氨介导的二氧化碳（CO2）封存方法和系统技术方案

提供了封存二氧化碳(CO2)的方法。所述方法的方面包括在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触。然后在足以产生固体CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将所述碳酸铵水溶液与阳离子源组合。然后从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液。还提供了配置用于执行所述方法的系统。

Ammonia-mediated carbon dioxide (CO2) storage methods and systems

A method for sequestering carbon dioxide (CO2) is provided. Aspects of the method include contacting the captured ammonia aqueous solution with a gaseous CO2 source under conditions sufficient to produce an ammonium carbonate aqueous solution. The ammonium carbonate aqueous solution is then combined with a cationic source under conditions sufficient to generate solid CO2 to store carbonate and ammonium saline solutions. The captured ammonia aqueous solution is then regenerated from the ammonium saline solution. A system configured to execute the method is also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氨介导的二氧化碳(CO2)封存方法和系统相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2016年3月25日提交的美国临时申请序列号62/313,613和于2017年1月27日提交的美国临时申请序列号62/451,506的申请日的优先权；将所述申请的公开内容通过引用方式并入本文。引言二氧化碳(CO2)是天然存在的化合物，其以气体存在于地球大气中。大气CO2的来源是多种多样的，并且包括在呼吸过程中产生CO2的人和其它生物体、以及其它天然存在的来源如火山、温泉和间歇泉。大气CO2的另外主要来源包括工业工厂。许多类型的工业工厂(包括水泥厂、精炼厂、轧钢厂和发电厂)燃烧各种碳基燃料，例如化石燃料和合成气。使用的化石燃料包括煤、天然气、石油、石油焦和生物燃料。燃料还衍生自焦油砂、油页岩、煤液、和煤气化以及通过合成气制成的生物燃料。CO2的环境影响是显著令人感兴趣的。CO2常被视为温室气体。由于自工业革命以来人类活动已迅速增加了大气CO2的浓度，因此人为造成的CO2已牵连到全球变暖和气候变化、以及增加的海洋碳酸氢盐浓度。化石燃料CO2的海洋吸收目前以约100万公吨CO2/小时进行。对人为造成的气候变化和海洋酸化的担忧已加剧了去发现可扩展、成本效益的碳捕获和封存(carboncaptureandsequestration,CCS)方法的紧迫性。典型地，CCS来自复合烟道流的单独纯CO2的方法将纯化的CO2压缩并且最后将其注入地面下盐水储层以进行地质封存。这些多个步骤是非常耗能并且资本密集的。
技术实现思路
提供了封存二氧化碳(CO2)的方法。所述方法的方面包括在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触。然后在足以产生固体CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将所述碳酸铵水溶液与阳离子源组合。然后从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液。还提供了配置用于执行所述方法的系统。附图说明图1提供了根据本专利技术的实施方案的系统的示意图。图2提供了根据本专利技术的实施方案的系统的示意图，其中，氨再生在低于大气压的压力下发生，并且所有热量由废热源提供。图3提供了使用0.5MNH3溶液，二氧化碳吸收(％)随气体体积(标准升/分钟，SLPM)变化的曲线，其中CO2气体浓度范围为5％-50％CO2(空气补足气体)，并且单程通过一个中空纤维膜接触器(1.4m2表面积)，如下面的实验部分所报道的。图4至图9提供了如下实验部分中报道的氨重整研究的图解结果。图10提供了适合2MW燃煤发电厂使用的根据本专利技术的实施方案的系统的图示。图11A至图11C提供了适合2MW燃煤发电厂使用的根据本专利技术的各种实施方案的系统的图示。图12提供了适合10MW燃煤发电厂使用的根据本专利技术的实施方案的系统的图示。图13提供了适合10MW燃煤发电厂使用的根据本专利技术的实施方案的系统的图示，其中，氨再生器使用废热在减压/降温下运行。具体实施方式提供了封存二氧化碳(CO2)的方法。所述方法的方面包括在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触。然后在足以产生固体CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将所述碳酸铵水溶液与阳离子源组合。然后从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液。还提供了经配置用于执行所述方法的系统。在更详细描述本专利技术之前，应理解，本专利技术不限于所描述的特定实施方案，因此当然可以改变。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且不意图是限制性的，因为本专利技术的范围将仅受所附权利要求的限制。