[發明專利]礦化CO2制取碳酸氫鈉或碳酸鈉對外輸出電能的方法

有效

• 申請號: 201410319920.X
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104131311B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 謝和平;王昱飛;劉濤;王金龍
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C25B5/00
• 分類號: C25B5/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

技術領域

本發明涉CO₂利用減排技術領域，特別涉及一種在利用CO₂制取碳酸氫鈉或碳酸鈉的同時對外提供電能的方法。

技術背景：

自工業革命以來，人類活動排放的以CO₂為主的溫室氣體已成為影響全球氣候變化的主要因素。預計到2015年之前二氧化碳排放量的年均增長率為5.4％，2015年到2030年期間為3.3％，2030年中國的排放量將達到114億噸，減少CO2排放已成為全球的共識。但據估計2005年到2030年間，煤、石油、天然氣等化石燃料仍將是一次能源的主要來源，并在能源需求增長總量中占到84％，樂觀估計到2035年全球CO₂排放量也將達到354億噸，化石燃料消耗產生的CO₂將持續增長。

采取有效措施實現CO₂減排意義重大。本發明人提出了一種處理CO₂的新方法：CO₂礦化利用(CCU)，CCU著重強調CO₂的利用，目的是將CO₂作為資源轉化為高附加值碳酸鹽產物固定CO₂從而實現CO₂減排。基于此思想，本發明人先后開發完成了“高溫法聯產富鉀溶液的CO₂礦化方法”、“催化法聯產富鉀溶液的CO₂礦化方法”、“利用石膏礦化CO₂聯產硫酸的方法“、“礦化CO₂聯產強酸的膜電解方法”、“利用氯化鎂礦化CO₂制取堿式碳酸鎂聯產鹽酸的方法”等CO₂礦化方法，這些方法都已申請了中國發明專利，因此本發明人在CO₂礦化領域已進行了比較深入的研究。

到目前為止，人們普遍認為煤、石油等化石燃料轉變為CO₂便是能量釋放的終點，同時普遍認為處理CO₂是一個耗能的化學過程，因此，許多關于CO₂的研究都致力于降低反應能耗，提高產物的附加值來實現礦化CO₂的經濟可行性。然而幾乎所有研究者都忽略了理論上從CO₂轉變為更穩定的碳酸鹽，其過程的△G<0，這意味著礦化過程是可以自發進行并有能量釋放的。

碳酸氫鈉可直接作為制藥工業的原料，用于治療胃酸過多。還可用于電影制片、鞣革、選礦、冶煉、金屬熱處理，以及用于纖維、橡膠工業等；同時用作羊毛的洗滌劑，以及用于農業浸種等；食品行業作為疏松劑，除可廣泛用于生產餅干、糕點、饅頭、面包等，還可用作黃油保存劑；消防器材中用于生產酸堿滅火機和泡沫滅火機；冶金工業用作澆鑄鋼錠的助熔劑；機械工業用作鑄鋼(翻砂)砂型的成型助劑；醫藥工業用作制酸劑的原料。碳酸氫鈉用途極為廣泛，同時碳酸氫鈉約在50℃開始反應生成CO₂，在100℃全部變為碳酸鈉，是一種方便快捷的制取碳酸鈉的途徑。碳酸鈉(又稱純堿)是最重要的基礎化工原料之一，被稱為“化工之母”，其產量和消費量通常被作為衡量一個國家工業發展水平的標志之一。純堿廣泛用于建筑領域、化學工業、冶金工業、印染工業、制革工業、日化領域、食品工業。建筑領域的玻璃工業是純堿的最大消費部門，每噸玻璃消耗純堿0.2噸。化學工業用于制水玻璃、重鉻酸鈉、硝酸鈉、氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉等。冶金工業用作冶煉助熔劑、選礦用作浮選劑，煉鋼和煉銻用作脫硫劑。印染工業用作軟水劑。制革工業用于原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液堿度。還用于生產合成洗滌劑添加劑三聚磷酸鈉和其他磷酸鈉鹽等。食用級純堿用于生產味精、面食等。近年來國內化工行業、冶金行業、電子行業、建材行業、裝飾行業等快速發展，對純堿需求也十分旺盛，使得中國純堿產銷量呈現連續、穩定的增長，行業開工率保持在90％以上。受下游產業快速增長拉動，預計未來幾年中國純堿將會繼續保持較快增長。

目前，具有140多年歷史的索爾維制堿法仍然是當今世界上最重要的化學制堿法。自從索爾維制堿法占據競爭優勢至今100多年，盡管人們進行了多種嘗試，但至今沒有任何其它化學制堿法能與索爾維制堿法競爭，但其固有的原料利用率低、廢液排放量大的缺點依然無法克服。其生產純堿能耗約為9.3GJ/t-13.6GJ/t。其原料鈉利用率只有75％左右，氯根利用率為0％，而且每生產1t純堿就要排放10m³的廢液。隨著人類環保意識的增強以及更多天然堿資源的發現和開采技術的完善，傳統化學制堿將愈來愈處于競爭劣勢。