一种将二氧化碳固定为碳酸盐的方法技术

本发明专利技术公开了一种将ＣＯ２转化为矿物质的高效率的方法或过程。所述方法包括制备煤灰或煤渣的水溶液；当该水溶液与ＣＯ２接触时，ＣＯ２结合或转为碳酸盐。这一过程可以在煤炭原位液化的煤矿中进行。这个方法可用于大量转化ＣＯ２，高浓度的ＣＯ２可能来源于一些工业生产的副产物。该方法的另一种应用为利用接触表面上的气流或通过喷射本发明专利技术的水溶液直接从大气中捕获ＣＯ２。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从大气或工业工艺中去除CO2的方法，更具体地说，本专利技术涉及一 种从这些来源中去除、固定CO2的化学吸收方法。
技术介绍
本专利技术是基于现有技术中固定、消散或去除CO2已知存在的问题而作出的。有很多处理CO2的方案，但是很少或几乎没有方案能够实施，因为所有现有的处理 CO2的方案在技术效率或实际操作的一个或多个方面存在缺陷。例如CO2螯合成气体或液体常常被认为是一种去除消散在大气中的CO2的解决方案。然而CO2螯合在实际应用中存在许多缺陷，特别是CO2以主要形式(气态或液态) 存在，任何可能的螯合物逃逸都会导致CO2消散至空气中。有专家提出，CO2可螯合至废弃气 或气井气。由于如果废弃井不具有密闭性盖层，CO2将会上升至表面，消散到空气中，因此， 这种提议进展不佳。这样的密闭性盖层并不常见，甚至很难确定全密闭性或部分密闭性，且 任何非全密闭性的东西久而久之都能使CO2释放回大气中。而且，任何大规模工业应用需要螯合的CO2的体积，比几乎任何废弃井可以容纳的 体积高很多倍。深度螯合可以部分解决这个问题，因为CO2在地面约4000英尺以下通常浓缩成液 体，但是产生更多的问题。CO2具有大的三相点，且相变部分重叠引起水合物堵塞而不能流 动。CO2非常腐蚀金属，是造成在石油和汽油工业中许多金属腐蚀并随之漏油的原因。 液体CO2具有更强的腐蚀性，在CO2的长期螯合中，用作供水管和控制阀的材料还没试验出来。CO2可以用于，也正用于三次采油时的混相趋。然而，这没有去除消散到大气中的 C02。在三次采油的CO2相趋中，CO2注入到生油层中，以调动残余油，且重新对成形油加压， 残余油然后返回到表面，CO2在那个位点从油中被汽提出，释放到大气中或部分回收到工艺 中。如果有的话，也是很少的成形油具有密封的盖层结构，因此，尽管泥土遍及油田，0)2也 将向上消散直到最后到大气中。油田的CO2相趋不会去除或螯合CO2,它仅仅用于商业用途， 且在CO2消散到大气之前局部延误。在CO2生产和消散中涉及的大规模，是限制CO2消散的 以往尝试的一个因素。世界上最大的CO2排放来源是产电的燃煤发电厂。我们以300MW燃煤发电厂为典 型例子来说明，可以看到之前所述的CO2消散的一些缺点。35%效率(来自煤层，向母线输 电)的300MW燃煤发电厂，每秒排放80kg CO2到大气中。这种典型的发电厂每燃烧一吨煤 产生2. 32吨CO2。也就是说每小时290吨CO2,或每天6960吨CO2。仅美国公用事业一项每年就产生21亿吨C02。分散CO2的现有建议集中于氢氧化钠溶液，最常见的是与海水共同作用。通常来说，是因为可用海水的量大，也是因为许多发电厂位于海水的入口处，在工艺中具有冷却功 能。以从300MW发电厂产生的CO2为例，这些CO2通过与每吨含400g钙离子的氢氧化钠水 溶液接触而消散，这就需要大量的氢氧化钠/海水。通过地上CO2工艺的接触器管道的氢 氧化钠/海水的流量为每天180万吨海水。而且，产生的固体矿物质的量也非常大，每小时产生666吨CaCO3 (碳酸钙)，也就 是几乎每天产生16，000吨固体碳酸盐。物理处理和去除产生的如此多的碳酸盐是任何地 上工艺中的一个很大的缺陷，也是其限制因素。本专利技术的目的在于提供一种去除二氧化碳的有效方法或至少是 一种有效的替代 方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种固定或结合CO2的方法，即将CO2固定为碳酸盐，包括以下步骤制 备煤灰或煤渣的水溶液；使含CO2的气体与所述水溶液接触；使所述CO2与所述水溶液发生 反应以产生碳酸盐，从而使所述CO2被固定或结合于该碳酸盐中。优选地，所述水溶液包含重量百分比为5-40%的煤灰或煤渣。