用于封存二氧化碳的方法和组合物技术

本发明专利技术涉及捕获二氧化碳并以

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于封存二氧化碳的方法和组合物
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年4月
14
日提交的第
63/174,977
号美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文
。


[0003]本专利技术总体上涉及减少大气中的二氧化碳，尤其涉及二氧化碳的捕获和封存
。

技术介绍

[0004]由于诸如二氧化碳等温室气体的存在和产生，全球变暖加剧，使得通过经济的手段捕获和永久封存二氧化碳变得势在必行
。
[0005]二氧化碳捕获和储存
(CCS)
有可能显著减少诸如发电厂和水泥生产设施等依赖燃烧过程的行业的温室气体排放
。
遗憾的是，由于热能需求以及压缩捕获的二氧化碳以进行地下储存的需要，通过
CCS
捕获二氧化碳要消耗大量能量
。
这种能量需求会使发电厂的净产出减少超过
20
％
。
[0006]天然气公司使用胺洗涤工艺从甲烷中分离二氧化碳，并可以使用非常类似的工艺从烟道气中去除二氧化碳
。
胺洗涤工艺的主要问题是胺溶液的再生和随后的二氧化碳压缩是非常耗能的
。
因此，给发电厂配备基于胺的碳捕获会导致效率降低高达
35
％
。
[0007]一种替代的
CCS
方法涉及氧燃烧过程，在该过程中，煤在纯氧存在下燃烧，产生燃烧产物二氧化碳和水
。
然后通过冷凝二氧化碳
/
水混合物中的水来捕获二氧化碳
。
在氧燃烧中使用的纯氧是从非常耗能的空气分离过程获得的，该过程涉及将空气低温冷却成液态，并从液态空气中的氮蒸馏出纯氧
。
[0008]鉴于对化石燃料的依赖，广泛采用
CCS
对于减少温室气体和控制全球变暖是势在必行的
。
虽然一些公司致力于寻找替代
CCS
工艺，但是大量的研究集中于提高当前的二氧化碳捕获过程的效率
。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种克服了现有技术的许多缺点的吸收和分离二氧化碳的方法
。
本专利技术人确定了可用于以矿物离子碳酸盐的形式封存二氧化碳的矿物离子盐的产生方法
。
所述矿物离子盐可以从不同的来源获得，包括工业废料和各种地质硅酸盐矿物
。
[0010]本公开的一些实施方式涉及一种使用废料来封存二氧化碳的方法
。
在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：使含氯化镁水合物的材料与蒸汽反应以生成盐酸和氢氧化镁，使氢氧化镁与含二氧化碳的气流接触以提供部分或完全碳酸化的物流，使废料与盐酸接触并任选地与水接触以将矿物离子盐从废料中浸出到盐水或浆料中，从盐水或浆料中回收矿物离子盐，以及使矿物离子盐与部分或完全碳酸化的物流反应，从而以矿物离子碳酸盐的形式封存二氧化碳
。
在一些实施方式中，所述部分或完全碳酸化的物流包含
Mg(OH)
x
(HCO3)
y
，其中
x+y
＝
2。
在一些实施方式中，所述矿物离子碳酸盐包含沉淀碳酸钙
(PCC)。
在一
些实施方式中，所述矿物离子碳酸盐还包含价值较低的混合碳酸盐
。
[0011]本公开的一些实施方式涉及一种采用地质硅酸盐矿物来封存二氧化碳的方法
。
在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：使含氯化镁水合物的材料与蒸汽反应以生成盐酸和氢氧化镁，使氢氧化镁与含二氧化碳的气流接触以提供部分或完全碳酸化的物流，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触并任选地与水接触以将矿物离子盐从地质硅酸盐矿物浸出到盐水或浆料中，从盐水或浆料中回收矿物离子盐，使矿物离子盐与部分或完全碳酸化的物流反应，从而以矿物离子碳酸盐的形式封存二氧化碳
。
在一些实施方式中，所述部分或完全碳酸化的物流包含
Mg(OH)
x
(HCO3)
y
，其中
x+y
＝
2。
在一些实施方式中，所述矿物离子碳酸盐包含沉淀碳酸钙
。
在一些实施方式中，所述矿物离子碳酸盐还包含价值较低的混合碳酸盐
。
[0012]在一些实施方式中，所述矿物离子盐包含至少一种
II
族金属阳离子
。
在一些实施方式中，所述
II
族金属阳离子是钙阳离子
。
在一些实施方式中，所述
II
族金属阳离子是镁阳离子
。
在一些实施方式中，所述废料是工业废料
。
在一些实施方式中，所述工业废料选自由砌体
(masonry)、
混凝土
、
炼钢炉渣
、
生物质燃料生产废渣和废煤飞灰所组成的组
。
[0013]在一些实施方式中，所述二氧化碳是烟道气流的成分
。
在一些实施方式中，所述二氧化碳是大气二氧化碳
。
在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤是在环境温度下进行的
。
在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤是在高于环境的温度下进行的
。
在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤是在环境压力下进行的
。
[0014]在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤不涉及固体的机械搅拌或磨蚀
。
在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤涉及固体的机械搅拌或磨蚀
。
在一些实施方式中，使废料与盐酸接触的步骤还包括使液体再循环以增加废料与盐酸之间的接触
