二氧化碳的收集和相关方法技术

本发明专利技术描述了用于收集二氧化碳的方法。二氧化碳可以从大气和／或从二氧化碳点源（例如发电厂、化工厂、天然气田、油田、工业场所等）的废物流收集。所述方法可以包括利用碱性溶液（例如ＮａＯＨ）收集二氧化碳。在一些方法中，二氧化碳可以和碱性溶液反应生成产物（例如ＮａＨＣＯ↓［３］）。碱性溶液可由许多不同的方式制备。在其中一些方法中，处理过程中生成的产物可用于增加超出二氧化碳收集的价值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及从大气和/或点源(例如发电厂、化工厂、天然气田、 油田和工业场所)收集(capture) 二氧化碳。
技术介绍
由于化石燃料的燃烧，在过去200年间二氧化碳的大气浓度从 280 ppm稳定地上升至超过380 ppm。对人为造成的气候变化的关注将研究转化成限制化石燃料燃烧排放C02的技术和直接从大气除去C02技术。
技术实现思路
描述了用于从大气和/或二氧化碳点源(例如发电厂、化工厂、天然 气田、油田和工业场所)收集二氧化碳的方法。所述方法可以包括碱性溶液与二氧化碳的反应。在一个方面中，提供了一种用于收集二氧化碳的方法。所述方法包 括提供水和处理所述水来生成酸性溶液和碱性溶液。所述方法还包括中 和所述酸性溶液，并且用碱性溶液从二氧化碳源收集二氧化碳。在一个方面中，提供了一种用于收集二氧化碳并且生成氯气和氢气 的方法。所述方法包括提供水并且处理所述水来生成氢氧化钠、氯气和 氢气。所述方法还包括通过二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠和/ 或碳酸钠来从二氧化碳源收集二氧化碳。在一个方面中，提供了一种用于收集二氧化碳的方法。所述方法包 括提供盐溶液并且处理所述盐溶液来生成金属氢氧化物和酸性溶液。所述方法还包括通过二氧化碳与金属氢氧化物反应生成金属碳酸氢盐和/ 或金属碳酸盐来从二氧化碳源收集二氧化碳。在一个方面中，提供用于一种收集二氧化碳的方法。所述方法包括 提供水并且向水中添加从生物质源得到的灰来生成碱性溶液。所述方法 还包括通过用碱性溶液从二氧化碳源收集二氧化碳。结合附图，参考下列详细的描述，本专利技术的其它方面、实施方案和 特征将变得显而易见。附图是示意性的，无意于按比例绘制。为了清楚 起见，不是每个组成部分都在每个图中标出。在不需用图示来使本领域 普通技术人员理解本专利技术的情况下，也不显示本专利技术每个实施方案的每 个组成部分。附图说明图1~4示出了根据本专利技术实施方案的用于收集二氧化碳的各种方 法的步骤。详细描述描述了用于收集二氧化碳的方法。可以从大气和/或从二氧化碳点源 (例如发电厂、化工厂、天然气田、油田、工业场所等)的废物流收集 二氧化碳。所述方法可以包括利用碱性溶液(例如NaOH)收集二氧化 碳。在一些方法中，二氧化碳可以与碱性溶液反应生成产物(例如 NaHC03)。如下面进一步描述的，可以用许多不同的方式制备所述碱性 溶液。在其中一些方法中，在处理过程中生成的产物可用于增加超出收 集二氧化碳的价值，如下面进一步描述的。图1~4示意性说明了根据本专利技术实施方案的方法的一般步骤。图1 涉及中和酸性物质的本专利技术的一个实施方案。图2显示了一个处理氯化 钠溶液以生成氢氧化钠(NaOH )、氯气(Cl2)和氬气(H2)的实施方案。 图3显示了一个处理盐溶液并且生成酸性物质和金属碳酸氢盐和/或金属 碳酸盐的实施方案。图4显示了一个将生物质添加到水中生成碱性溶液的 实施方案。应该理解，附图中所示的示意性方法是作为实例提供的，但是其它8方法也包括在本专利技术的范围内。术语"酸性物质"是指对溶液的酸度有 贡献的溶解物质(例如离子)。术语"碱性物质"是指对溶液的碱度有 贡献的溶解物质(例如离子)。步骤10涉及生成碱性溶液。步骤20涉及从大气和/或二氧化碳点源 的废物流收集二氧化碳。例如，可以通过使二氧化碳与步骤10中产生 的溶液中的碱性物质反应和/或将其溶解在步骤10中产生的碱性溶液中 来收集二氧化碳。步骤30 (图1A 1B)涉及在所述方法中产生的产物 的二次处理。所述步骤将在下面进一步描述。在步骤10中，可以使用 任意合适的技术来生成碱性溶液(例如氢氧化物溶液，例如氢氧化钠)。