一种利用卤片封存烟气中二氧化碳的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用卤片封存烟气中二氧化碳的方法，其包括将卤片溶解在水中得到均一稳定的反应液，再向反应液中缓慢加入氨水并混合均匀；将烟气通入反应液中进行吸收CO2的碳酸盐化反应；反应后分离出反应液中生成的固体产物镁碳酸盐和副产物。本发明专利技术的特点是首次利用在我国储量较大的卤片作为原料来吸收电厂烟气中的CO2，并利用其特性节省了对矿物进行前处理的能耗，大幅降低了工业成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用矿物进行二氧化碳封存的工艺，尤其是利用富镁矿物(水氯镁石)封存二氧化碳的方法。
技术介绍
为了避免全球变暖和气候变化可能会引起的潜在的毁灭性打击，人为活动导致的二氧化碳排放量必须有所减少。为了满足巨大量的消减，二氧化碳封存技术脱颖而出。二氧化碳封存技术中包括利用地质体封存、利用海洋封存以及利用矿物封存。地质体封存主要通过将co2直接注入大型地质体中来实现。这类地质体通常为废弃的油气田或者是地下含盐层。这一方法最大的隐患是由于其耐久性较差，长期存在co2泄漏的危险。大量的0)2泄漏会对全球气候以及当地环境造成显著的影响，因此这种方法需要上万年的长时间的检测。海洋封存是指将0)2直接注入到海底较深的区域，气态的C02在此区域会反应形成碳酸(H2C03)，然后进一步分解为C032或HC0 3以及Η +。这种方法在最近几年逐渐显示出其局限性，首先是其对于海洋环境负面影响具有很大的不确定性，例如海洋酸化等。其次，由于洋底不断缓慢更新，若干世纪后，封存在海底的0)2有可能会重新释放到大气中。相比而言，利用矿物碳酸盐化以达到矿物封存0)2的目的具有一些重要优势:(1)由于生成的碳酸盐矿物比较稳定，同时用于反应的原料十分充足，因此这是一种有益于环境同时可以永久封存的方法。(2)与其他二氧化碳封存方式不同，这种方式可以省去对于封存的二氧化碳的泄漏的观测，从而可以节省大量开支。(3)天然矿石的副产品有很高的经济价值，这使得矿物封存能够具有商业化应用潜力。(4)可因地制宜地实现排放源C02就地封存或者矿石附近的原位封存。这一概念最早由瑞士学者Seifritz在1990年提出。地球上有许多种元素可以用于反应生成稳定碳酸盐从而达到矿物封存0)2的目的。但是由于在自然界中的含量以及溶解度的优势，碱金属，钙与镁被认为是最适合进行反应的几种元素。很多工业化固体废料中也含有大量的铁，但由于它还有其他更重要的价值，因此相比较来说，Mg更适合作为大规模碳酸盐化的原料。矿物碳酸盐化的目的是将电厂等消耗碳矿而排放出的大量C02最终又以回归于矿物的方式封存于大自然。一般来讲，矿物的湿法碳酸盐化反应包含三个步骤:即(1)镁硅酸盐的溶解，镁离子析出。(2)MgC03以及无定形二氧化硅的沉淀结晶。镁硅酸盐的溶解需要额外加入酸溶液以降低pH。同时由于镁离子的水合能很高，在水溶液中会被水分子紧密络合而很少呈自由离子存在，因此尽管热力学上镁离子的碳酸盐化反应在常温常压下容易发生，但是其反应速率相当缓慢，通常需高温或高压条件才能加快反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，本着以废治废的原则，提供一种利用卤片中镁离子来封存烟气中的C02的工艺流程。本专利技术通过对于全流程各个步骤多次实验改进，找出了一套在低温低压条件下低能耗、低成本地加快镁离子碳酸盐化反应速率的方法。整个流程具有工业规模应用的潜力。本专利技术的目的可以通过以下措施达到:—种利用卤片封存烟气中二氧化碳的方法，其包括如下步骤:A、将卤片溶解在水中得到均一稳定的反应液，再向反应液中缓慢加入氨水并混合均匀；B、在保持反应液pH值8?11条件下将烟气通入反应液中进行吸收032的碳酸盐化反应；C、反应后分离出反应液中生成的固体产物镁碳酸盐和副产物。本专利技术中的烟气为各种排放入空气中的含有二氧化碳的烟气，在优选条件下，该烟气为电厂经过脱硫脱硝后的净化后的烟气，其中C02百分含量为15%?35% (wt)。在步骤A中，在优选条件下，反应液中卤片的加入量为19?45g/L水(优选35?45g/L水)，相应的，其浓度为0.09?0.22mol/L0在步骤A中，氨水投加至反应液的pH值在8?11，优选8?10。