[發明專利]煙氣CO2與磷石膏漿膜三相流化礦化方法

有效

• 申請號: 201410124933.1
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103861446A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 朱家驊;曹耀峰;王子寧;王壽平;夏素蘭;商劍鋒;程遠貴;于艷秋;曹麗淑;龔建華;王文輝;崔文鵬;張趁華;劉項;汪東
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01D53/80
• 分類號: B01D53/80;B01D53/62;C01F11/18;C01C1/24
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技術領域??本發明涉及煙氣二氧化碳減排、工業固廢磷石膏利用和含氨尾氣處理技術領域，特別是三者耦合的磷石膏漿膜三相流化礦化聯產碳酸鈣和硫酸銨的方法。?

背景技術過程工業排放大量煙氣CO₂，造成溫室效應及大氣污染。CO₂捕集、封存與利用（CCSU）可以實現源頭減排。各種實施CCSU的方法，均把煙氣CO₂捕集作為獨立的環節。煙氣流量大、CO₂含量低，現有化學吸收法捕集效率雖高但能耗、吸收劑消耗及尾氣二次污染等問題尚待解決。據報道最具競爭性的氨法捕集燃煤發電煙氣CO₂，僅吸收劑再生即需消耗與發電量相當的熱能（Zhang?M,?Guo?Y.?Rate?based?modeling?of?absorption?and?regeneration?for?CO₂?capture?by?aqueous?ammonia?solution?[J],?Applied?Energy,?2013,?111:?142-152）。另一種兼具脫硫脫硝功能的氨法煙氣CO₂捕集技術（ECO₂）成本為40美元/t-CO₂（Powerspan?Announces?Results?of?Independent?Assessment?of?Its?CO₂?Capture?Technology，www.worleyparsons.com），但捕集后CO₂的進一步處置問題仍需解決。此外，尾氣氨含量的控制也要消耗大量能量，例如冷凍氨法技術為達到尾氣氨含量<10ppmv的環保標準而使用冷凍技術將尾氣脫氨系統溫度降低到10?F以下（Mathias?P?M,?Reddy?S,?O’Connell?J?P.?Quantitative?Evaluation?of?the?Aqueous?Ammonia?Process?for?CO₂?Capture?Using?Fundamental?Data?and?Thermodynamic?Analysis?[J],?Energy?Procedia,?2009,?1:?1227-1234）。另一種方法是使含CO₂的氣體與石膏氨水懸浮液直接發生氣液固三相反應傳質，CO₂礦化沉淀為碳酸鈣同時聯產硫酸銨（劉山當，朱家驊，夏素蘭等.?石膏氨水懸浮液吸收二氧化碳的實驗研究，四川化工，2004，(3):?1~3），但煙氣CO₂-石膏-氨-水三相直接接觸反應器結構與調控方法未見報道。CO₂-氨-水是揮發性弱電解質溶液，加入磷石膏（CaSO₄·2H₂O）使氣-液-固三相熱力學平衡性質發生改變，與之相適應的反應器結構及調控方法是高效煙氣CO₂礦化和尾氣微量氨回收技術的核心。?

發明內容??本發明公開一種煙氣CO₂與磷石膏漿膜三相流化礦化方法。溫度10~80℃、CO₂體積濃度8~30%的煙氣與按NH₃/?CO₂摩爾比1.55~1.90配比的常溫氨氣形成混合氣進入磷石膏漿膜三相流化礦化反應器1，自下而上穿過雙層磷石膏漿膜三相流化床，直徑6~25mm的空心薄殼小球懸浮于氣流中湍動，小球表面均布一層磷石膏漿料薄膜，膜內含碳酸鈣和磷石膏顆粒混合物總體積濃度5~15%、顆粒粒徑1~50微米、膜厚80~800微米，漿膜比表面積150~600（1/m），通過漿膜表面與混合氣流中的CO₂及NH₃發生氣-液-固三相連串反應?

2NH₃?+?CO₂?+?SO₄^2-?+?Ca²⁺?+?H₂O?=?CaCO3↓+?2NH₄⁺?+?SO₄^2-?????（1）