一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统，所述二氧化碳的纯度为50％～99.9％，方法包括：将添加剂、所述二氧化碳和所述预设浓度的氨水通入预碳化塔中，所述二氧化碳和所述预设浓度的氨水进行预碳化反应至碳化度为80％～100％，并移除预碳化反应热，得到含有添加剂、碳酸铵的预碳化混合液；将所述二氧化碳和所述预碳化混合液通入主碳化塔中进行主碳化反应至碳化度为150％～160％，并移除主碳化反应热，得到碳酸氢氨晶浆。本发明专利技术的固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统填补了高纯度二氧化碳制备碳酸氢氨技术领域的空白，碳酸氢氨制备效率高、粒径大、分布均匀。分布均匀。分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统


[0001]本专利技术涉及二氧化碳固定
，尤其涉及一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统。

技术介绍

[0002]燃煤领域，通常会对燃煤锅炉烟气中的二氧化碳进行捕集，而捕集后的二氧化碳纯度高达99.5％。这样高纯度的二氧化碳，若直接排放会污染环境、违反法律法规，且造成资源浪费；若是制成食品级二氧化碳用于调节风味、防腐等，又因食品级二氧化碳市场有限，二氧化碳供过于求，难以满足燃煤领域二氧化碳大批量处理需求。由此，将其作为工业原料制备工业产品碳酸氢氨是一个不错的选择。
[0003]相关技术中，制备碳酸氢氨所用的二氧化碳来源于变换气，而变换气中CO2浓度约为30％左右，远远小于烟气捕集后的CO2的浓度。高纯度CO2制备碳酸氢氨仍然是碳酸氢铵制备领域的一大空白。

