process costs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verarbeitung des formbaren Stoffgemisches die Beschichtung mindestens einer Oberflächenseite, bevorzugt beider Oberflächenseiten, eines Basisformkörpers, der bevorzugt ein plattenförmiger Formkörper ist, mit dem formbaren Stoffgemisch, umfasst.. Bevorzugt umfasst der Basisformkörper ein Zeolith-Material und ein Bindemittel, besonders bevorzugt umfasst der Basisformkörper zusätzlich ein oder mehrere anorganische Additive oder Armierungsmaterialien. Der Basisformkörper selbst weist bevorzugt keine sekundäre Porosität auf. Die Beschichtung des Basisformkörpers auf Basis des formbaren Stoffgemischs verleiht dem so hergestellten Formkörper die selektive Porosität.In a further advantageous embodiment of the method, the processing of the moldable mixture of materials comprises coating at least one surface side, preferably both surface sides, of a base molded body, which is preferably a plate-shaped molded body, with the moldable mixture of materials. The base molded body preferably comprises a zeolite material and a binder; particularly preferably, the base molded body additionally comprises one or more inorganic additives or reinforcing materials. The base molded body itself preferably has no secondary porosity. The coating of the base molded body based on the moldable mixture of materials imparts the selective porosity to the molded body thus produced.
Somit wird ein Formkörper erhalten, der selektiv auf seiner Umgebungsoberfläche die sekundäre Porosität aufweist. Die sekundäre Porosität stellt die Summe der Poren und/oder Kanäle dar, die die innere Grundstruktur des Formkörpers mit dem Umgebungsmedium beziehungsweise mit Luft verbindet. Damit wird ein effizienter Austausch besonders bei dynamischen Vorgängen (Adsorption, Desorption und Regeneration) ermöglicht.This results in a molded body that selectively exhibits secondary porosity on its surrounding surface. Secondary porosity represents the sum of the pores and/or channels that connect the inner basic structure of the molded body to the surrounding medium or air. This enables efficient exchange, especially during dynamic processes (adsorption, desorption, and regeneration).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verarbeitung das Aufbringen einer Folie auf einer Oberflächenseite eines Basisformkörpers, der bevorzugt ein plattenförmiger Formkörper ist, mit dem formbaren Stoffgemisch umfasst. Die Folie ist beispielsweise ein Komposit-Material, welches ein Trägermaterial und das formbare Stoffgemisch umfasst. Bevorzugt wird als Trägermaterial ein Material verwendet, welches beim Kalzinieren thermisch nahezu vollständig abgebaut wird. Besonders bevorzugt ist das Trägermaterial eine Polymermatrix.In a further advantageous embodiment of the method, the processing comprises applying a film to one surface side of a base molded body, which is preferably a plate-shaped molded body, with the moldable material mixture. The film is, for example, a composite material comprising a carrier material and the moldable material mixture. Preferably, the carrier material used is a material that is almost completely thermally degraded upon calcination. Particularly preferably, the carrier material is a polymer matrix.
Durch den Einsatz einer Folie kann selektiv eine Seite des Formkörpers mit einer bestimmten Menge an formbarem Stoffgemisch versehen werden und erlaubt die getrennte Herstellung des Basisformkörpers und der Folie.By using a film, one side of the molded body can be selectively provided with a specific amount of moldable material mixture and allows the separate production of the base molded body and the film.
Ein weiterer Teilaspekt ist die Verwendung des zeolithischen Formkörpers, die in den vorstehenden Abschnitten beschrieben sind, als Sorptionselemente in technischen Adsorptionsprozessen, insbesondere zur Adsorption oder Desorption von CO2 oder H2O, bevorzugt im DAC-Verfahren. Jedoch ist auch eine Verwendung in allen technischen Bereichen möglich, wo beispielsweise eine Gastrennung, Gasseparation, Gasreinigung oder Gasentfeuchtung durchgeführt wird.A further aspect is the use of the zeolitic shaped bodies described in the preceding sections as sorption elements in technical adsorption processes, in particular for the adsorption or desorption of CO2 or H2O , preferably in the DAC process. However, use is also possible in all technical fields where, for example, gas separation, gas purification, or gas dehumidification is carried out.
Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless otherwise stated in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1a ,1b zwei mögliche Anlagen zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, -
2a eine bekannte Kristallstruktur eines Adsorptionsmaterials auf Basis eines Faujasit-Zeoliths 13X, -
2b eine bekannte Kristallstruktur eines Adsorptionsmaterials auf Basis eines Faujasit-Zeoliths 13X mit Mesoporen , -
2c eine konkrete Ausführungsform der Kristallstruktur der erfindungsgemäßen Formkörper, -
3a eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers als Sphären-Granulat mit sekundärer Porosität, -
3b eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers als Sphären-Granulat mit sekundärer Porosität und mit anorganischen Fasern, -
4a verschiedene Ausführungsformen möglicher Herstellungsformen der erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörper als Schüttung, -
4b verschiedene Ausführungsformen möglicher Herstellungsformen der erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörper als kompakte Formkörper, -
5 ein erstes Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zeolithischen Formkörpers zur Abtrennung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, -
6 ein zweites Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer konkreten Ausführungsform der erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörper, -
7 ein drittes Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer weiteren konkreten Ausführungsform der erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörper.
-
1a ,1b two possible plants for separating carbon dioxide from the ambient air, -
2a a known crystal structure of an adsorption material based on a faujasite zeolite 13X, -
2b a known crystal structure of an adsorption material based on a faujasite zeolite 13X with mesopores, -
2c a concrete embodiment of the crystal structure of the shaped bodies according to the invention, -
3a a simplified representation of a shaped body according to the invention as spherical granulate with secondary porosity, -
3b a simplified representation of a molded body according to the invention as spherical granulate with secondary porosity and with inorganic fibers, -
4a various embodiments of possible production forms of the zeolitic shaped bodies according to the invention as a bed, -
4b various embodiments of possible production forms of the zeolitic shaped bodies according to the invention as compact shaped bodies, -
5 a first flow diagram for carrying out a process according to the invention for producing a zeolitic shaped body for separating carbon dioxide from the ambient air, -
6 a second flow diagram for carrying out a process according to the invention for producing a specific embodiment of the zeolitic shaped bodies according to the invention, -
7 a third flow diagram for carrying out a process according to the invention for producing a further concrete embodiment of the zeolitic shaped bodies according to the invention.
Die
In
Alternativ oder zusätzlich weisen die erfindungsgemäßen Formkörper nano- bezierhungsweise µ-Kanäle mit einer Länge von größer 300 nm auf. Die Kanäle des Formkörpers weisen eine Länge von mindestens 300 nm auf, vorzugsweise eine Länge im Bereich von 500 nm bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 1000 nm bis 800 µm. Bei der Länge der Kanäle handelt es sich um eine durchschnittliche Länge. Durch die Makroporen 33 und/oder Kanäle wird die Effektivität besonders bei dynamischen Adsorptions- und Desorptionsprozessen erhöht.Alternatively or additionally, the shaped bodies according to the invention have nano- or μ-channels with a length greater than 300 nm. The channels of the shaped body have a length of at least 300 nm, preferably a length in the range of 500 nm to 1000 μm, particularly preferably in the range of 1000 nm to 800 μm. The length of the channels is an average length. The macropores 33 and/or channels increase the effectiveness, particularly in dynamic adsorption and desorption processes.
