一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置，其包括富镁矿物浓缩液罐、鼓泡反应釜、液氨汽化撬、碳酸镁精制釜、第一滤液罐、第二滤液罐、氯化铵结晶釜、浓盐酸储罐、烟气缓冲罐、循环尾气冷却器、三级吸收塔、第一离心机、第二离心机、第三离心机、第一干燥机、第二干燥机和单效蒸发器。本发明专利技术以盐湖晒盐厂老卤池中的富镁矿物为原料，利用该装置对烟气中的二氧化碳进行捕集，得到的浆液经过精制、离心分离、干燥后形成轻质碳酸镁产品；在捕集过程和精制过程中产生的尾气经过处理后送回各个反应器循环利用，在离心分离过程中产生的滤液送回反应器继续参与反应。本发明专利技术提高了反应原料的利用率，减少了尾气排放，节能环保，可操作性强。

A Device and Method for Sealing Carbon Dioxide in Flue Gas with Magnesium-rich Minerals

The invention relates to a device for storing carbon dioxide in flue gas by using magnesium-rich minerals, which includes magnesium-rich mineral concentrate tank, bubbling reactor, liquid ammonia vaporization pry, magnesium carbonate refining kettle, first filter tank, second filter tank, ammonium chloride crystallization kettle, concentrated hydrochloric acid storage tank, flue gas buffer tank, circulating tail gas cooler, three-stage absorption tower, first centrifuge, second centrifuge and third. Centrifuge, first dryer, second dryer and single-effect evaporator. The present invention takes magnesium-rich minerals in the old brine pool of salt lake drying plant as raw materials, uses the device to capture carbon dioxide in flue gas, and the slurry obtained is refined, centrifugally separated and dried to form light magnesium carbonate products; the tail gas generated in the process of capture and refining is treated and sent back to each reactor for recycling, and the filtrate produced in the process of centrifugal separation is sent to each reactor for recycling. The reactor continued to participate in the reaction. The invention improves the utilization rate of reaction raw materials, reduces exhaust emissions, saves energy and protects the environment, and has strong operability.

【技术实现步骤摘要】
一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置及方法
本专利技术涉及一种固碳封存二氧化碳的装置及方法，特别是一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置及方法，属于无机盐化工

技术介绍