技术实现思路

[0004]基于上述目的，本专利技术提供了一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统，以解决或部分解决上述技术问题：
[0005]一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法，所述二氧化碳的纯度为50％～99.9％，包括：
[0006]将添加剂、所述二氧化碳和预设浓度的氨水通入预碳化塔中，所述二氧化碳和所述预设浓度的氨水进行预碳化反应至碳化度为80％～100％，并移除预碳化反应热，得到含有添加剂、碳酸铵的预碳化混合液；
[0007]将所述二氧化碳和所述预碳化混合液通入主碳化塔中进行主碳化反应至碳化度为150％～160％，并移除主碳化反应热，得到碳酸氢氨晶浆；
[0008]将所述碳酸氢氨晶浆顺次进行冷却稠厚、离心脱水后，得到饱和碳酸氢氨溶液和碳酸氢氨固体。
[0009]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的系统，包括：
[0010]尾气吸收塔；
[0011]顺次连通的蒸氨塔、吸氨塔、预碳化塔、主碳化塔、冷却罐、离心机和母液槽；
[0012]所述尾气吸收塔的进口与所述吸氨塔、所述预碳化塔、所述主碳化塔、所述冷却罐分别连通，所述尾气吸收塔的出口与所述母液槽相连通；
[0013]所述蒸氨塔出口与所述主碳化塔进口相连通，所述主碳化塔出口与所述母液槽进口相连通；
[0014]所述母液槽出口与所述吸氨塔相连通。
[0015]从上面所述可以看出，本专利技术提供的固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法及系统，
具有如下有益效果：
[0016]1、填补高纯度二氧化碳制备碳酸氢氨
的空白，提供纯度50％～99.9％二氧化碳制备碳酸氢氨的工艺方法和系统。将碳化分成预碳化和主碳化两个阶段，预碳化控制碳化度达80％～100％，至不出现碳酸氢氨结晶为止；主碳化控制碳化度至150％～160％，至出现均匀、大颗粒碳酸氢氨结晶为止。
[0017]2、碳酸氢氨制备效率高。预碳化阶段选用吸氨效率高的填料塔加喷射器形式，使得预碳化反应剧烈、快速；主碳化阶段选用抗阻塞板式塔，适用于碳酸氢氨晶体。通过预碳化分担主碳化碳化负担，与主碳化协同配合，使得碳酸氢氨制备效率高、稳定性、连续性好、且整体造价较低。
[0018]3、碳酸氢铵粒径大、分布均匀。预碳化阶段加入添加剂，引导碳酸氢氨晶核尽快形成、成长，移除碳化反应热、维持低温保证二氧化碳有效吸收；主碳化阶段移除碳化反应热、维持低温保证二氧化碳有效吸收，且有助于析出更多大粒径碳酸氢氨晶体；对碳酸氢氨晶浆进行冷却稠厚，促进碳酸氢铵晶体二次生长。引晶核生出、促晶体成长，使得碳酸氢铵粒径大、分布均匀。
[0019]4、系统中废水回收自用。具体地，饱和碳酸氢氨溶液、吸收废气生成的废气回收液和清洗主碳化塔的洗塔液均返输于吸氨塔中充当吸收剂，用于吸收氨气以制备预设浓度的氨水。
[0020]5、系统中废气回收自用。制备预设浓度氨水过程中产生的废气、预碳化反应过程中产生的废气、主碳化反应过程中产生的废气和冷却稠厚过程中产生的废气均通入尾气吸收塔中被吸收剂吸收，吸收生成的废气回收液用于制备预设浓度的氨水。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例的固定二氧化碳生产碳酸氢氨系统示意图。
[0023]图中：1
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蒸氨塔；2
‑
吸氨塔；3
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预碳化塔；31
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喷射器；32
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填料塔主体；33
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板式换热器；4
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主碳化塔；5
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冷却罐；6
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离心机；7
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母液槽；8
‑
尾气吸收塔。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0025]需要说明的是，除非另外定义，本专利技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”和类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连通”或者“连通”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连通，而是可以包括电性的连通，不管是直接的还是间
接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0026]以烟气捕集的CO2为原料生产农用碳酸氢铵，不同于利用小氮肥工业上的变换气碳化氨水生产碳酸氢铵。
[0027]变换气中CO2浓度约30％左右，分压较小，氨水吸收CO2的速率较慢，不存在吸收速率过快，碳酸氢铵结晶细小的问题，反而为了维持碳化塔中CO2的吸收推动力，控制碳化塔较高的操作压力。相反的，烟气捕集的CO2纯度高达98％～99.8％，极易被氨水吸收，吸收速率快，深度碳化时，碳化到碳酸氢铵过饱和度大，碳酸氢铵结晶细小，难以分离脱水，产品潮湿结块甚至制备失败，因而需要控制碳化结晶速率。
[0028]碳化反应过程非常复杂，具体地：
[0029]氨水碳化的总反应方程式如下：
[0030][0031]碳化反应过程比较复杂，需要经过一系列中间过程，可分为以下几步：
[0032]二氧化碳从气相溶解于液相：
[0033][0034]溶解的CO2与溶液中的氨形成氨基甲酸铵：
[0035][0036]氨基甲酸铵水解生成碳酸氢铵或碳酸铵：
[0037][0038][0039][0040]在碱性较强的环境中，溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法，其特征在于，所述二氧化碳的纯度为50％～99.9％，包括：将添加剂、所述二氧化碳和预设浓度的氨水通入预碳化塔中，所述二氧化碳和所述预设浓度的氨水进行预碳化反应至碳化度为80％～100％，并移除预碳化反应热，得到含有添加剂、碳酸铵的预碳化混合液；将所述二氧化碳和所述预碳化混合液通入主碳化塔中进行主碳化反应至碳化度为150％～160％，并移除主碳化反应热，得到碳酸氢氨晶浆；将所述碳酸氢氨晶浆顺次进行冷却稠厚、离心脱水后，得到饱和碳酸氢氨溶液和碳酸氢氨固体。2.根据权利要求1所述的固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法，其特征在于，还包括：将废气和吸收剂通入尾气吸收塔中，生成废气回收液；所述吸收剂包括工艺水；所述废气包括所述预碳化反应产生的废气、所述主碳化反应产生的废气和所述冷却稠厚过程中产生的废气。3.根据权利要求2所述的固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法，其特征在于，所述预设浓度的氨水的获得过程，具体包括：将原料氨水和蒸汽通入蒸氨塔中，所述原料氨水和所述蒸汽在所述蒸氨塔中逆向传热传质，得到氨气和脱氨废水；将所述氨气通入吸氨塔中；将所述饱和碳酸氢氨溶液和所述废气回收液混合成母液混合液后通入所述吸氨塔中；所述氨气和所述母液混合液在所述吸氨塔中逆向传热传质，得到所述预设浓度的氨水。4.根据权利要求3所述的固定二氧化碳生产碳酸氢氨的方法，其特征在于，将部分所述脱氨废水输入至所述主碳化塔中用于清洗所述主碳化塔，得到洗塔液；将所述洗塔液、所述饱和碳酸氢氨溶液和所述废气回收液混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳艳，盛晨军，刘新哲，
申请(专利权)人：锦益创典天津科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：