In
In
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Schüttpulvermischung 73 ein oder mehrere anorganische Fasern oder Armierungsmaterialien 34, bevorzugt anorganische Fasern. Diese sind thermisch stabil und unterliegen während des Kalzinierens keinen Veränderungen, und leisten somit beispielsweise einen Beitrag zur Festigkeitserhöhung der Oberfläche (Armierung). Eine vereinfachte schematische Darstellung ist in Detail „D“ der
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Folie 81 ein oder mehrere anorganische Fasern oder Armierungsmaterialien 87, bevorzugt anorganische Fasern, die thermisch stabil sind und die während des Kalzinierens keinen Veränderungen unterliegen, sondern unverändert bleiben und somit einen Beitrag zur Festigkeitserhöhung der Oberfläche (Armierung) leisten können.In a further embodiment, the film 81 contains one or more inorganic fibers or reinforcing materials 87, preferably inorganic fibers that are thermally stable and that do not undergo any changes during calcination but remain unchanged and can thus contribute to increasing the strength of the surface (reinforcement).
BeispieleExamples
Beispiel 1Example 1
Beispiel 1 beschreibt die Herstellung eines Formkörpers auf Basis einer GrundmaterialmischungExample 1 describes the production of a molded body based on a base material mixture
Es wird eine Tablettenmischung, bestehend aus 80 Gew.-% Zeolith-Material und 20 Gew.-% Bentonit, hergestellt. Der Mischung werden 30 Gew.-% Wasser zugesetzt, um eine Masse mit der geeigneten Konsistenz herzustellen. Diese Masse wird dann in eine Form überführt, in der die Masse mit einem Gewicht von 25.000 kg komprimiert wird. Die komprimierte Form wird dann aus der Form genommen und bei einer Temperatur von 500 °C wärmebehandelt.A tablet mixture consisting of 80 wt% zeolite material and 20 wt% bentonite is prepared. 30 wt% water is added to the mixture to create a mass with the appropriate consistency. This mass is then transferred to a mold, where it is compressed to a weight of 25,000 kg. The compressed form is then removed from the mold and heat-treated at a temperature of 500 °C.
Beispiel 2Example 2
Beispiel 2 beschreibt die Herstellung eines erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörpers mit verbesserter PorositätExample 2 describes the production of a zeolitic shaped body according to the invention with improved porosity
Es wird eine Grundmaterialmischung in komprimierter Form hergestellt, die aus 80 Gew.-% Zeolith-Material und 20 Gew.-% Bentonit besteht. Der Mischung werden 30 Gew.-% Wasser zugesetzt, um eine Masse mit der entsprechenden Konsistenz herzustellen. Anschließend wird eine Schüttelpulvermischung aus 78 Gew.-% Zeolithmaterial, 19 Gew.-% Bentonit, 2 Gew.-% Flachsfasern und 1 Gew.-% Tannin hergestellt. Es werden 30 Gew.-% Wasser zugesetzt, um eine Masse mit der entsprechenden Konsistenz herzustellen. Anschließend werden 50 Gew.-% der Gesamtmasse der Schüttelpulvermischung in die Form gefüllt und mit einem Gewicht von 25.000 kg komprimiert. Dann wird die Grundmaterialmischung in einer Schicht auf die gepresste poröse Masse aufgetragen. Die Masse wird anschließend erneut mit einem Gewicht von 25.000 kg gepresst. Danach werden 50 Gew.-% der Gesamtmasse der Schüttelpulvermischung wieder in einer Schicht in die Form eingebracht und mit einem Gewicht von Gewicht von 25.000 kg verpresst. Die gepresste Form wird dann aus der Form genommen und bei einer Temperatur von 500 Grad Celsius wärmebehandelt. Dabei werden organische Partikel aus der porösen Masse im Luftstrom verbrannt, wobei Kanäle und Hohlräume (sekundäre Porosität) im Formkörper zurückbleiben.A base material mixture is produced in compressed form, consisting of 80 wt% zeolite material and 20 wt% bentonite. 30 wt% water is added to the mixture to produce a mass with the appropriate consistency. A shakeable powder mixture is then produced consisting of 78 wt% zeolite material, 19 wt% bentonite, 2 wt% flax fiber, and 1 wt% tannin. 30 wt% water is added to produce a mass with the appropriate consistency. 50 wt% of the total mass of the shakeable powder mixture is then filled into the mold and compressed with a weight of 25,000 kg. The base material mixture is then applied in a single layer onto the pressed porous mass. The mass is then pressed again with a weight of 25,000 kg. 50 wt% of the total mass of the shakeable powder mixture is then again introduced into the mold in a single layer and compressed with a weight of 25,000 kg. The pressed form is then removed from the mold and heat-treated at a temperature of 500 degrees Celsius. Organic particles from the porous mass are combusted in the air stream, leaving channels and cavities (secondary porosity) in the molded body.
