利用氢氧化镁进行的二氧化碳封存和氢氧化镁的再生制造技术

本公开的实施方案涉及使用氢氧化镁从气流中去除二氧化碳、然后再生所述氢氧化镁的系统和方法。在一些实施方案中，所述系统和方法可进一步包括使用来自一个或多个气流的废热来提供驱动反应所需的一些或全部热。在一些实施方案中，氯化镁主要呈氯化镁二水合物的形式，并且被进给到分解反应器以产生羟基氯化镁，所述羟基氯化镁进而被进给到第二分解反应器以产生氢氧化镁。

Carbon dioxide sequestration and regeneration of magnesium hydroxide by using magnesium hydroxide

The present implementation scheme relates to a system and method for the use of magnesium hydroxide to remove carbon dioxide from the air flow and then to regenerate the magnesium hydroxide. In some embodiments, the system and method can further include the use of waste heat from one or more airstreams to provide some or all of the heat required for driving reactions. In some embodiments, magnesium chloride is mainly in the form of magnesium chloride two hydrate, and is fed to the decomposition reactor to produce hydroxychlorinated magnesium, which is then fed to the second decomposition reactor to produce magnesium hydroxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用氢氧化镁进行的二氧化碳封存和氢氧化镁的再生相关申请的交叉引用本申请要求于2015年2月23日提交的美国临时专利申请序列号62/119,633的优先权的权益，该美国临时专利申请的全部内容在此以引用方式并入。
本专利技术大体上涉及与使用氢氧化镁进行碳封存(sequestration)以及用于从卤化镁再生氢氧化镁的系统和工艺有关的装置、系统和方法。
技术介绍
相当多的国内和国际关注已越来越多地集中在CO2向空气中的排放。具体地说，关注已集中于这种气体对大气中太阳热的保持从而产生“温室效应”的影响。尽管有关于影响幅度的一些争论，但所有人都会同意从点排放源中去除CO2(和其他化学品)是有益的，尤其是在这样做的成本足够小时。尽管有多年的发展，但建立用于从排放源中去除二氧化碳的商业上可行的、对环境敏感的工艺的工作已被证明是困难的。迄今为止的方法在这方面尚未完全令人满意，并且对于本公开中所描述和要求保护的技术存在显著的需求。
技术实现思路
本公开的一个方面是被构造为再生Mg(OH)2并通过消耗Mg(OH)2来减少气流中所含的CO2的量的系统。在一些实施方案中，所述系统可包括：第一分解反应器，其被构造为使含MgCl2的材料与蒸汽反应以形成包含Mg(OH)Cl和HCl的第一反应器产物；第二分解反应器，其被构造为使来自所述第一分解反应器的Mg(OH)Cl与蒸汽反应以形成HCl和主要包含Mg(OH)2的含镁产物；以及第一吸收反应器，其被构造为形成包含来自第二分解反应器的Mg(OH)2、CO2、CaCl2和蒸汽的混合物以形成包含MgCl2和CaCO3的产物。进给到第一分解反应器的含MgCl2的材料可包含小于约2.5∶1的摩尔比的水与MgCl2。在一些实施方案中，所述系统可进一步包括气态进料管线，所述气态进料管线被构造为将来自第二分解反应器的气态流出物传送至第一分解反应器，其中所述气态流出物包含HCl和蒸汽。在一些实施方案中，所述系统可进一步包括第二吸收反应器，其中所述第一吸收反应器被构造为将来自所述第二分解反应器的Mg(OH)2与气流中所含的CO2混合并形成MgCO3和H2O，并且其中所述第二吸收反应器被构造为将来自所述第一吸收反应器的MgCO3与CaCl2混合并形成CaCO3和MgCl2。在一些实施方案中，第一吸收反应器产物在液相和固相中，并且所述液相为至少50重量％的MgCl2。在一些实施方案中，第一吸收反应器(或如果存在，第二吸收反应器)含有包含小于约4.5∶1或约4∶1的比例的水与MgCl2的液相。在一些实施方案中，排出吸收反应器的液相中的大部分MgCl2呈MgCl2四水合物的形式。在一些实施方案中，所述系统进一步包括固液分离器，所述固液分离器被构造为从液相中分离至少一部分CaCO3。在一些实施方案中，所述系统包括干燥器，所述干燥器被构造为从液相中去除一部分水，使得水与MgCl2的比率为约2∶1。在一些实施方案中，利用废热回收和传热系统提供必要的热量以维持用于每个系统模块的反应条件。本公开的另一方面是在降低气流中所含的CO2的量的过程中再生Mg(OH)2的方法。在一些实施方案中，所述方法可包括以下步骤：(a)使含MgCl2的材料与第一混合物中的蒸汽反应以形成包含Mg(OH)Cl和HCl的步骤(a)产物，其中所述含MgCl2的材料包含小于约2.5∶1的比率的水与MgCl2；(b)使来自步骤(a)的Mg(OH)Cl与第二混合物中的蒸汽反应以形成包含HCl和主要包含Mg(OH)2的含镁产物的步骤(b)产物；和(c)使来自步骤(b)的Mg(OH)2与CO2、CaCl2和蒸汽反应以形成包含MgCl2和CaCO3的步骤(c)产物。在一些实施方案中，所述方法进一步包括将来自第二混合物的气态流出物传送到第一混合物，其中所述气态流出物包含HCl和与含MgCl2的材料反应的蒸汽。在一些实施方案中，步骤(c)可包括以下两阶段工艺：将来自步骤(b)的Mg(OH)2与第三混合物中的气流中所含的CO2混合以形成包含MgCO3和H2O的第一步骤(c)产物，以及将来自第一步骤(c)产物的MgCO3与第四混合物中的CaCl2混合以形成包含CaCO3和MgCl2的第二步骤(c)产物。在一些实施方案中，第一混合物的液相为至少50重量％的MgCl2。所述方法可进一步包括从第二步骤(c)产物中分离至少一部分CaCO3和一部分水的一个或多个步骤，使得在剩余的产物中，水与MgCl2的比率约为2∶1。在一些实施方案中，第一步骤(a)产物包含大于90重量％的Mg(OH)Cl。在一些实施方案中，第一步骤(b)产物包含大于90重量％的Mg(OH)2。在一些实施方案中，所述方法可包括从气流中回收废热和转移到第一混合物、第二混合物和/或包含MgCl2二水合物的剩余产物。在回收和转移废热时，可使用三个或更多个加热回路。本公开的另一方面是用于从含氯化镁的材料生产氢氧化镁的方法，其包括：第一阶段，其包括以下步骤：将所述材料引入第一反应器中，在250-400℃的大致温度下将蒸汽混合物传送到具有所述含氯化镁的材料的所述第一反应器中，以形成羟基氯化镁和HCl；第二阶段，将所述羟基氯化镁输送到第二反应器中，同时引入蒸汽以形成氢氧化镁和HCl，其中所述含氯化镁的材料包含约2∶1的比率的水与氯化镁。在一些实施方案中，排出第二反应器的一部分蒸汽混合物是引入第一反应器中的蒸汽混合物。至少一部分HCl在蒸汽混合物中排出第二反应器，所述蒸汽混合物然后通过第一反应器。在一些实施方案中，含氯化镁的材料基本上包含氯化镁二水合物。在一些实施方案中，利用废热来提供形成Mg(OH)2所需的热。除非本公开另外明确要求，否则术语“一(a/an)”被定义为一个或多个。术语“基本上”、“大约”和“约”被定义为如本领域普通技术人员所理解的在很大程度上但不一定完全是所指定的内容(并且包括完全是所指定的内容)。在任何所公开的实施方案中，术语“基本上”、“大约”或“约”均可用“在[一定百分比]内的”所指定的内容替代，其中所述百分比包含0.1％、1％、5％和10％。术语“包括(comprise)”(以及包括的任何形式，例如“comprises”和“comprising”)、“具有(have)”(以及具有的任何形式，例如“has”和“having”)、“包含(include)”(以及包含的任何形式，例如“includes”和“including”)以及“含有(contain)”(以及含有的任何形式，例如“contains”和“containing”)是开放式连接动词。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个元件的任何本专利技术的装置、系统和方法都具有那一个或多个元件，但不限于仅具有那一个或多个多元件。同样，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个特征的装置、系统或方法的元件具有那一个或多个特征，但不限于仅具有那一个或多个特征。此外，例如“第一”和“第二”的术语仅用于区分结构或特征，而不是将不同的结构或特征限定为特定顺序。此外，以某种方式能够执行功能或被构造的结构至少以该方式有能力或被构造，但还可以未列出的方式有能力或被构造。除非本公开或所述实施方案的性质明确禁止，否则即使未被描述或说明，一个实施方案的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由含氯化镁的材料生产氢氧化镁的方法，其包括：第一阶段，其包括以下步骤：将所述材料引入第一反应器中，在250至400℃的大致温度下将蒸汽混合物传送到具有所述含氯化镁的材料的所述第一反应器中，以形成羟氯化镁和HCl，以及第二阶段，将所述羟基氯化镁输送到第二反应器中，同时引入蒸汽以形成氢氧化镁和HCl，其中所述含氯化镁的材料包含约2:1的比率的水与氯化镁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 US 62/119,6331.