提供一种烟道气中ＣＯ↓［２］吸收分离、碳酸化固定、固体废弃物资源化利用多过程集成耦合的原位固定ＣＯ↓［２］的工艺方法及其装置。采用的超重力旋转填料床反应器是一种利用高速旋转的填料床产生的强大离心力强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，可以对以液相控制的ＣＯ↓［２］等传递过程进行数量级上的强化，极大提高了ＣＯ↓［２］的传质吸收速率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟道气中二氧化碳的固定技术，特别涉及一种固体废弃物碳酸化 固定烟道气中C02的方法及其装置。二、
技术介绍
现有技术C02是引起全球气候变化的最主要的温室气体之一，其中大量化石能源燃烧是引起大气中C02浓度增加的主要原因。温室气体C02的控制已引起国际社会的广泛关注，主要包括分离回收、固定和转化3个方面，固定技术主要有地质固定、海洋封存、生物固碳、C02矿物碳酸化固定等。C02矿物碳酸化固定是模仿自然界中硅灰石CaSi03、橄榄石Mg2Si04、蛇紋石Mg3Si205(OH)4等钙 镁硅酸盐矿物的风化过程，该设想首次由Seifritz提出，可用如下反应通式表 示(Ca, Mg》Si/)一H2z (s)+;c C02 (g)—jc (Ca, Mg)COs (s)+ySi02 (s)+zH20 (1/g) 鉴于不少固体废弃物富含钧且呈碱性，近年来国外开展了固体废弃物碳酸化固定C02的研究。与钩镁硅酸盐矿物相比，固体废弃物反应活性高、粒度小、不 需进行预处理，同时不少固体废弃物靠近C02排放源，如粉煤灰、钢渣、垃圾焚烧飞灰等，可望实现原位co2固定。与其他固定技术相比，矿物、固体废弃物碳 酸化固定co2环境风险性小，可实现co2的永久封存。矿物及固体废弃物碳酸化固定C02的工艺路线通常可分为①直接工艺，即 C02与矿物、固体废弃物颗粒一步碳酸化反应生成碳酸盐产物(包括干法、湿法 2种)；②间接工艺，即先用媒质(浸出剂)从矿物、固体废弃物中浸出钙镁离 子，然后进行碳酸化反应生成碳酸盐及媒质，媒质循环利用。目前，矿物及固体 废弃物碳酸化固定C02均采用以下技术方案从烟道气中吸收分离获得纯C02， 加压液化后输送至固定点，然后采用高压搅拌釜反应器在高温、高压下将C02转 化为CaC03/MgC03。由于高压搅拌釜反应器中进行碳酸化反应时气液固相间的 传质速率较慢，微观混合差，碳酸化反应时间需几十分钟至几十小时，反应压力 需几十大气压；如Lacker等利用粒径为100|am的蛇紋石在500。C、 3.4xl07Pa的C02分压下，以直接干法固定C02，反应2h,蛇紋石最大转化率仅为25% (Proceedings of the 22nd International Technical Conference on Coal Utilization and Fuel System, Clearwater, Florida, 1997) ; Kakizawa等以乙酸为媒质的间接路线， 采用珪灰石固定C02,在C02分压为3.0x106Pa、温度80。C,反应60min硅灰石 最大转化率仅为20% (Energy, 2001， v26) ; Huijgen等以钢渣为原料，采用直接 湿法碳酸化工艺固定C02，在C02压力为3MPa、温度100°C、固体废弃物粒径 <38nm等条件下，反应30min钙转化率为74% (Environmental Science &Technology， 2005, v39)。哿刻的碳酸化反应条件及需C02吸收分离、压缩、输 送等步骤导致碳酸化固定费用明显高于地质固定、深海封存技术，在应用上受到 极大限制。因此，C02碳酸化固定的过程强化，在常压下直接将烟道气中C02转 化固定为CaC03/MgC03,实现C02原位固定，省去吸收分离、压缩、输送等步 骤，则可望比地质固定、深海封存技术更具竟争力。三、
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种烟道气中C02吸收分离、碳酸化固定、固体废弃物资源化利用多过程集成耦合的原位固定C02的工艺方法及其装置。本专利技术的技术解决方案为 一种固体废弃物碳酸化固定烟道气中C02的方 法，是在旋转床超重力场条件下，以固定化碳酸酐酶为催化剂，利用富钧碱性固体废弃物与含C02烟气间的碳酸化反应，直接将电厂烟道气中C02吸收固定为碳酸盐；具体的工艺步骤为(1)富Ca"浸出液的制备以含Ca"的水溶液为浸出剂，在带有搅拌器的 固体废弃物浸取槽中将钙离子从固体废弃物中浸出，经过滤分离得富Ca^的浸出 液，Ca"浓度为0.1~1.0mol/L;(2 )碳酸化反应将步骤(1)所得的富Ca、旻出液及含C02烟气引入以固 定化碳酸酐酶为填料的旋转填料床反应器，在碳化反应温度为50~80°C、旋转填 料床的转速为800 1500rpm、反应压力为常压等条件下将烟气中C02固定为 CaC03;(3) CaC03产物的回收利用将碳酸化反应后的CaC03悬浮液由旋转填料 床反应器排液口引入CaC03产物回收系统，经分离、过滤、烘干等后处理工序得 碳酸钩产品，其中部分滤液返回步骤(1)作固体废弃物浸出剂。本专利技术所述的固体废弃物为钢渣、粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、电石渣等富钓且 呈碱性的固体废渣；浸出剂包括制盐废水、油田采出水、湿法脱硫废水、电厂冲灰废水或天然盐水等富Ca^的水溶液。所述的碳酸酐酶可以是商品碳酸酐酶及从 碳酸肝酶活性高的动植物中提取的粗酶，固定化碳酸酐酶的制备方法包括共价结 合法、包埋法，所使用的栽体可以是金属丝网、塑料丝网、陶瓷填料、石墨填 料、多孔玻璃等。一种实现固体废弃物碳酸化固定烟道气中C02的方法的装置，包括带式过滤 机和循环泵，其特征在于还包括旋转填料床反应器、固体废弃物浸取槽、固体废 弃物浸出液循环槽、碳酸化产物贮槽、碳酸盐浆贮槽；固体废弃物浸取槽出口与 第一带式过滤机相连，第一带式过滤机的排液口与固体废弃物浸出液循环槽相 连，固体废弃物浸出液循环槽出口经循环泵、流量计与旋转填料床反应器的进液 口相连，旋转填料床反应器的排液口与碳酸化产物贮槽连接，碳酸化产物贮槽的 两个出口分别与固体废弃物浸出液循环槽和碳酸盐浆贮槽连接，碳酸盐浆贮槽出 口与第二带式过滤机相连，第二带式过滤机的排液口与固体废弃物浸取槽连接。 旋转填料床反应器采用适合大气体流量操作的错流型结构，包括固定的外壳、转 动的转子、液体分布器、调速电机，转子由环形填料层和填料支撑组成，环形填 料层设于填料支撑内，填料支撑与外壳之间设环形动密封，外壳上设有排液口、 进气口和排气口，为保证按错流方式操作，填料层液相出口设置U形管液封；通 入外壳的烟气从填料层前端进入由后端排出，与固体废弃物浸出液错流接触。本专利技术产生的有益效果为采用的超重力旋转填料床反应器是一种利用高速 旋转的填料床产生的强大离心力强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，可 以对以液相控制的C02等传递过程进行数量级上的强化，极大提高了 CCb的传质 吸收速率。碳酸酐酶是广泛存在于动植物和某些微生物体内的一种含锌金属酶， 是已知的催化反应速率最快的生物催化剂，以固定化碳酸酐酶为催化剂，能显著 加速C02的水合反应，将溶解的C02迅速转化为CO,,使碳酸化反应速率显著 提高，极大强化了 C02碳酸化固定过程。以富Ca^的水溶液作固体废弃物的浸出 剂提高了固体废弃物的固碳容量，并能实现C02的原位固定。碳酸化工艺生成的 CaC03产物经分离、过滤、烘干等后处理工序可作为碳酸钙产品使用。因此，本 专利技术以工业固体废弃物为原料，利用超重力技术强化C02传质吸收、碳酸酐酶促 进吸收的C02转变为co32-,可直接碳酸化固定烟道本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体废弃物碳酸化固定烟道气中ＣＯ↓［２］的方法，其特征在于工艺步骤为：ａ．富Ｃａ↑［２＋］浸出液的制备：以含Ｃａ↑［２＋］的水溶液为浸出剂，在带有搅拌器的固体废弃物浸取槽中将钙离子从固体废弃物中浸出，经过滤分离得富含Ｃａ↑［２＋］的浸出液，Ｃａ↑［２＋］浓度为０．１～１．０ｍｏｌ／Ｌ；ｂ．碳酸化反应：将步骤ａ所得的富Ｃａ↑［２＋］浸出液及含ＣＯ↓［２］烟气引入以固定化碳酸酐酶为填料的旋转填料床反应器，在碳化温度为５０～８０℃、旋转填料床的转速为８００～１５００ｒｐｍ、反应压力为常压的条件下将烟气中ＣＯ↓［２］固定为ＣａＣＯ↓［３］；ｃ．ＣａＣＯ↓［３］产物的回收利用：将碳酸化反应后的ＣａＣＯ↓［３］悬浮液由旋转填料床反应器排液口引入ＣａＣＯ↓［３］产物回收系统，经分离、过滤、烘干等后处理工序得碳酸钙产品，其中部分滤液返回步骤ａ作固体废弃物浸出剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨林军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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