Beispiel 3Example 3
Beispiel 3 beschreibt die Herstellung eines erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörpers mit verbesserter Porosität und verbesserter mechanischer StabilitätExample 3 describes the production of a zeolitic shaped body according to the invention with improved porosity and improved mechanical stability
Es wird eine Grundmaterialmischung in komprimierter Form hergestellt, die aus 80 Gew.-% Zeolith-Material und 19,5 Gew.-% Bentonit und 0,5 Gew.-% Glasfasern von 1-4 mm Länge besteht. Der Mischung werden 30 Gew.-% Wasser zugesetzt, um eine Masse mit der entsprechenden Konsistenz herzustellen.A compressed base material mixture is prepared, consisting of 80 wt% zeolite material, 19.5 wt% bentonite, and 0.5 wt% glass fibers measuring 1-4 mm in length. 30 wt% water is added to the mixture to produce a mass of the appropriate consistency.
Dann wird eine Schüttelpulvermischung aus 78 Gew.-% Zeolith-Mmaterial, 18,5 Gew.-% Bentonit, 2 Gew.-% Flachsfasern von 1-2 mm Länge, 1 Gew.-% Tannin und 0,5 Gew.-% Glasfasern von 1- 4 mm Länge hergestellt. Der Mischung werden 30 Gew.-% Wasser zugesetzt, um eine Masse mit der geeigneten Konsistenz herzustellen.A shakeable powder mixture is then prepared from 78 wt% zeolite material, 18.5 wt% bentonite, 2 wt% flax fibers 1-2 mm long, 1 wt% tannin, and 0.5 wt% glass fibers 1-4 mm long. 30 wt% water is added to the mixture to produce a mass of the appropriate consistency.
Anschließend werden 50 Gew.-% der Gesamtmasse der porösen Mischung in die Form gefüllt und mit einem Gewicht von 25.000 kg komprimiert. Dann wird die Grundmaterialmischung in einer Schicht auf die gepresste poröse Masse aufgetragen. Nachfolgend wird die Masse erneut mit einem Gewicht von 25.000 kg verpresst. Danach werden 50 Gew.-% der Gesamtmasse der porösen Mischung wieder in einer Schicht in die Form eingebracht und mit einem Gewicht von Gewicht von 25.000 kg komprimiert.Subsequently, 50 wt% of the total mass of the porous mixture is poured into the mold and compressed with a weight of 25,000 kg. The base material mixture is then applied in a single layer to the pressed porous mass. The mass is then pressed again with a weight of 25,000 kg. After that, 50 wt% of the total mass of the porous mixture is again introduced into the mold in a single layer and compressed with a weight of 25,000 kg.
