二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法制造方法及图纸

涉及二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其无需二氧化碳的单独的捕集工艺，也能从废气中捕集二氧化碳，同时将二氧化碳高效高纯度地转换为碳酸盐矿物形态，并使工艺设备的体积最小化，提高空间效率，即使在常温常压下，也能将二氧化碳以高转换率转换为碳酸盐矿物形态。另外，不仅能够使在二氧化碳的矿化反应中生成的副产物再循环，以便再利用于矿化反应，从而使矿化反应所需的反应原料的使用量最小化，而且通过减少二氧化碳来降低费用，将二氧化碳高纯度地转换为碳酸盐矿物形态，稳定且永久地存储，经济有效，并将水泥窑灰等废弃物用作原料，更环保。进而，能够使水在系统内持续循环，因此使在整体工艺中生成的废水最小化。

Mineralization reaction device of carbon dioxide and immobilization method of carbon dioxide

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法
本专利技术涉及二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法。
技术介绍
近期，随着因全球变暖而产生各种问题，对减少诱发全球变暖的温室气体的排放的方法的关注度在上涨，相关研究也在随之活跃地进行中。二氧化碳是代表性的温室气体，大量分布于大气中，是对全球变暖产生严重影响的物质之一。因此旨在减少二氧化碳的排放的各种研究正在进行。可用于实际产业体或内燃机的二氧化碳的减排技术在现实中可以称作二氧化碳捕集及存储技术(CarbonCaptureandStorage，CCS)。这样的用于二氧化碳的减排的捕集技术分为燃烧前捕集技术、纯氧燃烧技术、燃烧后捕集技术，最容易应用于现有设备的技术可以是燃烧后捕集技术。这样的捕集技术有利用诸如胺类吸收剂等的化合物的方法或利用分离膜的方法，通常利用可高浓度地捕集二氧化碳的胺类化合物。然而，当通过胺类化合物捕集二氧化碳之后，要回收所捕集的二氧化碳时，存在需要高能量的问题。被捕集的二氧化碳可以通过废弃于海洋的方法处理，更为稳定的二氧化碳的废弃方法为将二氧化碳转换为碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐矿物形态的方法，正在对此进行各种研究。具体而言，被提出的方案如下：作为将二氧化碳转换为碳酸钙形态而被使用的钙的供给源，使用包含于在钢铁产业及水泥产业等排出的诸如矿渣等的无机废弃物中的钙，或者将其提取后使用。然而，当使用这样的供给源来将二氧化碳转换为碳酸盐矿物形态时，存在二氧化碳的固定效率低的问题。在先技术文献(专利文献1)KR10-2018-0106884A(2018.10.01)
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其无需二氧化碳的单独的捕集工艺，也能够在从废气中捕集二氧化碳的同时，将二氧化碳高效高纯度地转换为碳酸盐矿物形态。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其不仅能够使包含二氧化碳的废气直接流入并进行反应，而且在具有高反应效率的同时，能够使工艺设备体积最小化，从而能够提高空间效率。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其即使在常温常压下，也能够将二氧化碳以高转换率转换为碳酸盐矿物形态。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其能够使在二氧化碳的矿化反应中所生成的副产物再循环，以便再次用于矿化反应，从而使矿化反应所需的反应原料的使用含量最小化。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其能够降低减少二氧化碳的费用，将二氧化碳高纯度地转换为碳酸盐矿物形态，以稳定并永久地存储，因此经济有效。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其能够将水泥窑灰等废弃物用作原料，因此更加环保。本专利技术的另一目的是提供二氧化碳的矿化反应装置及二氧化碳的固定化方法，其由于能够使水在系统内持续循环，因此能够使在整体工艺中所生成的废水最小化。