[發(fā)明專利]一種固定工業(yè)煙氣中二氧化碳的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310719929.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103691283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華明;丁文金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/78
• 分類號(hào): B01D53/78;B01D53/79;B01D53/62;C01B31/22
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 魏娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固定工業(yè)煙氣中二氧化碳的方法，具體涉及一種使用含硫酸鈣固體廢棄物直接碳酸化固定工業(yè)煙氣中二氧化碳的方法。

背景技術(shù)

SO₂是大氣的主要污染物之一，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成酸雨等災(zāi)害，給生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大危害。隨著國(guó)家對(duì)SO₂的排放控制，煙氣脫硫技術(shù)得到越來(lái)越多的重視。脫硫廢渣是燃煤電廠、燒結(jié)廠等采用干法、半干法利用脫硫劑對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫所產(chǎn)生的固體廢棄物，是脫硫反應(yīng)產(chǎn)物、未反應(yīng)的脫硫劑和煙道飛灰組成的白色偏黃干粉狀混合物。據(jù)中電聯(lián)2009年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，估算我國(guó)全年約產(chǎn)生脫硫廢渣2000萬(wàn)噸。脫硫廢渣不僅占用大量的土地，造成大量土地資源被侵占，若處理不當(dāng)，其有害雜質(zhì)更會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。目前脫硫廢渣的處置方法主要為一是丟棄；二是用于建材行業(yè)，土壤改良，治理廢液以及冶金行業(yè)等。

發(fā)明內(nèi)容

含硫酸鈣固體廢棄物的主要成分包含硫酸鈣、亞硫酸鈣和氫氧化鈣等，具有較高的鈣含量和反應(yīng)活性；且這些含硫酸鈣固體廢棄物的產(chǎn)生地一般都伴隨有大規(guī)模工業(yè)煙氣的排放，針對(duì)這一特點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，提供一種以固體廢棄物為原料直接碳酸化固定工業(yè)煙氣中二氧化碳的方法，該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)含硫酸鈣固體廢棄物的再利用，同時(shí)也為大規(guī)模二氧化碳減排提供了一種更好的思路。

具體技術(shù)方案

一種固定工業(yè)煙氣中二氧化碳的方法，首先向含硫酸鈣固體廢棄物中加入水，得到固體粉末水溶液，再加入氨水溶液，并同時(shí)通入工業(yè)煙氣，反應(yīng)，反應(yīng)完全后，過(guò)濾、洗滌、干燥，獲得產(chǎn)物；

其中，所述工業(yè)煙氣為二氧化碳、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，二氧化碳的含量按體積百分計(jì)為5%-30%；

每克含硫酸鈣固體廢棄物中通入0.5-3L工業(yè)煙氣，工業(yè)煙氣的通入速度為300-800mL/min；

過(guò)快的通氣速率會(huì)降低煙氣中二氧化碳的固化效率，過(guò)低的通氣速率會(huì)延長(zhǎng)碳酸化反應(yīng)時(shí)間；

所述氨水的摩爾濃度優(yōu)選為1-4moL/L，每克含硫酸鈣固體廢棄物中優(yōu)選加入3-8mL氨水。

所述含硫酸鈣固體廢棄物優(yōu)選為脫硫渣或脫硫石膏。

本發(fā)明的含硫酸鈣固體廢棄物可來(lái)源于燃煤電廠或燒結(jié)廠脫硫廢渣等。

每克含硫酸鈣固體廢棄物中硫酸鈣的含量?jī)?yōu)選為75%以上。

所述脫硫渣或脫硫石膏的粒徑優(yōu)選為80-250目。

所述粒徑為80-250目的脫硫渣等是鋼鐵廠或燒結(jié)廠進(jìn)行脫硫工藝后所產(chǎn)生的堿性固體廢棄物，且含硫酸鈣的固體粉末來(lái)源地一般都伴隨有大規(guī)模工業(yè)煙氣的排放。

反應(yīng)時(shí)，溫度為20-40℃。

反應(yīng)壓力為常壓即可。

反應(yīng)過(guò)程中攪拌的速度優(yōu)選為200-500轉(zhuǎn)/分。

反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為60-240min。

過(guò)濾后，所得濾液為硫酸銨溶液，是一種重要的氮肥；所得濾餅用去離子水洗滌并干燥，得到碳酸化產(chǎn)物，其中碳酸鈣的質(zhì)量百分含量大于95%。

發(fā)明原理和優(yōu)勢(shì)

本發(fā)明中以氨水作為助劑，在碳酸化過(guò)程中工業(yè)煙氣中的二氧化碳首先與氨水反應(yīng)生成碳酸銨，然后再利用硫酸鈣溶于銨鹽溶液這一特點(diǎn)，使生成的碳酸銨與微溶于水的硫酸鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣，從而實(shí)現(xiàn)了在低溫、常壓條件下高效固定煙氣中的二氧化碳，本發(fā)明中，鈣離子的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上，克服了現(xiàn)有技術(shù)中鈣離子的浸出率低、反應(yīng)溫度高、常壓下碳酸化轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中碳酸化固定二氧化碳時(shí)，所需二氧化碳為提純、除雜后的高純二氧化碳，且存在常溫常壓下碳酸化轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)合理地利用儲(chǔ)量豐富的含硫酸鈣固體廢棄物直接吸收工業(yè)過(guò)程中所排放的煙氣，使得煙氣中的二氧化碳與原料中的鈣離子結(jié)合形成穩(wěn)定的碳酸鈣，從而將溫室氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的碳酸鹽儲(chǔ)存起來(lái)，本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)含硫酸鈣固體廢棄物的利用，且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)煙氣中二氧化碳的直接大規(guī)模減排。

本發(fā)明雖然反應(yīng)原理較為簡(jiǎn)單，但目前并未有人嘗試這種方法，也未有人嘗試在工業(yè)過(guò)程中使用含硫酸鈣固體廢棄物直接吸收工業(yè)過(guò)程中所排放的煙氣。而本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，該方法不僅高效可行，且能變廢為寶，從一定程度上緩解環(huán)境壓力。

此外，實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明應(yīng)用在電廠和冶煉廠等的工業(yè)煙氣處理上，可以使一噸含硫酸鈣固體廢棄物吸收2000-3000kg工業(yè)煙氣，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中所得碳酸化產(chǎn)物的X射線衍射圖譜；