在一些实施方案中，步骤IO (如图1A中所示)涉及处理含有足够 的来自溶解盐的离子浓度的水来生成碱性溶液，所述离子例如为氯离 子、氟离子、溴离子、疏酸根离子和硝酸根离子及其它离子，如下面进 一步描述的。在一些情况下，尤其优选含有足够的氯离子(例如来自 NaCl)浓度的水。在一些实施方案中，可以优选所述离子是守恒离子 (conservative ion)(即，其浓度与温和的pH变化无关的离子)。在一些 实施方案中，所述水(例如来自大洋或海(图1A)的"盐水")可能天然 地含有足够的来自溶解盐的离子浓度。在其它实施方案中(图IB),可以 优选向水(例如"淡水")中添加适当的阴离子。例如，可以向水中添加 岩盐(NaCl)或其它类型的盐。所述水可以是河流、湖或含7jC层，所述盐 可以是天然盐类矿床。在一些实施方案中，可以优选所述水体(源)大到足以供应用于所 述方法的水。例如，所述水体可以是大洋、海、湖或者河流。可以将水 从所述水体供给到实施额外处理步骤的工厂。在一些实施方案中，可以不需要步骤30 (图1A~1B)。例如，可以 处理盐溶液来联产(co-produce)氲氧化钠(NaOH)、氯气(Cl2)和氲气 (H2)(图2A 2B)。在这类实施方案中，可以不加入酸来中和或进行 其它处理。联产NaOH、 Cl2和H2之后，NaOH可以和来自<:02源的C02 反应(步骤20)。图2中说明的实施方案的净方法(net process)导致 NaHC03 (和/或Na2C03 )、 CU和H2的联产。所述Ch和112可以出售或者 用于一些其它生产性目的。与图2中所示实施方案相关的净反应(net reaction )是NaCl + H20 + C02 ■> NaHC03 + % Cl2 + % H2图1~3中示出的实施方案涉及将盐溶液处理成酸性溶液和碱性溶 液。在本专利技术的实施方案中，可以使用任意合适的技术将盐溶液分离成 酸性和碱性溶液。这些方法包括电化学方法(例如电解方法、氯碱类 (chloralkali)方法、涉及隔膜电解槽的方法、涉及膜的方法如双极性 膜电渗析或者任意其它合适的电化学方法)和热方法。例如，通过各种 公知的电化学方法，可以根据以下反应将含有Na+和Cr离子的水电解生 成氢IUt钠、氯气和氢气Na+ + Cl+H20 + Na+ + OH +1/2C12 + 1/2H2图1~4示出的实施方案涉及C02与碱性物质的反应和/或C02溶解 在包含碱性物质的溶液中。无论采用哪种方法(电解、热等)来产生酸性 和碱性溶液，所述方法均可涉及用C02中和碱性物质。在NaOH构成碱性 物质的情况下，则最后步骤产生NaHC03溶液和/或Na2C03溶液。因此， 本专利技术的实施方案可以将任何公知的产生苛性钠(NaOH)的方法扩展到 通过再增加一个苛性钠处理步骤来产生碳酸氢钠和/或碳酸钠(从而收集 co2)。在一些实施方案中，所述方法涉及通过将与氯气和氢气联产的 NaOH与来自C02源的C02反应而联产碳酸氢钠(和/或碳酸钠)、氯气和氢气，用于收集和储存C02以及碳酸盐和碳酸氢盐物质。因此，本专利技术的一个实施方案构成联产NaHC03和/或Na2C03溶液与Cl2气和H2气并同时收集co2。应该理解，尽管上面的描述涉及Cl2和H"但是在本专利技术的方法中 还可以使用其它适合的气体和相应的酸。在一些实施方案中(图3A~3B)， 可以优选在生成碱性溶液时不产生氯。因此，生成碱性溶液时的产物可以 不含氯。图3A中示出的实施方案涉及将任何盐(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于收集二氧化碳的方法，所述方法包括：　提供水；　处理所述水以生成酸性溶液和碱性溶液；　中和所述酸性溶液；和　用所述碱性溶液从二氧化碳源收集二氧化碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔保罗施拉格，克里斯托弗H豪斯，迈克尔J阿齐兹，屈特Z豪斯，
申请(专利权)人：宾夕法尼亚州研究基金会，哈佛大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]