[發(fā)明專利]一種煙道氣固碳海水脫鈣的新方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410306491.2
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104108803A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁俊生;趙穎穎;紀(jì)志永;李棟嬋;王軍;李洪
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F5/02
• 分類號: C02F5/02;B01D53/78;B01D53/62;C02F103/08
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海水淡化與綜合利用的預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域。具體的說是用經(jīng)濟(jì)型堿源實(shí)現(xiàn)連續(xù)性煙道氣固碳與海水脫鈣耦合的新型工藝方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人口劇增，資源消耗巨大，海水中的水資源約占全球水儲量的96.5％，發(fā)展海水淡化已成為解決水資源危機(jī)的戰(zhàn)略途徑。而且海水溶存的化學(xué)礦物資源總量十分巨大。其中，鉀、鋰、鈾的總儲量分別達(dá)550×10¹²t、2400×10⁸t、45×10⁸t，是世界陸地總資源量的幾千至幾萬倍；全球的溴資源幾乎全部儲存在海水中。鹵水是礦化性更強(qiáng)的水，常用以提取某些化工原料，如食鹽、碘、硼、溴等，因此，開發(fā)利用海水或鹵水化學(xué)資源成為解決陸地資源短缺的有效途徑之一。

在海水或鹵水體系中所遇到的主要的積垢現(xiàn)象是由于海水中易形成鹽的沉淀，通過大量的研究分析發(fā)現(xiàn)沉淀物大部分是由不溶性鈣鹽，如碳酸鈣和硫酸鈣的結(jié)晶造成的。而海水中鈣離子的濃度為0.40kg/m³，鹵水中的鈣離子濃度則更高，可達(dá)1.00kg/m³以上。海水或鹵水利用過程中，形成的鈣垢會引起設(shè)備腐蝕、降低傳熱效率、增加能耗和提高處理成本等問題。甚至在海水或鹵水綜合利用工程中，鈣鹽或者作為一種雜質(zhì)，影響海洋化工產(chǎn)品的品質(zhì)。

因此在海水淡化和海水或鹵水綜合利用過程中，通過對海水或鹵水的脫鈣預(yù)處理，將鈣離子提前脫除，避免鈣鹽的結(jié)晶，從而防止海水淡化或綜合利用過程中鈣垢的形成，可提高過程效率、延長設(shè)備壽命、降低生產(chǎn)和處理成本。

氨堿法制堿是純堿生產(chǎn)的重要方法，利用此方法生產(chǎn)純堿的過程中會產(chǎn)生大量的堿渣(俗稱白泥)。以青島堿廠為例，該廠年產(chǎn)純堿50萬噸，每年排放白泥10萬噸，加上歷年積存多達(dá)上百萬噸。白泥的長期堆放不僅占用大量的土地，而且易對環(huán)境造成污染，破壞生態(tài)平衡，其污染問題已成為影響純堿企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。

本課題組先前在專利ZL201210199641.5提出利用廢棄煙道氣中的二氧化碳在海水中形成的碳酸根作為沉淀劑，替代有用化學(xué)品脫除海水中的鈣，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，不僅進(jìn)一步降低操作成本，而且減少了溫室氣體的排放。但是在該專利中提出以氫氧化鈉水溶液作為堿源，使得脫鈣成本較高，因此，尋求一種價格低廉，來源廣泛，易得的堿源，直接決定著煙道氣海水脫鈣新技術(shù)的成本與產(chǎn)業(yè)化可行性。本專利提出以堿廠廢料白泥替代氫氧化鈉作為堿源，且實(shí)現(xiàn)連續(xù)性煙道氣固碳與海水脫鈣耦合的一種新型煙道氣海水脫鈣方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種用經(jīng)濟(jì)型堿源實(shí)現(xiàn)連續(xù)性煙道氣固碳與海水脫鈣耦合的新型工藝方法，該方法采用廢棄的白泥代替氫氧化鈉作為堿源，極大降低了煙氣脫鈣的成本，同時實(shí)現(xiàn)了連續(xù)脫鈣，增強(qiáng)了煙氣脫鈣法的工業(yè)化進(jìn)程。本發(fā)明有利于海水淡化、海水冷卻和海水綜合利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平的提升，具有綜合效益高和環(huán)境友好的特色和廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種煙道氣固碳海水脫鈣的新方法，包括以下步驟：

1)海水由泵或高位水槽引入預(yù)混桶中，在海水中加入堿源，攪拌10～30分鐘，使海水與堿源充分混合；

所述的堿源為氨堿法生產(chǎn)純堿過程中排放出的廢液形成的白泥，其中，加入的白泥中的鎂總含量與總海水中鈣含量的摩爾比為2.5～4.5:1；

2)利用泵使混了堿源的海水進(jìn)入脫鈣池，同時，通過羅茨鼓風(fēng)機(jī)將煙道氣通過曝氣頭引入脫鈣池，使煙道氣與海水接觸1～2h；

所述煙道氣中二氧化碳體積含量在4～13％之間，煙道氣中二氧化碳的通入量與海水中鈣離子通入量的摩爾比在1.2～5:1；

3)海水與煙道氣傳質(zhì)后從脫鈣池直接進(jìn)入沉降池，經(jīng)過沉降過濾后，沉降池底部的沉淀漿料由泵抽出，沉降池上部的澄清液通過管道輸出，獲得低鈣海水作為海水淡化或綜合利用的原料。

所述的白泥優(yōu)選為干基中碳酸鈣質(zhì)量含量在40％～60％之間，氫氧化鎂質(zhì)量含量在10％～16％之間，硫酸鈣質(zhì)量含量在3～20％之間，氯化鈣質(zhì)量含量在10～14％之間。

所述海水包括原海水、濃縮海水或地下鹵水，其中的鈣離子含量范圍是0.40～1.20g/kg。