在提供值范围的情况下，应理解，在所述范围的上限与下限之间的每个中间值(除非上下文另有明确说明，否则是在下限单位的十分之一的程度上)以及在所述范围内的任何其它陈述的值或中间值包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在所述较小范围内，并且也包括在本专利技术内，受所陈述范围内任何特别排除的限值的限制。在所陈述范围包括限值中的一个或两个的情况下，排除那些包括的限值中的一个或两个的范围也包括在本专利技术中。本文提供了某些范围，其中数值前面有术语“约”。术语“约”在本文中用于对在其后面的确切数字、以及接近或近似于所述术语后面的数字的数字提供字面支持。在确定数字是否接近或近似于具体列举的数字时，所述接近或近似的未列举的数字可以是在提供其的上下文中提供具体列举的数字的实质等同数的数字。除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料也可用于本专利技术的实践或测试，但现在描述代表性的说明性方法和材料。将本说明书中引用的所有出版物和专利均通过引用方式并入本文，如同具体并且单独地指出将每个单独的出版物或专利通过引用方式并入本文并且通过引用方式并入本文以公开和描述与所引用的出版物相关的方法和/或材料。任何出版物的引用都是关于在申请日之前的其公开内容，并且不应被解释为承认本专利技术无权借助在先专利技术而先于此类公开。此外，提供的公开日期可能与实际公开日期不同，这可能需要独立确认。应注意，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个”、“一种”、和“该”包括复数个所指示物，除非上下文另有明确说明。还应注意，可以起草权利要求排除任何可选要素。因此，本声明意图作为使用与权利要求元素的叙述相关的如“单独”、“仅”等此类排他性术语或使用“否定”限制的先行基础。如对于本领域技术人员在阅读本公开内容后将显而易见的是，本文描述和说明的单独实施方案的每一个具有离散的组分和特征，可以容易地将所述组分和特征在不背离本专利技术的范围或精神的情况下与其它若干实施方案中的任何一种的特征分离或组合。任何列举的方法可以所陈述的事件的顺序或以逻辑上可能的任何其它顺序进行。方法如上所概述的，本专利技术的方面包括用于从气态CO2源中封存CO2的方法。因此，本专利技术的方面包括CO2封存工艺，即，导致CO2封存的工艺(方法、方案等)。“CO2封存”意指从环境中移除或分离一定量的CO2，使得所述CO2的一些或全部不再存在于将其从中移除的环境中，所述环境诸如地球大气或由工业工厂产生的气态废物流。本专利技术的CO2封存方法通过如下方式来封存CO2：由一定量CO2产生基本上纯的地表下可注入的CO2产物气体和固体储存稳定的CO2封存产物，使得所述CO2被封存。所述固体储存稳定的CO2封存产物是储存稳定的组合物，所述组合物将一定量CO2结合成储存稳定的形式，如地上储存或水下储存稳定的形式，使得所述CO2不再以气体、或可成为气体地存在于大气中。根据本专利技术的方法的CO2封存引起防止CO2气体进入大气并且允许以使得CO2不成为大气的一部分的方式长期储存CO2。如上所概述的，所述方法的方面包括：a)在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触；b)在足以产生固体CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将阳离子源与所述碳酸铵水溶液组合；并且c)从所述铵盐水溶液中再生捕获氨水溶液，所述捕获氨水溶液例如随后用于另外的氨介导的CO2封存。现在进一步更详细地描述所述方法的这些方面中的每一个。CO2捕获所述方法的实施方案包括在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源(即，含有CO2的气体)接触。所述含有CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从气态CO2源封存CO2的方法，所述方法包括：a)在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触；b)在足以产生CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将阳离子源与所述碳酸铵水溶液组合；并且c)从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液；以从所述气态CO2源封存CO2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.25 US 62/313,613;2017.01.27 US 62/451,5061.一种用于从气态CO2源封存CO2的方法，所述方法包括：a)在足以产生碳酸铵水溶液的条件下使捕获氨水溶液与气态CO2源接触；b)在足以产生CO2封存碳酸盐和铵盐水溶液的条件下将阳离子源与所述碳酸铵水溶液组合；并且c)从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液；以从所述气态CO2源封存CO2。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态CO2源是多组分气态流。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述气态CO2源是烟道气。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用膜接触器使所述气态CO2源与所述捕获氨水溶液接触。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述铵盐水溶液中再生所述捕获氨水溶液包括蒸馏。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述蒸馏在低于大气压的压力下进行。7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中所述蒸馏包括在矿物碱度源存在下加热所述铵盐水溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特·R·康斯坦茨，雅各·施奈德，马克·贝弗尼茨，
申请(专利权)人：蓝色星球有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US