技术方案本专利技术的二氧化碳的矿化反应装置包括：反应部，引入包含有含二氧化碳的气体、碱土金属氯化物、碱金属氢氧化物以及水的流体，并使其进行反应，以生成碱土金属碳酸化物粒子；分离部，从所述反应部引入包含碱土金属碳酸化物粒子的流体，并从所述流体中分离碱土金属碳酸化物粒子；以及电解部，从所述分离部引入已去除碱土金属碳酸化物粒子的流体，并电解所述流体，以生成碱金属氢氧化物，其中，包含由所述电解部中所生成的碱金属氢氧化物的流体流入到所述反应部并进行再循环。本专利技术的一例的二氧化碳的矿化反应装置可以进一步包括提取部，所述提取部用于引入水泥窑灰(CementKilnDust)并且从所述水泥窑灰中提取碱土金属氯化物。其中，经所述提取部提取的碱土金属氯化物可以流入到所述反应部。本专利技术的一例的二氧化碳的矿化反应装置进一步包括精制部，所述精制部用于引入水泥窑灰(CementKilnDust)并且从所述水泥窑灰中分离并去除氯化钾。其中，经所述精制部去除氯化钾的水泥窑灰可以流入到所述提取部。在本专利技术的一例中，包含由所述精制部分离的氯化钾的流体可以流入到所述电解部，所述氯化钾可以用作所述电解部的碱金属氢氧化物的原料。本专利技术的一例的二氧化碳的矿化反应装置可以进一步包括氯化钾存储部，包含由所述精制部分离的氯化钾的流体被引入到所述氯化钾存储部，并在所述流体中添加有机溶剂，从而通过沉淀来生成氯化钾粒子。在本专利技术的一例中，所述电解部包括盐酸生成部，所述盐酸生成部使通过电解所生成的氢气与氯气进行反应，以生成盐酸，在所述提取部中，将在所述盐酸生成部所生成的盐酸添加到水泥窑灰中，以提取碱土金属氯化物。在本专利技术的一例中，所述反应部可以包括进行所述反应的管式反应器，所述管式反应器可以包括：反应管，呈管状，内部形成有流路，以使所述流体从一端流入到另一端；静态搅拌部，固定于所述反应管的内部，并形成于反应管的长度方向的中心轴，并且由多个搅拌单位体彼此结合而成，该搅拌单位体与反应管的内周表面对置地形成有板，且所述板具有以所述中心轴方向为基准扭转的形态；以及气体过滤部，包括与所述反应管的一端部相邻而用于将含二氧化碳的气体以微泡状态分散于水中的外部气体过滤器。本专利技术的二氧化碳的固定化方法包括如下步骤：s1)碳酸化反应步骤，使包含有含二氧化碳的气体、碱土金属氯化物、碱金属氢氧化物以及水的流体进行反应，以生成碱土金属碳酸化物粒子；s2)分离步骤，从所述流体中分离碱土金属碳酸化物粒子；s3)电解步骤，对已去除所述碱土金属碳酸化物粒子的流体进行电解，以生成碱金属氢氧化物；以及s4)再循环步骤，使包含所述碱金属氢氧化物的流体作为所述步骤s1)的流体进行再循环。在本专利技术的一例中，在所述步骤s1)中，在25℃及1atm条件下，水与二氧化碳的体积流量比可以是1∶4～20。在本专利技术的一例中，在所述步骤s1)中，二氧化碳与碱土金属氯化物的摩尔比可以是1∶1～7。在本专利技术的一例中，在所述步骤s1)中，碱土金属氯化物可以源自水泥窑灰(CementKilnDust)。在本专利技术的一例中，在所述步骤s1)中，流体的pH可以是7至10。本专利技术的一例的二氧化碳的固定化方法可以进一步包括在所述步骤s1)之前从水泥窑灰中分离氯化钾的氯化钾分离步骤。在所述步骤s1)中，所述碱土金属氯化物可以源自所述氯化钾分离步骤的已分离氯化钾的水泥窑灰。本专利技术的一例的二氧化碳的固定化方法可以进一步包括将有机溶剂添加到包含所述氯化钾分离步骤中所分离的氯化钾的流体中，从而通过沉淀来生成氯化钾粒子的步骤。本专利技术的一例的二氧化碳的固定化方法可以进一步包括在所述步骤s1)之前将盐酸添加到已分离所述氯化钾的水泥窑灰中，以提取碱土金属氯化物的提取步骤。其中，在所述提取步骤中所提取的碱土金属氯化物可以用作所述步骤s1)的碱土金属氯化物。在本专利技术的一实施例中，在所述步骤s3)中，可以使通过电解所生成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，包括：/n反应部，引入包含有含二氧化碳的气体、碱土金属氯化物、碱金属氢氧化物以及水的流体，并使其进行反应，以生成碱土金属碳酸化物粒子；/n分离部，从所述反应部引入包含碱土金属碳酸化物粒子的流体，并从所述流体中分离碱土金属碳酸化物粒子；以及/n电解部，从所述分离部引入已去除碱土金属碳酸化物粒子的流体，并电解所述流体，以生成碱金属氢氧化物，/n其中，包含由所述电解部中所生成的碱金属氢氧化物的流体流入到所述反应部并进行再循环。/n