在一种方案中，氨水的滴加流量可以在5-15ml/min (优选10_15ml/min)范围内进行调整，其投加量也可根据实验或实施设备进行适当调整。氨水的投加需保证反应液的pH值保持在8?11 (优选8?10)范围内，故在步骤B中根据需要也需投加氨水，或是在步骤A和B中均不间断地投加氨水。在步骤A中，卤片在搅拌下形成均一稳定的反应液，其搅拌速率为200?500rpm。步骤A的一种具体流程为:称量一定量卤片，将其置于适量水中使其充分溶解；将所得溶液转移至反应罐中，进行搅拌，使反应液均一稳定；再中溶液中滴加氨水，整个过程中搅拌持续进行。在步骤B中，反应环境为15?35°C，反应时间为240?480分钟。反应在搅拌下进行，其搅拌速率为200?500rpm。在步骤B中，通入烟气流量为450?700ml/min，优选500 ?600ml/min。在步骤B中，通过间断或不间断地缓慢加入氨水以保持反应液的pH值在8?11 (优选8?10)范围内。在步骤C中，反应后将得到的固液浆状物进行抽滤，得到滤液和固体产物，所述固体产物为镁碳酸盐和副产物，所述滤液返回至步骤A中循环利用。本专利技术中的卤片来自于盐湖，特别是我国青海柴达木盆地地区盐湖，是盐湖晒制光卤石后的尾矿。卤片的主要成分是以镁为主体的盐类，本专利技术的卤片中含有Mg、Ca、Na和K元素。我们本着以废治废的原则，用于本方法的卤片原料均来源于其他技术的废料，价格相当低廉，包括已探明的大面积盐湖晒盐后的尾矿，以及在可预见的将来可实现的海洋淡化技术的大量副产物，因此产量也十分充足，可实现大规模的C02封存。卤片原石矿物组成绝大部分为水氯镁石，此外还有极微量的杂质。水氯镁石的化学组成为MgCljP H20，常含少量Na，K等杂质。在碳酸盐化过程中，由于一般情况下，18(:12与C02不会发生化学反应，因此我们需要滴加氨水调节pH值使反应进行。由于反应溶液中绝大部分为Mg2+，因此碳酸盐化后主要固体产物为多水合碳酸镁。我国已探明的卤片主要分布于我国青海柴达木盆地地区盐湖。柴达木盆地有盐湖75个，以钾、钠、镁、硼、锂为主体的盐类资源总储量达3283亿吨，镁盐储量为48115亿吨，其中氯化镁储量为31143亿吨。这些氯化镁如果可以完全利用，可以支撑封存我国排放的二氧化碳总量超过210年(根据2012年我国排放的二氧化碳总量)。同时随着海水淡化技术的发展，氯化镁总量势必会大量增加，因此本方法具有相当广阔的前景。本方法使用易溶于水的含镁矿物，省去了镁离子由矿物相中析出的过程。通过对镁反应液酸碱性的调节，使其形成易于与C02反应的环境，烟气中的C0 2得以被含镁反应液吸收并反应生成稳定碳酸盐，从而将0)2有效地吸收固定下来。由于形成的铵盐溶液以及生成碳酸盐固体也可以进一步研究以循环使用，大大节约了应用成本，从而具有进一步将这种方法推向工业化以解决目前严峻的实际问题的潜能。本专利技术的特点是首次利用在我国储量较大的卤片作为原料来吸收电厂烟气中的C02，并利用其特性节省了对矿物进行前处理的能耗，大幅降低了工业成本。本专利技术的具体有益效果如下:1、本方法将电厂等消耗碳矿而排放出的大量C02最终又以回归于矿物的方式封存于大自然。由于生成的碳酸盐矿物比较稳定，因此这是一种有益于环境同时可以永久封存的方法。与其他二氧化碳封存方式不同，这种方式可以省去对于封存的二氧化碳的泄漏的观测，从而可以节省大量开支。2、用于本方法的原料十分充足，包括已探明的大面积盐湖，以及在可预见的将来可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用卤片封存烟气中二氧化碳的方法，其特征在于包括如下步骤：A、将卤片溶解在水中得到均一稳定的反应液，再向反应液中缓慢加入氨水并混合均匀；B、在保持反应液pH值8～11条件下将烟气通入反应液中进行吸收CO2的碳酸盐化反应；C、反应后分离出反应液中生成的固体产物镁碳酸盐和副产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵良，姚曦智，朱辰，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32