一种用于由含氯化镁的材料生产氢氧化镁的方法，其包括：第一阶段，其包括以下步骤：将所述材料引入第一反应器中，在250至400℃的大致温度下将蒸汽混合物传送到具有所述含氯化镁的材料的所述第一反应器中，以形成羟氯化镁和HCl，以及第二阶段，将所述羟基氯化镁输送到第二反应器中，同时引入蒸汽以形成氢氧化镁和HCl，其中所述含氯化镁的材料包含约2:1的比率的水与氯化镁。2.根据权利要求1所述的方法，其中排出所述第二反应器的一部分蒸汽混合物是引入所述第一反应器中的所述蒸汽混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中至少一部分所述HCl在所述蒸汽混合物中排出所述第二反应器，所述蒸汽混合物然后通过所述第一反应器。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯化镁的材料基本上包含氯化镁二水合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一反应器中形成的一部分HCl与所述蒸汽混合物一起排出所述第一反应器。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一反应器处于250-350℃的温度。7.根据权利要求6所述的方法，其将来自热气流的热转移到所述第一再循环加热流体，并将来自所述第一再循环加热流体的热转移到所述第一反应器。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二反应器处于300-500℃的温度。9.根据权利要求5所述的方法，其将来自所述热气流的热转移到第二再循环加热流体，并将来自所述第二再循环加热流体的热转移到所述第二反应器。10.根据权利要求1所述的方法，其中引入所述第二反应器中的所述蒸汽处于350-450℃的温度。11.根据权利要求1所述的方法，其中没有从所述第一反应器输送的产物分离的MgCl2输送到所述第二反应器。12.一种在降低气流中所含的CO2的量的过程中再生Mg(OH)2的方法，其包括：(a)使含MgCl2的材料与第一混合物中的蒸汽反应以形成包含Mg(OH)Cl和HCl的步骤(a)产物，其中所述含MgCl2的材料包含小于约2.5:1的比率的水与MgCl2；(b)使Mg(OH)Cl与第二混合物中的蒸汽反应以形成包含HCl和主要包含Mg(OH)2的含镁产物的步骤(b)产物；(c)使Mg(OH)2与CO2、CaCl2和蒸汽反应以形成包含MgCl2和CaCO3的步骤(c)产物。13.根据权利要求12所述的方法，将来自所述第二混合物的气态流出物传送到所述第一混合物，其中所述气态流出物包含HCl和与所述含MgCl2的材料反应的蒸汽。14.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(c)包括将来自步骤(b)的Mg(OH)2与第三混合物中的所述气流中所含的CO2混合以形成包含MgCO3和H2O的第一步骤(c)产物，以及将来自第一步骤(c)产物的所述MgCO3与第四混合物中的CaCl2混合以形成包含CaCO3和MgCl2的第二步骤(c)产物。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述步骤(c)产物在液相和固相中，并且其中所述液相为至少50重量％的MgCl2。16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第四混合物中水与MgCl2的比率为约4:1。17.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(c)中形成的大部分MgCl2呈MgCl2四水合物的形式。18.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括从所述第二步骤(c)产物中分离至少一部分所述CaCO3并从剩余的第二步(c)产物中去除一部分所述水，使得水与MgCl2的比率为约2:1。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述剩余的第二步(c)产物中的大部分所述水以MgCl2二水合物的形式存在。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述剩余的步骤(c)产物为至少50重量％的MgCl2水溶液。21.根据权利要求12所述的方法，其中所述步骤(c)产物中水与MgCl2...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔·琼斯，A·亚伯朗斯基，
申请(专利权)人：无碳化工控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US