用于固定二氧化碳的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于固定二氧化碳的系统。该系统包括用于从矿渣中提取碱金属成分的第一反应器，和用二氧化碳使该提取的碱金属成分碳酸化的第二反应器。用该系统，可以以更简单且成本效益高的方式固定二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于固定包含在废气中的二氧化碳的系统。更具体地，本专利技术涉及一种通过从原渣中提取碱金属成分，并使提取的碱金属成分与二氧化碳反应以生成碳酸盐沉淀来固定二氧化碳的系统，其中所述碳酸盐沉淀通过浸没式膜单元进行分离。
技术介绍
出于环境考虑，许多工业领域中的包括二氧化碳的废气需要处理。处理废气的典型工艺包括分离/回收工艺和固定(固定化)工艺。固定工艺的目的是将二氧化碳转化成含碳化合物(例如，碳酸盐)并将含碳化合物转化成适用于其它工业过程的化合物，从而能够以环境友好的方式除去已知可引起全球变暖的二氧化碳，并将二氧化碳作为有用材料利用。目前，使用单一反应器，在其中从原渣中提取碱金属成分与碳酸化反应同时进行。然而，在这种常规方法中，由于碱金属成分提取和碳酸化反应同时进行，提取的碱金属成分被碳酸化，碳酸化的成分形成为沉淀，然后碳酸盐沉淀聚集在矿渣的表面上，其导致碱金属成分提取受到阻碍，碳酸化反应耗时较长，并且碳酸化率降低。进一步，在常规的方法中，由于矿渣、碳酸盐沉淀和残余的工艺水/溶液共存，难以再利用工艺水/溶液和用于提取的化学溶剂(例如，醋酸)。因此，作为常规方法，已经使用如下方法其中按照如图3所示的顺序次序以单独的批次进行碱金属成分提取、通过注射二氧化碳的碳酸盐转化、和用于固体/液体分离的过滤。上述在该
技术介绍
部分中公开的信息仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种用于固定二氧化碳的系统。该系统包括第一反应器和与第一反应器相连的第二反应器。向第一反应器中引入原渣。在第一反应器中，从原渣中提取碱金属成分。然后将含有提取的碱金属成分的溶液从第一反应器中排出。将来自第一反应器的含有提取的碱金属成分的溶液和二氧化碳引入第二反应器中。在第二反应器中，通过弓I入的二氧化碳与弓I入的溶液之间的碳酸化反应，将包含在弓I入的溶液中的碱金属成分转化成碳酸盐沉淀。在第二反应器内设置浸没式膜单元以分离碳酸盐沉淀。优选地，浸没式膜单元可以包括多个中空纤维膜和一对中空箱体。中空箱体设置在中空纤维膜的上端和下端，并且通过再循环管线与第一反应器相连，通过所述再循环管线可以在分离碳酸盐沉淀之后将溶液再循环到第一反应器中。优选地，在第二反应器中在浸没式膜单元下方设置空气扩散器，用于将气体二氧化碳输送到第二反应器的内部。 优选地，在再循环管线上安装真空泵。用该系统，除其它外，可以更有效地固定二氧化碳，并且可以将从浸没式膜单元过滤的溶液再利用于碱金属提取反应器中。附图说明现在将参考本专利技术的某些示例性实施方式来详细地描述本专利技术的上述和其它特征，其在所附附图中说明，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本专利技术的限制，其中图1和图2是表示根据本专利技术的实施方式的用于固定二氧化碳的系统的图；且图3是表示常规的二氧化碳固定方法的流程图。附图中提到的附图标记包括对以下元件的参照，其在下面进一步讨论 10 :碱金属成分提取反应器12:供应管线14:再循环管线20:碳酸化反应器30:浸没式膜单元32:中空纤维膜34:中空箱体36:空气扩散器38:真空泵应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本专利技术基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本专利技术的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本专利技术的相同或等同部件。具体实施例方式下面将详细地参照本专利技术的各个实施方式，其实施例图示在所附附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本专利技术，但应当理解，本说明书无意于将本专利技术局限于这些示例性实施方式。