一種二氧化碳捕集與熱解的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及二氧化碳排減和二氧化碳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳捕集與熱解的方法，利用碳酸鈉溶液在碳化塔將煙氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉溶液，經(jīng)熱解塔快速分解出高純度的二氧化碳，解決因燃燒石化燃料產(chǎn)生的二氧化碳過多引起的污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、減輕能源危機(jī)、減少溫室效應(yīng)。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果在于：（1）在碳酸鈉、催化劑、活性劑的協(xié)同作用下，顯著提高二氧化碳捕集率；（2）溶液快速分解二氧化碳，降低分解成本；（3）設(shè)備投資少，可大量捕集和熱解二氧化碳，使二氧化碳近零排放，適合煤電、煤化工、鋼鐵、水泥、造紙、冶金、印染、化工等重點(diǎn)耗煤行業(yè)規(guī)模化捕集回收、應(yīng)用二氧化碳資源，減少溫室效應(yīng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及二氧化碳排減和二氧化碳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，尤其涉及。
技術(shù)介紹
化石燃料是全球的主要能源之一，化石燃料和有機(jī)化合物完全燃燒后生成二氧化碳，二氧化碳被排放到大氣中。近年來，人們通過研究認(rèn)定二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的元兇和導(dǎo)致世界氣候異常變化的主要因素，如果不采取及時有效的措施，全球溫度將在百年內(nèi)上升1. 5-3. 5度，極地冰川大面積消融，許多物種的生存也會受到影響甚至消失。因此二氧化碳的排減和轉(zhuǎn)化成為當(dāng)前科學(xué)的一個熱門研究課題，碳的捕集和儲存技術(shù)可以在源頭捕集二氧化碳并將其封儲在存儲設(shè)備中，從而減少溫室效應(yīng)。二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化可以采用多種途徑，主要包括直接分解為碳、氧氣、一氧化碳、與有機(jī)物反應(yīng)、與氫氣反應(yīng)生成甲醇等，轉(zhuǎn)化反應(yīng)的供能方式除加熱外，還有光、電以及等離子體等。但是，二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)在國內(nèi)外仍處于研發(fā)和示范階段，面臨著高成本、高能耗、長期安全性和可靠性不確定等突出問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為克服上述的不足之處，目的在于提供，利用碳酸鈉溶液在碳化塔將煙氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉溶液，經(jīng)熱解塔快速分解出高純度的二氧化碳。解決因燃燒石化燃料產(chǎn)生的二氧化碳過多引起的污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、減輕能源危機(jī)、減少溫室效應(yīng)。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的，，包括以下步驟I)將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；2)將碳化塔的溫度控制在60— 70°C，將步驟I)所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進(jìn)入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)Na2C03+C02+H20——2NaHC03,生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液；3)將步驟2)所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進(jìn)行熱解處理，熱解控制溫度為85—98°C，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)2NaHC03——Na2C03+C02+H20,獲得二氧化碳?xì)怏w和碳酸氫鈉溶液；4)將步驟3)所述的二氧化碳?xì)怏w輸入冷凝氣水分離器進(jìn)行冷凝脫水處理，再壓縮成液態(tài)置入儲氣柜儲存；5)將步驟3)所述的碳酸氫鈉液體按步驟I)所述方法重新配成二氧化碳吸收劑溶液重復(fù)使用。作為優(yōu)選，步驟I)所述催化劑與二氧化碳用量的重量比例為O. 01%—O. 5%。作為優(yōu)選，步驟I)所述活性劑與二氧化碳用量的重量比例0. 01%—O. 5%。作為優(yōu)選，步驟3)所述的熱解處理采用閃蒸熱解方式。作為優(yōu)選，二氧化碳捕集與熱解的全過程對壓力、溫度、流量采用遠(yuǎn)程智能防爆監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。本專利技術(shù)的有益效果在于(1)在碳酸鈉、催化劑、活性劑的協(xié)同作用下，顯著提高二氧化碳捕集率；(2)溶液快速分解二氧化碳，降低分解成本；(3)設(shè)備投資少，可大量捕集和熱解二氧化碳，使二氧化碳近零排放，適合煤電、煤化工、鋼鐵、水泥、造紙、冶金、印染、化工等重點(diǎn)耗煤行業(yè)規(guī)模化捕集回收、應(yīng)用二氧化碳資源，減少溫室效應(yīng)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)二氧化碳捕集與熱解的工藝流程示意圖；圖中1、煙氣進(jìn)口 ；2、碳化塔；3、碳酸氫鈉溶液輸送管；4、碳酸氫鈉溶液泵；5、碳酸氫鈉熱解閃蒸器；6、C02+H20氣體輸送管；7、冷凝水與碳酸鈉溶液輸送管；8、C02氣體出口管；9、CO2氣柜；10、氣水冷凝分離器；11、冷凝水出口 ；12、降溫?zé)峤粨Q器；13、溶液配料池；14、碳酸鈉溶液泵；15、碳酸鈉溶噴嘴；16、其它氣體出口。