【技术特征摘要】
20181127 KR 10-2018-01489851.一种二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，包括：
反应部，引入包含有含二氧化碳的气体、碱土金属氯化物、碱金属氢氧化物以及水的流体，并使其进行反应，以生成碱土金属碳酸化物粒子；
分离部，从所述反应部引入包含碱土金属碳酸化物粒子的流体，并从所述流体中分离碱土金属碳酸化物粒子；以及
电解部，从所述分离部引入已去除碱土金属碳酸化物粒子的流体，并电解所述流体，以生成碱金属氢氧化物，
其中，包含由所述电解部中所生成的碱金属氢氧化物的流体流入到所述反应部并进行再循环。


2.根据权利要求1所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
进一步包括提取部，所述提取部用于从水泥窑灰中提取碱土金属氯化物，
其中，经所述提取部提取的碱土金属氯化物流入到所述反应部。


3.根据权利要求2所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
进一步包括精制部，所述精制部用于从所述水泥窑灰中分离并去除氯化钾，
其中，经所述精制部去除氯化钾的水泥窑灰流入到所述提取部。


4.根据权利要求3所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
包含由所述精制部分离的氯化钾的流体流入到所述电解部，所述氯化钾用作所述电解部的碱金属氢氧化物的原料。


5.根据权利要求3所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
进一步包括氯化钾存储部，包含由所述精制部分离的氯化钾的流体被引入到所述氯化钾存储部，并在所述流体中添加有机溶剂，从而通过沉淀来生成氯化钾粒子。


6.根据权利要求2所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
所述电解部包括盐酸生成部，所述盐酸生成部使通过电解所生成的氢气与氯气进行反应，以生成盐酸，
在所述提取部中，将在所述盐酸生成部所生成的盐酸添加到水泥窑灰中，以提取碱土金属氯化物。


7.根据权利要求1所述的二氧化碳的矿化反应装置，其特征在于，
所述反应部包括进行所述反应的管式反应器，
所述管式反应器包括：
反应管，呈管状，内部形成有流路，以使所述流体从一端流入到另一端；
静态搅拌部，固定于所述反应管的内部，并形成于反应管的长度方向的中心轴，并且由多个搅拌单位体彼此结合而成，该搅拌单位体与反应管的内周表面对置地形成有板，且所述板具有以所述中心轴方向为基准扭转的形态；以及
气体过滤部，包括与所述反应管的一端部相邻而用于将含二氧化碳的气体以微泡状态分散于水中的外部气体过滤器。


8.一种二氧化碳的固定化方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑淳宽，尹敏慧，朴起兑，姜成必，李元熙，金学柱，金荣恩，姜知旼，林健剑，
申请(专利权)人：韩国能源技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR