烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统技术方案

本申请公开了烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，包括：吸附反应装置，烟气输入吸附反应装置中并与内置于吸附反应装置中的吸附剂发生吸附反应，并生成第一碳酸盐产品；热分解装置，第一碳酸盐产品经热分解装置热分解处理后生成氧化物及二氧化碳；氧化物重新返回至吸附反应装置中循环反应；失活报废的氧化物被输送至工业固废矿化系统中参与反应；二氧化碳被输送至工业固废矿化系统中参与反应。本申请能够将烟气中CO2捕集和工业固废矿化系统耦合，将两种工艺耦合即实现了二氧化碳的捕集和利用，又实现了废物再利用，又能生产出高质量的化工产品，同时烟气CO2捕集产线也易与工业固废矿化系统的产线有机结合，降低了工艺成本。降低了工艺成本。降低了工艺成本。

Coupling system of carbon dioxide capture in flue gas and carbon dioxide mineralization based on industrial solid waste

【技术实现步骤摘要】
烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统


[0001]本申请属于湿法冶金技术、二氧化碳捕集、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage)、固废资源化利用领域，具体涉及烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统。

技术介绍

[0002]常见的烟气中二氧化碳捕集方法，以钙循环法为例，是目前非常有行业前景的二氧化碳捕集的工艺流程，其优点在于既可以作为工厂烟气管道末端的二氧化碳捕集的解决方案，也可以和钢厂、电厂、水泥厂或石灰厂等集成建设；同时回收的CO2纯度较高，便于收集储存运输。钙循环法吸收CO2的核心原理是利用CaO和CO2反应的可逆性实现碳酸化/煅烧的持续循环，实现CO2的捕集。
[0003]CaO+CO2→
CaCO3ꢀꢀꢀ
ΔH＝
‑
178kJ/mol
[0004]CaCO3→
CaO+CO2ꢀꢀꢀ
ΔH＝+178kJ/mol
[0005]目前，基于钙循环原理的CO2捕集技术多集中于水泥或石灰厂等的烟气中二氧化碳捕集，但是，针对钢厂烟气中二氧化碳捕集以及与如钢厂等相关产线的耦合仍然属于空白领域。同时，天然钙基吸附剂(如，石灰石等)在多次循环之后，氧化钙(CaO)的吸收能力会急剧下降，循环次数达到一定程度后的失活CaO无法继续作为高效CO2吸附剂。另外，失活CaO的处置方式也是比较棘手的问题，以水泥行业为例，失活CaO可以添加入原料进行水泥烧制；但是，在其他行业应用场景，就缺乏较好的失活CaO的利用方式。所以，通常的钙循环法如果为了维持较高的CO2捕集效率又不造成二次污染，就需要一种具有较高吸收能力和循环效率且产废不对环境造成二次污染的钙基吸附剂，此类高性能钙基吸附剂的价格通常是企业普遍难以接受的。如果考虑吸附剂成本而使用传统吸附剂，则会导致捕集效率较低，产废量大且难以处理等问题。所以，钙循环法进行烟气中二氧化碳捕集的效率和成本一直是行业所面临的挑战。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统。
[0007]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0008]本申请提出了烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，包括：
[0009]吸附反应装置，烟气输入所述吸附反应装置中并与内置于所述吸附反应装置中的吸附剂发生吸附反应，并生成第一碳酸盐产品；
[0010]热分解装置，所述第一碳酸盐产品经所述热分解装置热分解处理后生成氧化物以及二氧化碳；
[0011]工业固废矿化系统，所述氧化物重新返回至所述吸附反应装置中循环反应；循环反应多次后，失活报废的所述氧化物被输送至所述工业固废矿化系统中参与反应；所述二氧化碳被输送至所述工业固废矿化系统中参与反应。
[0012]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述工业固废矿化系统制备的第二碳酸盐产品可部分循环至所述热分解装置继续进行热分解处理形成新的吸附剂，以补充失活报废的氧化物。
[0013]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，还包括：匹配所述吸附反应装置设置的导热水装置，所述导热水装置用于收集所述吸附反应装置的热量。
[0014]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述导热水装置中的导热水与报废的所述氧化物反应生成氢氧化物，所述氢氧化物以及经所述热分解装置分解产生的二氧化碳参与所述工业固废矿化系统的矿化反应。
[0015]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述热分解装置的热源采用传统化石燃料、太阳能、风能等可持续能源、核能或者钢渣回收余热。