由于全球对化石燃料的依赖，工业生产和人类生活过程中产生的二氧化碳排放量日益增加，所导致的温室效应正在严重威胁着地球环境。二氧化碳的捕集和封存技术是将二氧化碳从大型排放源收集起来并储存到适当的场所，从而避免排放到大气当中。由于矿物封存更适合中小型排放源(＜2.5MtCO2，占总排放量10-15％)且产生的碳酸盐产物具有一定的经济价值，寻求工业上可行的工艺路线也是学者们研究的重点。近几年开展了许多示范实验，这对于验证技术的可行性是很重要的，也使其从实验室实验向商业化规模更靠近。Pasquier和他的团队使用了加拿大魁北克省南部两座封闭矿井中的蛇纹石尾矿(硅酸镁)对一座水泥厂排放的烟气(CO2含量为12％-20％)进行了固碳中试实验，由于蛇纹石尾矿中含氧化铁，且尾矿的粒度较大不适合直接参与反应，需要对尾矿进行前处理，导致实验能耗增大；来自芬兰Aalto大学和大学的研究团队开发了一种名为Slag2PCC的方法，使用钢转炉(碱性氧气炉，BOF)中的钢渣废料作为钙源代替天然石灰石对二氧化碳进行吸收，但此方法未考虑对反应过程中产生废液的处理，还没有形成一套成熟的工艺。我国盐湖镁资源丰富，盐湖水中含有大量的以氯化物和硫酸盐形式存在的镁。将盐湖水置于晒盐厂的原卤池中，通过调节pH生产光卤石(KMgCl3·6H2O)，对光卤石进行进一步加工后产生氯化钾(KCl)和老卤水，老卤水的主要阳离子成分为Mg2+和Na+，将老卤水通入老卤池，进行日晒晾干最终生成富镁矿物。位于我国柴达木盆地的察尔汗盐湖可以提供超过20亿吨的富镁矿物，是很好的二氧化碳矿物封存原料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置，利用该装置可以对烟气中二氧化碳实现有效的封存，并可副产轻质碳酸镁和氯化铵。本专利技术的另一个目的是提供利用上述装置封存烟气中二氧化碳的方法，该方法成本低廉，无环境污染，提供的方法操作性强，易于实现工业化。技术方案本专利技术以从老卤池中生成的富镁矿物为原料，对烟道气中的二氧化碳进行捕集，将得到的浆液经过精制、离心分离、干燥后形成轻质碳酸镁产品；在捕集过程和精制过程中产生的尾气经过处理后送回各个反应器循环利用，在离心分离过程中产生的滤液送回反应器继续参与反应。本专利技术通过优化的管线设计，提高了反应原料的利用率，减少了尾气排放。详细技术方案如下：一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置，包括富镁矿物浓缩液罐、鼓泡反应釜、液氨汽化撬、碳酸镁精制釜、第一滤液罐、第二滤液罐、氯化铵结晶釜、浓盐酸储罐、烟气缓冲罐、循环尾气冷却器、三级吸收塔、第一离心机、第二离心机、第三离心机、第一干燥机、第二干燥机和单效蒸发器；富镁矿物浓缩液罐的出口与鼓泡反应釜的入口连通，液氨汽化撬的出口与鼓泡反应釜的入口连通，鼓泡反应釜的底部出口与第一离心机连接，第一离心机的液体出口通过第一滤液罐和泵分别与鼓泡反应釜的入口和氯化铵结晶釜的入口连通，第一离心机的固体出口通过输送管链与碳酸镁精制釜的入口连通，碳酸镁精制釜的底部出口与第二离心机连接，第二离心机的液体出口通过第二滤液罐和泵与碳酸镁精制釜的入口连通，第二离心机的固体出口通过输送管链与第一干燥机连接；浓盐酸储罐的出口与氯化铵结晶釜的入口连通，氯化铵结晶釜的出口与第三离心机连接，第三离心机的液体出口与富镁矿物浓缩液罐的入口连通，第三离心机的出口通过输送管链与第二干燥机连接；鼓泡反应器的顶部出口与三级吸收塔连通，三级吸收塔的出口与碳酸镁精制釜的入口连通，三级吸收塔的另一出口与单效蒸发器连通；碳酸镁精制釜的顶部出口通过管道和循环尾气冷却器与烟气缓冲罐的入口连通，烟气缓冲罐的出口通过引风机与鼓泡反应釜的入口连通。进一步，所述第一干燥机和第二干燥机为桨叶式干燥机。进一步，所述第一离心机、第二离心机和第三离心机均为卧式全自动刮刀卸料离心机。进一步，所述循环尾气冷却器为固定管板式换热器，里面的换热管呈正三角分布。利用上述装置封存烟气中二氧化碳的方法，包括如下步骤：(1)将富镁矿物浓缩液从富镁矿物浓缩液罐泵入鼓泡反应釜，打开液氨汽化撬，通入液氨调溶液pH为8～10；(2)工业烟气通过烟道进入烟气缓冲罐，再通过引风机进入鼓泡反应釜，在25～99℃下进行反应，得到浆液和尾气；尾气从鼓泡反应釜顶部出口进入三级吸收塔进行酸洗和碱洗处理，得到氯化铵和可直接排放的碱洗尾气，将5～10％的碱洗尾气送到碳酸镁精制釜进行利用，将氯化铵经过单效蒸发器处理后形成氯化铵产品；鼓泡反应釜内的浆液从底部出口进入第一离心机进行离心分离，得到碳酸镁铵水合物和滤液；碳酸镁铵水合物的主要成分为(NH4)2Mg(CO3)2·4H2O、MgCO3·3H2O、Mg2CO3(OH)2·3H2O、Mg2(OH)ClCO3·3H2O，滤液的主要成分为NH4Cl、MgCl2。