回收利用二氧化碳的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种回收利用二氧化碳的系统，其包括：氯化反应器，用于将含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐氯化，得到氯化钙和/或氯化镁；碳酸化反应器，与氯化反应器连接，用于将氯化钙和/或氯化镁与氨水以及二氧化碳混合并进行碳酸化反应，以将二氧化碳转化为碳酸钙和/或碳酸镁，同时产生氯化铵溶液；以及回收装置，连接于碳酸化反应器与氯化反应器之间，用于回收碳酸化反应器产生的氯化铵溶液，经过分解反应生成氯化氢或浓缩后直接送至氯化反应器内。本实用新型专利技术使用氯化铵作为整个二氧化碳矿化反应的催化剂，最终产品碳酸钙和/或碳酸镁的纯度高，能耗低；工艺实现了氯化铵的循环使用，与现有技术相比减少了物料消耗。

【技术实现步骤摘要】
回收利用二氧化碳的系统
本技术涉及化工和环保领域，更具体地涉及一种回收利用二氧化碳的系统。
技术介绍
收集和回收利用二氧化碳，以减小温室气体排放，是应对气候变化，环境和生态领域内重要的技术问题。目前，二氧化碳的收集处置主要包括地质储存、海洋储存、矿物化储存和生物固碳等。二氧化碳的矿物碳酸化固定是指二氧化碳与含有碱性或碱土金属氧化物的矿石(主要是钙镁硅酸盐的矿石或工业及建材的废弃物)反应，生成碳酸盐从而被封存的一系列过程。矿物化储存是自然界中二氧化碳的吸收方法，所生成的碳酸盐是碳元素的热力学稳定形式，且对环境无任何影响，因此碳酸化固定是一种最稳定和最安全的固碳方式。因此，矿物碳酸化固碳是二氧化碳收集处置技术最好的选择。然而，矿物碳酸化固碳技术，目前尚未实现工业化应用，已有的技术解决方案，存在着诸如反应速率慢，能耗高，成本高，技术经济性差等问题。目前，公开报道的二氧化碳的碳酸化固定工艺和技术，包括直接干法气固碳酸化和液相吸收碳酸化。直接干法气固碳酸化采用二氧化碳直接与矿石发生一步气固反应生成碳酸盐的路线。该反应路线反应速率慢，效率低，即使加压来提高反应速率，也很难满足大规模工业吸收的需要。因此，液相吸收碳酸化成为主要的碳酸化固碳技术。液相吸收碳酸化又可分为直接吸收法和间接吸收法。直接吸收法是将钙镁硅酸盐等矿石研磨成细小颗粒后，在液相中和二氧化碳反应生成碳酸盐，其本质的反应和直接干法气固碳酸化没有区别，只是由于在液相中二氧化碳溶解为碳酸，进一步和细小的矿石颗粒反应时，反应的速率得到了大幅提高。矿石的研磨成本非常高，而反应速率仍不能满足大规模吸收的需要，因此该法在经济性和高效性上仍不是最好的选择。间接液相吸收法则将矿石先转化得到碱性溶液或悬浮液(以下简称碱液)，并在碱液中吸收二氧化碳并形成碳酸盐，进一步分离碳酸盐以封存二氧化碳。该法的两个核心环节是矿石的转化和二氧化碳的吸收。根据所采用的矿物质及其转化得到碱性溶液的路线不同，可以得到不同的工艺路线；而根据吸收反应的体系不同(溶液、悬浮液或乳状液)，吸收反应也有不同的技术方案。由于钠盐广泛存在、价格低廉，而氢氧化钠在水中具有很高的溶解度，因此以钠盐为吸收矿物质的工艺首先被提出并实现了工业化。典型的工艺通常通过电解钠盐(如硫酸钠)获得氢氧化钠，以氢氧化钠吸收二氧化碳，得到碳酸氢钠或碳酸钠。但是该技术因采用高能耗的电解得到氢氧化钠而使其在经济性上失去竞争力。因为氢氧化钠在水中的溶解度高，因此其吸收过程是溶液中的中和反应，反应速率快，反应器的设计也相对较为简单。现有的间接液相吸收法例如CN104284707A公布了一种采用钙硅酸盐，以氯化氢媒介，以镁盐为氢氧根载体的间接路线。该技术路线主要存在的技术缺陷是：为了实现氯化镁的回收循环利用，该技术需要将氯化镁加热到高温(450℃或以上)，生成氧化镁或碱式氯化镁，使得整个过程能耗比较高。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种反应速率较高而能耗以及成本更低的回收利用二氧化碳的系统。本技术提供一种回收利用二氧化碳的系统，包括：氯化反应器，用于将含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐氯化，得到氯化钙和/或氯化镁；碳酸化反应器，与所述氯化反应器连接，用于将所述氯化钙和/或氯化镁与氨水以及二氧化碳混合并进行碳酸化反应，以将所述二氧化碳转化为碳酸钙和/或碳酸镁，同时产生氯化铵溶液；以及回收装置，连接于所述碳酸化反应器与所述氯化反应器之间，用于回收所述碳酸化反应器产生的所述氯化铵溶液，经过分解反应生成氯化氢或浓缩后直接送至所述氯化反应器内。优选地，所述氯化反应器中还产生二氧化硅，所述系统还包括：第一分离器，连接于所述氯化反应器与所述碳酸化反应器之间，用于将所述二氧化硅分离后排出。优选地，所述碳酸钙和/或碳酸镁通过在所述碳酸化反应器内沉降分离后排出。优选地，所述系统还包括：第二分离器，连接于所述碳酸化反应器与所述回收装置之间，用于将碳酸钙和/或碳酸镁分离后排出。优选地，在所述氯化反应器中，将所述含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐与氯化铵反应，所述氯化反应器中还产生氨气。优选地，所述氯化反应器与所述碳酸化反应器之间还设置氨气管路，以将所述氯化反应器产生的所述氨气送至所述碳酸化反应器中。优选地，所述回收装置为蒸发浓缩器，所述蒸发浓缩器将回收的所述氯化铵溶液分离为水蒸气以及浓缩的所述氯化铵溶液，其中浓缩的所述氯化铵溶液送至所述氯化反应器。优选地，所述蒸发浓缩器还通过换热器与所述第一分离器连接。