所述水溶液还包括 一种或多种选自石灰、白云石或煤灰洗出液的化合物。含CO2的气体与水溶液在加压条件下接触。所述加压条件为至少2个大气压 (30psig) ο含CO2的气体与水溶液在升温条件下接触。含CO2的气体与水溶液接触的步骤在废矿井中进行，在该废矿井中发生了煤炭原 位液化，从而沉积了碳酸盐。煤炭原位液化产生煤灰或煤渣，再加水产生水溶液，与该水溶液接触的CO2气体几 乎全部固定。优选地，所述水溶液的pH值被调节为大于7。CO2与所述水溶液发生的反应是放热反应，在固定CO2的过程中还会产生蒸汽或水 汽，该蒸汽或水汽可用作动力机械的能源。CO2与所述水溶液发生的反应为流动反应或氧化还原反应，还包括按要求储存由 反应产生的大量电能，以及按要求释放大量电能。CO2与所述水溶液在流动表面发生反应，从而从大气中吸收C02。本专利技术还提供了一种生产碳酸钙的方法，包括上述的将CO2固定或结合为碳酸盐 的方法。本专利技术还提供了一种生产沸石类结构的方法，包括制备煤灰或煤渣的水溶液；含 CO2的气体与所述水溶液接触；CO2与所述水溶液发生反应产生碳酸盐，所述CO2被固定或结 合于该碳酸盐中。因此，从本专利技术可以看出C02既可在地面下地质结构中固定为碳酸盐化合物，也 可以在与本专利技术溶液相接触的空气中固定成为碳酸盐化合物。本专利技术提供了一种低成本、高效率的二氧化碳固定方法，该方法在广泛的应用中 都有效。具体实施例方式通过气体/液体与本专利技术水溶液接触，将CO2固定成为矿物质，具体为碳酸盐。本专利技术提供了一种煤灰的有效应用，同时也提供了 CO2的控制或固定的方法，否则CO2将会释放到大气中。而且，本专利技术提供了一种利用CO2固定方法的水溶液生产碳酸钙的 方法。一部分生产的碳酸盐具有沸石类的精细的多孔结构。这是金属氧化物如SiO2, Al2O3 和Fe2O3，碱性金属氧化物Na2O和K2O,碱土金属氧化物如CaO和MgO存在的情况下才发生 的。在本专利技术的反应条件下，产生了碳酸盐/沸石类结构，这适用于多种不同的用途。本专利技术优选实施例中的溶液主要通过将水与煤灰混合而制备。除了煤灰，任何氧 化的或脱色的煤渣(例如从煤炭原位液化的残渣)或任何烃灰渣也可与水混合以制备这种 溶液。从煤炭原位液化氧化脱色的残渣仍可放置于地下的原位，在那种环境下，如果没有用 水冲过，本专利技术溶液通过将原位残渣与水混合或用水冲洗原位残渣而得到的。原位液化的 煤灰或煤渣是优选的水添加剂。除了主要的水添加剂，石灰或平滑的白云石也可以单独地、 或与任何一种或几种前述的添加剂一起加入到水中，从而形成水溶液。在该实施例中，CO2可能作为煤炭液化产物的副产物而获得，因此，烃和其他有价 值的产物分离后，CO2被重新引进废矿井；或者CO2可以来自被注入废矿井的大气中，该大气 被注入、以在除去了 CO2的大气返回表面前，从大气中吸收co2。煤灰或其他任何一种添加剂包括10wt%或以上CaO，其作用是使吸收溶液具有较 高的钙离子浓度，从而提高CO2的固定效率。煤灰通常包括不同种类的金属氧化物。所包含 的金属氧化物的种类和数量可根据煤矿的类型、甚至煤矿本身的形态而不同。一般包括金 属氧化物如Si02、Al2O3和Fe203。碱性金属氧化物如Na2O和K2O,碱土金属氧化物如CaO禾口 MgO也一般包括在其内。这些金属氧化物和碱土金属氧化物在CO2形成碳酸盐化合物中具有催化反应作用。使用本专利技术溶液在地质地层进行CO2固定，通过在地质地层添加与已有金属氧化 物和碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将ＣＯ↓［２］固定为碳酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备煤灰或煤渣的水溶液；使含ＣＯ↓［２］的气体与所述水溶液接触；使所述ＣＯ↓［２］与所述水溶液发生反应以产生碳酸盐，从而使所述ＣＯ↓［２］被固定或结合于该碳酸盐中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得约翰奥多德，
申请(专利权)人：福布斯油气私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]