(3)将第一离心机中离心分离后的滤液送入第一滤液罐，然后通过泵和管道分别送入鼓泡反应釜和氯化铵结晶釜，其中，送至氯化铵结晶釜的滤液量占滤液总量的10～30wt％；将第一离心机中离心分离后的碳酸镁铵水合物通过输送管链输送至碳酸镁精制釜，同时向碳酸镁精制釜中通入水和从三级吸收塔出来的部分碱洗尾气，在精制釜中对碳酸镁铵水合物进行精制，产生浆液和循环尾气；将循环尾气通过循环尾气冷却器送回至烟气缓冲罐，将浆液送至第二离心机进行离心分离，得到轻质碳酸镁粗品和精制溶液；精制溶液的主要成分为水。(4)将轻质碳酸镁粗品通过输送管链输送至第一干燥机进行干燥，得到轻质碳酸镁产品；将精制溶液存于第二滤液罐，然后通过泵和管道送回碳酸镁精制釜继续参与反应；(5)富镁矿物通过输送管链送入氯化铵结晶釜，打开浓盐酸储罐，往氯化铵结晶釜内加入浓盐酸调pH2～7，结晶釜内经过搅拌、结晶后得到浆液，将浆液送至第三离心机进行离心分离，得到氯化铵粗品和富镁溶液，将富镁溶液送回富镁矿物浓缩液罐，将氯化铵粗品通过输送管链输送至第二干燥机进行干燥，得到氯化铵产品。步骤(1)中，富镁矿物浓缩液为富镁矿物的水溶液，富镁矿物来自于盐湖晒盐厂中的老卤池，其主要成分为MgCl2·xH2O，Mg含量大于46％；富镁矿物浓缩液的浓度为3～6mol/L。进一步，步骤(1)中，富镁矿物浓缩液进入鼓泡反应釜的流量为10～40m3/h。进一步，步骤(2)中，所述烟气中二氧化碳的含量为10～18％，温度为50～80℃，烟气通入鼓泡反应器的流量为10～50m3/h。进一步，步骤(3)中，所述对碳酸镁铵水合物进行精制是指：将碳酸镁铵水合物与水的质量比为1：3～1：10混合，升温至50～99℃，搅拌20～80min。进一步，步骤(4)中，所述第一干燥机设置的干燥温度为110-180℃，时间为0.5-4h。进一步，步骤(5)中，所述第二干燥机设置的干燥温度为80～150℃，时间为0.5～1h。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用富镁矿物作为原料，有效地将晒盐厂中老卤池产生的废弃矿物进行利用，解决了当地“镁害”问题。(2)本专利技术将矿物封存工艺放大至工业流水线，可以批本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置，其特征在于，包括富镁矿物浓缩液罐(6)、鼓泡反应釜(4)、液氨汽化撬(1)、碳酸镁精制釜(10)、第一滤液罐(9)、第二滤液罐(13)、氯化铵结晶釜(15)、浓盐酸储罐(5)、烟气缓冲罐(2)、循环尾气冷却器(12)、三级吸收塔(18)、第一离心机(7)、第二离心机(11)、第三离心机(16)、第一干燥机(14)、第二干燥机(17)和单效蒸发器(19)；富镁矿物浓缩液罐(6)的出口与鼓泡反应釜(4)的入口连通，液氨汽化撬(1)的出口与鼓泡反应釜(4)的入口连通，鼓泡反应釜(4)的底部出口与第一离心机(7)连接，第一离心机(7)的液体出口通过第一滤液罐(9)和泵分别与鼓泡反应釜(4)的入口和氯化铵结晶釜(15)的入口连通；第一离心机(7)的固体出口通过输送管链(8)与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，碳酸镁精制釜(10)的底部出口与第二离心机(11)连接，第二离心机(11)的液体出口通过第二滤液罐(13)和泵与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，第二离心机(11)的固体出口通过输送管链(8)与第一干燥机(14)连接；浓盐酸储罐(5)的出口与氯化铵结晶釜(15)的入口连通，氯化铵结晶釜(15)的出口与第三离心机(16)连接，第三离心机(16)的液体出口与富镁矿物浓缩液罐(6)的入口连通，第三离心机(16)的固体出口通过输送管链(8)与第二干燥机(17)连接；鼓泡反应器(4)的顶部出口与三级吸收塔(18)连通，三级吸收塔(18)的出口与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，三级吸收塔(18)的另一出口与单效蒸发器(19)连通；碳酸镁精制釜(10)的顶部出口通过管道和循环尾气冷却器(12)与烟气缓冲罐(2)的入口连通，烟气缓冲罐(2)的出口通过引风机(3)与鼓泡反应釜(4)的入口连通。...