Der Formkörper wird dann aus der Form genommen und bei einer Temperatur von 500 °C wärmebehandelt. Dabei werden organische Partikel aus der porösen Masse im Luftstrom verbrannt, wobei Kanäle und Hohlräume zurückbleiben, die die Diffusionsbeschränkungen für Adsorbatmoleküle verringern. Glasfasern verstärken die Struktur als Mikroverstärkung und erhöhen so die mechanische Stabilität der Formkörper.The molded body is then removed from the mold and heat-treated at a temperature of 500 °C. Organic particles from the porous mass are combusted in the air stream, leaving channels and cavities that reduce the diffusion restrictions for adsorbate molecules. Glass fibers reinforce the structure as microreinforcements, thus increasing the mechanical stability of the molded bodies.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- zeolithischer Formkörperzeolitic molded body
- 11, 1211, 12
- ProzesskammerTrial Chamber
- 1313
- Leitungen, Klappen, VentilePipes, flaps, valves
- 14, 1514, 15
- Sorptionselementsorption element
- 1616
- LeitungsarmaturPipe fitting
- 17, 1817, 18
- HauptspeicherMain memory
- 2020
- Kristallstruktur Faujasit-Zeolith 13XCrystal structure of faujasite zeolite 13X
- 2121
- Kristallstruktur des erfindungsgemäßen FormkörpersCrystal structure of the molded body according to the invention
- 2222
- Faujasit-PorensystemFaujasite pore system
- 2323
- CO2 Moleküle CO2 molecules
- 2424
- ZwischenkanäleIntermediate channels
- 2525
- sekundären Porositätsecondary porosity
- 2626
- Na+ KationenNa + cations
- 3030
- Sphären-GranulatSpherical granules
- 3131
- Gefügestructure
- 3232
- primärer Porositätprimary porosity
- 3333
- sekundäre Porositätsecondary porosity
- 3434
- anorganische Additive oder Armierungsmaterialieninorganic additives or reinforcing materials
- 3939
- PorenbildnerPore formers
- 4040
- Formen der erfindungsgemäßen zeolithischen FormkörperShapes of the zeolitic shaped bodies according to the invention
- 4242
- Granulate als SphärenGranules as spheres
- 4444
- irreguläres Teilchenirregular particle
- 4646
- extrudierte Pelletsextruded pellets
- 4848
- extrudierte Hülsenextruded sleeves
- 5050
- kompakte Formen der erfindungsgemäßen zeolithischen Formkörpercompact forms of the zeolitic shaped bodies according to the invention
- 5252
- Platteplate
- 5454
- MehrkanalrohrMulti-channel pipe
- 5656
- QuadratwabeSquare honeycomb
- 5858
- diverse Querschnittevarious cross-sections
- 7070
- plattenförmiger zeolithischer Formkörper mit beidseitiger sekundärer Porositätplate-shaped zeolitic molded body with secondary porosity on both sides
- 7171
- BasisformkörperBasic molded body
- 7272
- OberflächenseiteSurface side
- 7373
- formbaren Stoffgemischmoldable mixture of substances
- 7474
- sekundären Porositätsecondary porosity
- 7575
- innere Grundstrukturinternal basic structure
- 7676
- Umgebungsmediumambient medium
- 8080
- plattenförmiger zeolithischer Formkörper mit einseitiger sekundärer Porositätplate-shaped zeolitic body with one-sided secondary porosity
- 8181
- Foliefilm
- 8282
- OberflächenseiteSurface side
- 8383
- BasisformkörperBasic molded body
- 8484
- sekundären Porositätsecondary porosity
- 8585
- innere Grundstrukturinternal basic structure
- 8686
- Umgebungsmediumambient medium
- 8787
- anorganische Additive oder Armierungsmaterialieninorganic additives or reinforcing materials
- 100100
- Direct-Air-Capture-AnlageDirect air capture system
- 110110
- Direct-Air-Capture-AnlageDirect air capture system
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2 016 838 [0007]DE 2 016 838 [0007]
- DE 10 2008 046 155 A1 [0008]DE 10 2008 046 155 A1 [0008]
- US 4,818,508 [0009]US 4,818,508 [0009]
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Claims (10)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024107282.2A DE102024107282A1 (en) | 2024-03-14 | 2024-03-14 | Zeolitic shaped body, process for its preparation and its use as a sorption element |
| PCT/EP2025/056723 WO2025190995A1 (en) | 2024-03-14 | 2025-03-12 | Zeolite shaped bodies, method for producing same and use thereof as a sorption element |
Applications Claiming Priority (1)
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