相反，本专利技术不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。如图1所示，根据本专利技术的实施方式的用于固定二氧化碳的系统包括碱金属成分提取反应器(10)，与碱金属成分提取反应器(10)相连的碳酸化反应器(20)，和设置在碳酸化反应器(20)之内的浸没式膜单元(30)。向碱金属成分提取反应器(10)中引入原渣。在碱金属成分提取反应器(10)中，从原渣中提取碱金属成分。然后将含有提取的碱金属成分的溶液从碱金属成分提取反应器(10)中排出。将排出的后提取溶液和二氧化碳引入碳酸化反应器(20)中。在碳酸化反应器(20)中，通过弓丨入的二氧化碳与引入的溶液之间的碳酸化反应，将包含在引入的溶液中的碱金属成分转化成碳酸盐沉淀。设置在第二反应器内的浸没式膜单元(30)起到分离碳酸盐沉淀的作用。优选地，浸没式膜单元可以包括多个中空纤维膜(32)和一对中空箱体(34)。中空纤维膜可以，适当地，由聚合物材料例如聚乙烯、乙酸纤维素等制成。中空箱体(34)设置在中空纤维膜(32)的上端和下端。例如，将中空纤维膜(32)的上端插入一个中空箱体(34)中并且将中空纤维膜(32)的下端插入另一个中空箱体(34)中，使得中空箱体(34)通过中空纤维膜(32)彼此流体连通。在这种情况下，碱金属成分提取反应器(10)的出口通过供应管线(12)与碳酸化反应器(20)连接，并且碱金属成分提取反应器(10)的入口通过再循环管线(14)与中空箱体(34)的出口连接。在一些实施方式中，可以在再循环管线(14)处安装至少一个真空泵(36)。优选地，该系统在碳酸化反应器内在浸没式膜单元(30)下方还可以包括空气扩散器(36)，用于产生二氧化碳气泡。空气扩散器(36)接收从二氧化碳供应器(未示出)供应的二氧化碳，所述二氧化碳供应器与碳酸化反应器相连，用于供应二氧化碳。根据引入碳酸化反应器(20)中的溶液的碱金属成分的量控制供应的二氧化碳的量。此处，将描述根据本专利技术的实施方式的用于固定二氧化碳的系统的操作。在碱金属成分提取反应器(10)处提取碱金属成分(例如Ca、Mg等)。更详细地，将原渣(例如来自高炉炼铁工艺的矿渣，来自电炉炼钢工艺的矿渣等)供应到碱金属成分提取反应器(10)。将含有醋酸的水溶液作为提取溶剂供应，原渣与含有醋酸的水溶液的比例为约2至约20 ( S卩，矿渣溶液=约2 20 I)。搅拌所得的溶液直到提取出至少90%的包含在原渣中的碱金属成分。从碱金属成分提取反应器(10)中排出的后提取溶液通过供应管线(12)供应到碳酸化反应器(20)。将从二氧化碳供应器供应的二氧化碳经由空气扩散器(36)引入碳酸化反应器(20)。根据引入到碳酸化反应器(20)中的溶液的碱金属成分的量控制供应的二氧化碳的量。在碳酸化反应器(20)中，进行碳酸化反应并生成碳酸盐沉淀。即，气体二氧化碳在碳酸化反应器(20)中与碱金属离子反应以生成碳酸盐沉淀。通过浸没式膜单元(30)从包含在碳酸化反应器(20)中的溶液中分离碳酸盐沉淀。更具体地，在残余溶液(在碳酸化反应后的提取的碱金属成分的溶液)通过毛细管作用经由中空纤维膜(32)转移时，碳酸盐沉淀存在于碳酸化反应器中而不经由中空纤维膜(20)转移。然后通过操作真空泵(36)将溶液经由中空箱体(34)和再循环管线(14)进行转移，并再循环到碱金属成分提取反应器(10)，以在碱金属成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固定二氧化碳的系统，所述系统包括：第一反应器，向其中引入矿渣，在其中从所述矿渣中提取碱金属成分，并从其中排出含有提取的碱金属成分的溶液；和第二反应器，向其中引入二氧化碳和含有提取的碱金属成分的溶液，并在其中通过引入的二氧化碳与引入的溶液之间的碳酸化反应，将包含在引入的溶液中的碱金属成分转化成碳酸盐沉淀，其中，在所述第二反应器内设置浸没式膜单元以分离所述碳酸盐沉淀。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金兑映，郑圣烨，李起春，曹旼鎬，孙锡頄，朴东哲，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，现代制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：