【技术特征摘要】
1.一种利用富镁矿物封存烟气中二氧化碳的装置，其特征在于，包括富镁矿物浓缩液罐(6)、鼓泡反应釜(4)、液氨汽化撬(1)、碳酸镁精制釜(10)、第一滤液罐(9)、第二滤液罐(13)、氯化铵结晶釜(15)、浓盐酸储罐(5)、烟气缓冲罐(2)、循环尾气冷却器(12)、三级吸收塔(18)、第一离心机(7)、第二离心机(11)、第三离心机(16)、第一干燥机(14)、第二干燥机(17)和单效蒸发器(19)；富镁矿物浓缩液罐(6)的出口与鼓泡反应釜(4)的入口连通，液氨汽化撬(1)的出口与鼓泡反应釜(4)的入口连通，鼓泡反应釜(4)的底部出口与第一离心机(7)连接，第一离心机(7)的液体出口通过第一滤液罐(9)和泵分别与鼓泡反应釜(4)的入口和氯化铵结晶釜(15)的入口连通；第一离心机(7)的固体出口通过输送管链(8)与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，碳酸镁精制釜(10)的底部出口与第二离心机(11)连接，第二离心机(11)的液体出口通过第二滤液罐(13)和泵与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，第二离心机(11)的固体出口通过输送管链(8)与第一干燥机(14)连接；浓盐酸储罐(5)的出口与氯化铵结晶釜(15)的入口连通，氯化铵结晶釜(15)的出口与第三离心机(16)连接，第三离心机(16)的液体出口与富镁矿物浓缩液罐(6)的入口连通，第三离心机(16)的固体出口通过输送管链(8)与第二干燥机(17)连接；鼓泡反应器(4)的顶部出口与三级吸收塔(18)连通，三级吸收塔(18)的出口与碳酸镁精制釜(10)的入口连通，三级吸收塔(18)的另一出口与单效蒸发器(19)连通；碳酸镁精制釜(10)的顶部出口通过管道和循环尾气冷却器(12)与烟气缓冲罐(2)的入口连通，烟气缓冲罐(2)的出口通过引风机(3)与鼓泡反应釜(4)的入口连通。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一干燥机和第二干燥机为桨叶式干燥机。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一离心机、第二离心机和第三离心机均为卧式全自动刮刀卸料离心机。4.如权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述循环尾气冷却器为固定管板式换热器，里面的换热管呈正三角分布。5.利用权利要求1至4任一项所述装置封存烟气中二氧化碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将富镁矿物浓缩液从富镁矿物浓缩液罐泵入鼓泡反应釜，打开液氨汽化撬，通入液氨调溶液pH为8～10；(2)工业烟气通过烟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，赵良，朱辰，
申请(专利权)人：南京浦世环境科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32