。
[0015]在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤是在环境温度下进行的
。
在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤是在高于环境的温度下进行的
。
在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤是在环境压力下进行的
。
在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤是在高于环境的压力下进行的
。
[0016]在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤不涉及固体的机械搅拌或磨蚀
。
在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤涉及固体的机械搅拌或磨蚀
。
在一些实施方式中，使地质硅酸盐矿物与盐酸接触的步骤还包括使液体再循环以增加地质硅酸盐矿物与盐酸之间的接触
。
[0017]在一些实施方式中，回收在盐水或浆料中存在的矿物离子盐
。
在一些实施方式中，将盐水或浆料转移到沉降槽中
。
在一些实施方式中，允本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种利用废料来封存二氧化碳的方法，所述方法包括：使含氯化镁水合物的材料与蒸汽反应以产生
HCl
和
Mg(OH)2；使
Mg(OH)2与含二氧化碳的气流接触，以提供部分或完全碳酸化的物流；使废料与所述
HCl
接触并任选地与水接触，以将矿物离子盐从废料浸出到盐水或浆料中；从所述盐水或浆料中回收所述矿物离子盐；以及使所述矿物离子盐与所述部分或完全碳酸化的物流反应，从而以矿物离子碳酸盐的形式封存二氧化碳
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中所述部分或完全碳酸化的物流包含
Mg(OH)
x
(HCO3)
y
，其中
x+y
＝
2。3.
根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物离子盐包含至少一种
II
族金属阳离子
。4.
根据权利要求3所述的方法，其中所述
II
族金属阳离子是钙阳离子
。5.
根据权利要求3所述的方法，其中所述
II
族金属阳离子是镁阳离子
。6.
根据权利要求3所述的方法，其中所述废料是工业废料
。7.
根据权利要求6所述的方法，其中所述工业废料选自由砌石
、
混凝土
、
炼钢炉渣
、
生物质燃料生产废渣和废煤飞灰所组成的组
。8.
根据权利要求1所述的方法，其中所述二氧化碳是烟道气流的成分
。9.
根据权利要求1所述的方法，其中所述二氧化碳是大气二氧化碳
。10.
根据权利要求1所述的方法，其中使所述废料与所述
HCl
接触的步骤在环境温度进行
。11.
根据权利要求1所述的方法，其中使所述废料与所述
HCl
接触的步骤在环境压力下进行
。12.
根据权利要求1所述的方法，其中使所述废料与所述
HCl
接触的步骤不涉及固体的机械搅拌或磨蚀
。13.
根据权利要求1所述的方法，其中使所述废料与所述
HCl
接触的步骤还包括使液体再循环以增加所述废料与所述
HCl
之间的接触
。14.
根据权利要求1所述的方法，还包括将所述盐水或浆料转移到沉降槽
。15.
根据权利要求
14
所述的方法，还包括使所述盐水或浆料中的固体在所述沉降槽的底部沉降
。16.
根据权利要求1所述的方法，还包括将所述盐水或浆料转移到蒸发池
。17.
根据权利要求
16
所述的方法，还包括使所述盐水或浆料中的液体蒸发
。18.
根据权利要求
16
所述的方法，其中利用太阳能和
/
或自然产生的风来提高蒸发速率
。19.
根据权利要求
16
所述的方法，其中不使用不可再生能源来提高蒸发速率
。20.
根据权利要求
16
所述的方法，其中不向所述蒸发池提供能量来提高蒸发速率
。21.
根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物离子碳酸盐包含碳酸钙
。22.
一种利用地质硅酸盐矿物来封存二氧化碳的方法，所述方法包括：使含氯化镁水合物的材料与蒸汽反应以产生
HCl
和
Mg(OH)2；使所述
Mg(OH)2与含二氧化碳的气流接触，以提供部分或完全碳酸化的物流；
使所述地质硅酸盐矿物与所述
HCl
接触并任选地与水接触，以将矿物离子盐从所述地质硅酸盐矿物浸出到盐水或浆料中；从所述盐水或浆料中回收矿物离子盐；以及使所述矿物离子盐与所述部分或完全碳酸化的物流反应，从而以矿物离子碳酸盐的形式封存二氧化碳
。23.
根据权利要求
22
所述的方法，其中所述部分或完全碳酸化的物流包含
Mg(OH)
x
(HCO3)
y
，其中
x+y
＝
2。24.
根据权利要求
22
所述的方法，其中所述矿物离子盐包含至少一种
II
族金属阳离子
。25.
根据权利要求
24
所述的方法，其中所述
II
族金属阳离子是钙阳离子
。26.
根据权利要求
24
所述的方法，其中所述
II
族金属阳离子是镁阳离子
。27.
根据权利要求
22
所述的方法，其中所述地质硅酸盐矿物选自由以下所组成的组：橄榄石
、
镁橄榄石
、
镁铝榴石
、
锰铝榴石
、
钙铝榴石
、
钙铁榴石
、
钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔，
申请(专利权)人：无碳化工控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：