优选地，在所述氯化反应器中，将所述含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐与氯化铵反应。优选地，所述回收装置为氨气再生反应器，所述氨气再生反应器将回收的所述氯化铵溶液分解为氨气以及氯化氢，其中分解得到的所述氯化氢送至所述氯化反应器。优选地，所述氨气再生反应器还通过气体管路与所述碳酸化反应器连接，用于将分解得到的所述氨气送至所述碳酸化反应器。优选地，所述氯化反应器为搅拌釜、回转炉其中之一。优选地，所述碳酸化反应器为鼓泡塔、气升式环流反应器、流化床其中之一。根据本技术的回收利用二氧化碳的系统，使用氯化铵作为整个二氧化碳矿化反应的催化剂，并实现了氯化铵的循环使用，整个工艺过程，与现有技术相比减少了物料消耗。本技术中催化剂氯化铵的回收利用，可以在中低温的条件下实现，与现有技术例如采用氯化镁作为催化剂的技术方案相比较，不需要将催化剂加热至高温进行回收，显著降低了过程的能耗。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出根据本技术第一实施例的回收利用二氧化碳的方法的流程图；图2示出根据本技术第二实施例的回收利用二氧化碳的方法的流程图；图3示出根据本技术第一实施例的回收利用二氧化碳的系统的结构示意图；图4示出根据本技术第二实施例的回收利用二氧化碳的系统的结构示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本技术的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本技术。本技术提供提供一种回收利用二氧化碳(CO2)的系统，采用储量巨大而且廉价的含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐吸收二氧化碳，并最终生成固体状态的碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)等碳酸盐。碳酸钙或碳酸镁在工业界应用广泛，可以很好地实现二氧化碳的循环利用。含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐可以是任何含钙和/或镁离子的硅酸盐，例如是硅酸钙(CaSiO3)、硅酸镁(MgSiO3)以及两者任意比例的混合物，其来源可以是硅酸盐矿石、含有钙/镁硅酸盐的工业废弃物或建筑行业的废弃混凝土、废弃建材等。本技术中，以含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐是硅酸钙为例进行说明，利用其他含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐的回收利用二氧化碳的系统的原理与之类似。二氧化碳可以是包括烟道气等各种以二氧化碳和空气为主要成分的气体，其中二氧化碳的体积含量为0.05％～99.95％。图1示出根据本技术第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收利用二氧化碳的系统，其特征在于，包括：氯化反应器，用于将含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐氯化，得到氯化钙和/或氯化镁；碳酸化反应器，与所述氯化反应器连接，用于将所述氯化钙和/或氯化镁与氨水以及二氧化碳混合并进行碳酸化反应，以将所述二氧化碳转化为碳酸钙和/或碳酸镁，同时产生氯化铵溶液；以及回收装置，连接于所述碳酸化反应器与所述氯化反应器之间，用于回收所述碳酸化反应器产生的所述氯化铵溶液，经过分解反应生成氯化氢或浓缩后直接送至所述氯化反应器内。

【技术特征摘要】
1.一种回收利用二氧化碳的系统，其特征在于，包括：氯化反应器，用于将含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐氯化，得到氯化钙和/或氯化镁；碳酸化反应器，与所述氯化反应器连接，用于将所述氯化钙和/或氯化镁与氨水以及二氧化碳混合并进行碳酸化反应，以将所述二氧化碳转化为碳酸钙和/或碳酸镁，同时产生氯化铵溶液；以及回收装置，连接于所述碳酸化反应器与所述氯化反应器之间，用于回收所述碳酸化反应器产生的所述氯化铵溶液，经过分解反应生成氯化氢或浓缩后直接送至所述氯化反应器内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氯化反应器中还产生二氧化硅，所述系统还包括：第一分离器，连接于所述氯化反应器与所述碳酸化反应器之间，用于将所述二氧化硅分离后排出。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述碳酸钙和/或碳酸镁通过在所述碳酸化反应器内沉降分离后排出。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第二分离器，连接于所述碳酸化反应器与所述回收装置之间，用于将碳酸钙和/或碳酸镁分离后排出。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述氯化反应器中，将所述含钙硅酸盐和/或含镁硅酸盐与氯化铵反应，所述氯化反应器中还产生氨气。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王麒，
申请(专利权)人：王麒，
类型：新型
国别省市：北京,11