一种悬浊液矿化法低成本捕获二氧化碳的方法技术

本发明专利技术提供一种悬浊液矿化法低成本捕获二氧化碳的方法，包括把含有二氧化碳的气体通入含有气体助溶剂、反应催化剂和矿物颗粒的悬浊液中，使二氧化碳被溶解、吸收在悬浊液中，以捕获二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出了一种低成本捕获二氧化碳的方法，属于环境保护和资源利用

技术介绍
目前，大气中二氧化碳持续增加，造成全球平均气温明显上升，影响到多数人的生 活以及少数人的生存。《京都议定书》主要目的是通过限制温室气体，特别是二氧化碳排放， 达到防止全球变暖的目的。减少二氧化碳排放，是人类共同面临的亟待解决的课题。2002 年9月3日，中国已核准“联合国气候变化框架公约”中的《京都议定书》，实施二氧化碳减 排是我们必须面临的课题。中国国务院总理温家宝2009年11月25日主持召开的国务院常 务会议决定，到2020年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40% -45%, 并在2009年12月18日刚刚结束的哥本哈根会议上做了承诺。2005年我国单位⑶P 二氧 化碳排放量为1. 937千克/美元(2005年二氧化碳排放总量(Kg)/2005我国GDP量($)= 43. 8亿吨/2. 26万亿美元)，要完成减排目标，2020年单位⑶P排放量应为1. 065-1. 162千 克/美元(55 60% )。为此很多国家和地区已经联合开始二氧化碳捕获和储存(CCS)项目研究。在中美 两国政府支持下，神华集团联合几家单位开始CO2地质封存试验可行性研究，近期目标是封 存CO2约10万吨。在二氧化碳处理技术中，需要解决的技术科学问题主要是二氧化碳捕集 和分离成本过高。目前，二氧化碳分离和捕集技术主要有化学和物理吸收，物理和化学吸 附，低温蒸馏法，膜分离法，深冷处理，矿化和生物矿化等.化工进2005,24(1)；吉远辉，冯新，陆小华，·化工进展，2006，25 (2)]。但是为了实现低成 本、大批量处置二氧化碳还需要发展新的思路和方法。同时还应该看到，二氧化碳也是一种 非常重要的工业原料，如果能够开始一些二氧化碳捕获和利用(CCU)方面的研究将更有意 义。CO2的捕获是针对大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气 生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂等。二氧化碳的捕集方式主要有四种 燃烧前捕集(Pre-combustion)、燃烧后捕集(Post-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)以及工业分离(Industrial S印aration)。工业分离从技术原理上，可以归入 前三种。1)燃烧前捕集在碳基燃料燃烧前，首先将其化学能从碳转移到其它物质中，然后再将其进行分 离，IGCC就是最典型的可以进行燃烧前脱碳的系统。燃料首先进入气化炉气化，生产出煤 气，然后再将煤气进行重整，使煤气变为CO2和H2,将燃料化学能转移到H2中，然后再对CO2 和H2进行分离。一般IGCC系统的气化炉都采用富氧或纯氧技术，所需分离气体体积大幅 度变小、CO2体积分数显著变大，从而大大降低投资和运行费用，使IGCC成为电力行业发电 技术的优选。2)富氧燃烧该技术是利用空分系统获得富氧或纯氧，然后燃料与氧气共同进入专门的纯氧燃烧炉进行燃烧，一般需要对燃烧后的烟气进行重新回注燃烧炉，该技术一方面降低燃烧温 度；另一方面也进一步提高了 CO2的体积分数。因为它是基于被广泛接受的煤粉燃烧技术 而发展起来的。由于烟气中CO2的体积分数高，可显著降低CO2捕获的能耗，但必须采用专门的纯 氧燃烧技术，需要专门材料的纯氧燃烧设备以及空分系统。针对这种新型的燃烧技术，许多 国家已在开展实验室的研究工作(包括中国)。3)燃烧后捕集在燃烧后的烟气中捕获或者分离C02。由于现有的绝大多数燃煤电厂都采用煤直 接燃烧的方式，为了方便对现有电厂的改造，燃烧后脱碳方式可使用的范围非常广泛。燃烧 后脱碳可以分为化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离法、低温分离法等几大类。考虑到 电厂烟道气的特点气体流量大、CO2的分压较低、出口温度过高、含有大量的惰性气体N2、 主要杂质气体为02、S02、N0X等，一般来说，用物理吸收法、吸附法、膜分离法、低温分离法是 不经济的。化学吸收法已成为国际上应用最广泛、适应性最强的燃煤电厂烟气脱碳工艺技 术。低温蒸馏法是利用CO2与其他气体组分沸点的差异，通过低温液化，蒸馏来实现 CO2与其他气体的分离。蒸馏工艺适用于高浓度(CO2含量60%)情况。该工艺设备投资 大，能耗高，分离效果差，成本也高，一般情况不太采用；变压吸附工艺(PSA法)工艺过程简单，能耗低，适应能力强，无腐蚀问题。但二 氧化碳的回收率比较低，适用于二氧化碳浓度比较高的情况。由于吸附容量有限，需大量吸 附剂，再生解吸频繁，为了大规模工业化生产，要求自动化程度较高，才能实现连续生产；膜 分离工艺装置简单，寿命长，操作方便，技术先进，能耗低，效率高，经济合理，投资为吸收塔 的50%，但很难得到高纯度的二氧化碳。变压吸附法(PSA)是一种常温气体分离技术，具有产品纯度高、能耗低、工艺流程 简单、自动化程度高等优点。利用装在立式压力容器内的活性炭、分子筛、硅胶等固体吸附 齐U，对混合气体中的CO2进行选择性吸附，将原料气通过吸附剂床层，根据混合气体中两组 分沸点的不同，通过改变压力，从而达到气体分离的目的.低温与特气，2002，20 (3) :1-4]。气体膜分离技术是高效的新型分离技术，是基于混合气体中CO2与其他组分透过 膜材料的速度不同而实现CO2与其他组分的分离。该方法具有投资低、操作方便、能耗低 等优点，是发展非常迅速的一项节能型气体分离技术。膜分离法的缺点是很难得到高纯度 的CO2.化工时刊，2001，10， 15-17]。溶剂吸收法选用对CO2的溶解度大、选择性好或能跟CO2发生反应的吸收剂来吸收 混合气中的CO2再进行解吸的过程，可分为物理吸收法，化学吸收法和物理化学吸收法，适 用于处理气体中二氧化碳含量较低情况，其分离效果良好，可获得浓度高达99. 99%的二氧 化碳，操作简单，因此被广泛应用。由于通常燃煤电厂烟道气中的CO2浓度较低，在工业中应用化学吸收法较多，在各 种吸收CO2气体的碱性溶剂中，目前采用醇胺类溶剂从化石燃料电厂烟道气中回收CO2的研 究非常活跃。
技术实现思路
本专利技术提供一种低成本捕获二氧化碳的方法，具体是采用悬浊液矿化法来捕获二 氧化碳，并综合利用反应所得产物。本专利技术采用的悬浊液包含气体助溶剂、反应催化剂和矿物颗粒和溶剂，把含有二 氧化碳的气体通入悬浊液中，二氧化碳首先被溶解，再被矿化吸收，最终达到二氧化碳捕获 的目的。本专利技术采用的悬浊液中气体助溶剂可以选自有机助溶剂中的一种或者几种，有机 助溶剂例如可以选自三乙烯四胺，一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，N-甲基二乙醇胺，二乙烯 三胺，乙二胺四乙酸等胺类物质。在本专利技术中，气体助溶剂量可以是能够体现对二氧化碳在 水中助溶效果的任何量；在某些优选实施方案中，悬浊液中添加气体助溶剂的量为(体积 计量)2-5%。 本专利技术采用的悬浊液中反应催化剂可以使用碳酸酐酶或者亚砷酸盐，亚砷酸盐可 以是含有亚砷酸根的可溶解盐类，但是优选使用碳酸酐酶。在某些优选实施方案中，催化剂 的量(质量计量)为15-60克每吨。本专利技术采用的悬浊液可以由微细的、廉价的矿物颗粒分布于水中构成，悬浊液浓 度优选重量比5 60%。悬浊液中的矿物颗粒优选包含碳酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捕获二氧化碳的方法，包括把含有二氧化碳的气体通入含有气体助溶剂、反应催化剂和矿物颗粒的悬浊液中，使二氧化碳被溶解、吸收在悬浊液中，以捕获二氧化碳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩敏芳，于立安，伊元荣，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]