[0016]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，采用传统化石燃料燃烧产生的二氧化碳被收集并输入所述吸附反应装置中参与吸附反应。
[0017]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述吸附剂包括：第一碳酸盐产品经热分解产生的氧化物、第二碳酸盐产品经热分解产生的氧化物、天然钙基吸附剂、天然镁基吸附剂或碱性工业固废。
[0018]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，还包括：脱硫装置，和/或，脱硝装置；所述烟气经所述脱硫装置和/或所述脱硝装置脱硫、脱硝处理后，被输送至所述吸附反应装置中。
[0019]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述工业固废矿化系统包括：混合反应装置以及固液分离装置，其中，失活报废的所述氧化物以及经所述热分解装置分解产生的二氧化碳被输送至所述混合反应装置中参与反应；所述固液分离装置用于对所述混合反应装置反应的浆料进行固液分离，固液分离所得的未反应的固体颗粒将循环至下一阶段的反应和分离。
[0020]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述工业固废矿化系统还包括：产物制备装置，基于经所述固液分离装置分离后的清液制备所述第二碳酸盐产品，所述第二碳酸盐产品部分循环至所述热分解装置，经热分解处理以补充失活报废的氧化物。
[0021]可选地，上述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其中，所述第一碳酸盐产品包括：碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙镁；和/或，所述第二碳酸盐产品包括：碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙镁。
[0022]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0023]本申请能够将烟气中CO2捕集和基于工业固废的CO2矿化系统耦合，其中烟气中二氧化碳捕集过程中产生的提浓二氧化碳和失活报废的氧化物等可作为生产高质量碳酸盐
所需要的原料，将两种工艺耦合既实现了二氧化碳的捕集和利用，又实现了废物再利用；生产出高质量的化工产品的同时，烟气中二氧化碳捕集产线也易与基于工业固废的二氧化碳矿化系统的产线进行有机地结合等，扩充了基于工业固废的二氧化碳矿化系统的二氧化碳来源的选择范围和获取方式，降低了二氧化碳提浓成本和工业固废二氧化碳矿化工艺成本。
[0024]本申请中的工业固废矿化系统制备的第二碳酸盐产品可部分循环至所述热分解装置中进行再次热分解，以补充失活报废的氧化物，从而形成双循环系统，相比于现有技术具有一定的优越性，该循环工艺能够充分利用现有工业固废中的钙镁元素，实现资源的重复利用；并且双循环工艺可保证反应过程的连续性，提高反应效率，优化二氧化碳捕集和利用的综合成本。
[0025]本申请中的导热水装置可吸收吸附反应装置的余热以作为工业固废矿化系统的部分热源，不浪费导热水，节能且经济。
[0026]本申请可实现固废和二氧化碳资源化循环利用，能够实现绿色再生，能够控制额外投入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，包括：吸附反应装置，烟气输入所述吸附反应装置中并与内置于所述吸附反应装置中的吸附剂发生吸附反应，并生成第一碳酸盐产品；热分解装置，所述第一碳酸盐产品经所述热分解装置热分解处理后生成氧化物以及二氧化碳；所述工业固废矿化系统，所述氧化物重新返回至所述吸附反应装置中循环反应；循环反应多次后，失活报废的所述氧化物被输送至所述工业固废矿化系统中参与反应；所述二氧化碳被输送至所述工业固废矿化系统中参与反应。2.根据权利要求1所述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，所述工业固废矿化系统制备的第二碳酸盐产品可部分循环至所述热分解装置继续进行热分解处理，以补充失活报废的所述氧化物。3.根据权利要求1所述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，还包括：匹配所述吸附反应装置设置的导热水装置，所述导热水装置用于收集所述吸附反应装置的热量。4.根据权利要求3所述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，所述导热水装置中的导热水与报废的所述氧化物反应生成氢氧化物，所述氢氧化物以及经所述热分解装置分解产生的二氧化碳参与所述工业固废矿化系统的矿化反应。5.根据权利要求1所述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，所述热分解装置的热源采用传统化石燃料、太阳能、风能、核能或者钢渣回收余热。6.根据权利要求1所述的烟气中二氧化碳捕集与基于工业固废的二氧化碳矿化耦合系统，其特征在于，采用传统化石燃料燃烧产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高铭，赵黄经，周小舟，
申请(专利权)人：瀜矿环保科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：