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不僅限于此本專利技術(shù)通過二氧化碳捕集與熱解裝置實(shí)現(xiàn)，二氧化碳捕集與熱解裝置由煙氣進(jìn)口1、碳化塔2、碳酸氫鈉溶液輸送管3、碳酸氫鈉溶液泵4、碳酸氫鈉熱解閃蒸器5、C02+H20氣體輸送管6、冷凝水與碳酸鈉溶液輸送管7、CO2氣體出口管8、CO2氣柜9、氣水冷凝分離器10、冷凝水出口 11、降溫?zé)峤粨Q器12、溶液配料池13、碳酸鈉溶液泵14、碳酸鈉溶噴嘴15、其它氣體出口 16組成；所述煙氣從煙氣進(jìn)口 I進(jìn)入且煙氣進(jìn)口 I與碳化塔2的底部連接，煙氣自下向上流動與二氧化碳吸收劑溶液逆流接觸后，多余空氣從碳化塔2頂部的其他其他出口 16排出，吸收了二氧化碳的碳酸氫鈉溶液由碳酸氫鈉溶液泵4加壓后經(jīng)由碳酸氫鈉溶液輸送管3輸送進(jìn)碳酸氫鈉熱解閃蒸器5，碳酸氫鈉熱解閃蒸器5熱解碳酸氫鈉溶液產(chǎn)生混合氣體，混合氣體包括二氧化碳與水蒸氣，混合氣體經(jīng)氣水冷凝分離器10后將二氧化碳輸送至CO2氣柜9存儲，熱解后的碳酸鈉溶液從碳酸氫鈉熱解閃蒸器5底部流出與氣水冷凝分離器10底部流出的液態(tài)水在降溫?zé)峤粨Q器12處降溫后流至溶液配料池13，溶液配料池13配置定量的二氧化碳吸收劑溶液在碳酸鈉溶液泵14加壓下輸送至碳化塔噴淋而出。實(shí)施例1 :，包括以下步驟I)將碳酸鈉溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；催化劑與二氧化碳用量的重量比例為O. 01%，活性劑與二氧化碳用量的重量比例O.01% ;制成的二氧化碳吸收劑溶液送入溶液配料池13，經(jīng)碳酸鈉溶液泵14送入碳化塔2，由碳酸鈉溶噴嘴15向下噴淋；2)將碳化塔2的溫度控制在60°C，煙氣從煙氣進(jìn)口 I送入碳化塔2，煙氣向上運(yùn)動與步驟I)所述向下噴淋的碳酸鈉溶液形成對流，其中，煙氣中的CO2與碳酸鈉、水反應(yīng)形成碳酸氫鈉溶液，經(jīng)碳酸氫鈉溶液輸送管3送到碳酸氫鈉溶液泵4進(jìn)入碳酸氫鈉熱解閃蒸器5，煙氣中沒反應(yīng)的氣體由其它氣體出口 16向外排出；碳化塔2的反應(yīng)條件(I)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理Na2C03+C02+H20-2NaHC03(2)吸附合成反應(yīng)溫度為60°C。( 3 )吸附合成反應(yīng)時間為I秒。反應(yīng)時間快慢決定二氧化碳捕集速度的快慢。在50°C以下，反應(yīng)時間長，碳酸氫鈉結(jié)成晶體。3)將步驟2)所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入碳酸氫鈉熱解閃蒸器5進(jìn)行熱解處理，控制溫度為120°C，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)2NaHC03——Na2C03+C02+H20，獲得二氧化碳?xì)怏w和碳酸鈉溶液；碳酸氫鈉熱解閃蒸器5的反應(yīng)條件(I)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理2NaHC03-Na2C03+C02+H20(2)閃蒸熱解方式溫度120°C。(3 )閃蒸熱解方式時間O. 05秒。(4)熱解晶液比熱解碳酸氫鈉的晶體與液體的重量百分比晶體0% 溶體100%。晶體比例越聞，相對熱能消耗越少。4)經(jīng)碳酸氫鈉熱解閃蒸器5的碳酸氫鈉溶液熱解后，分解出來的CO2和H2O氣體由C02+H20氣體輸送管6送到氣水冷凝分離器10分離，CO2經(jīng)CO2氣體出口管8送到CO2氣柜9儲存；5)分離的冷凝水從冷凝水出口 11出來，與碳酸氫鈉溶液熱解閃蒸后形成的碳酸鈉溶液一起，經(jīng)冷凝水與碳酸鈉溶液輸送管7送到降溫?zé)峤粨Q器12降溫，送入溶液配料池13循環(huán)使用。實(shí)施例2 :—種二氧化碳捕集與熱解的方法，包括以下步驟I)將碳酸鈉溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；催化劑與二氧化碳用量的重量比例為O. 5%，活性劑與二氧化碳用量的重量比例O.5% ;制成的二氧化碳吸收劑溶液送入溶液配料本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種二氧化碳捕集與熱解的方法，其特征在于，包括以下步驟：1）將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；2）將碳化塔的溫度控制在60—70℃，將步驟1）所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進(jìn)入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：Na2CO3+CO2+H2O——2NaHCO3，生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液；3）將步驟2）所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進(jìn)行熱解處理，熱解控制溫度為85—98℃，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：2NaHCO3——Na2CO3+CO2+H2O，獲得二氧化碳?xì)怏w和碳酸氫鈉溶液；4）將步驟3）所述的二氧化碳?xì)怏w輸入冷凝氣水分離器進(jìn)行冷凝脫水處理，再壓縮成液態(tài)置入儲氣柜儲存；5）將步驟3）所述的碳酸氫鈉液體按步驟1）所述方法重新配成二氧化碳吸收劑溶液重復(fù)使用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種二氧化碳捕集與熱解的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸； 2)將碳化塔的溫度控制在60—70°C，將步驟I)所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進(jìn)入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng):Na2C03+C02+H20——2NaHC03,生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液； 3)將步驟2)所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進(jìn)行熱解處理，熱解控制溫度為85—98°C，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng):2NaHC03——Na2C03+C02+H20,獲得二氧化碳?xì)怏w和碳酸氫鈉溶液； 4)將步驟3)所述的二氧化碳?xì)怏w...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程禮華，沈宏良，應(yīng)惟白，
申請(專利權(quán))人：程禮華，沈宏良，應(yīng)惟白，
類型：發(fā)明
國別省市：