[發明專利]處理含硫流體以形成石膏和碳酸鎂的方法

在審

• 申請號: 201680015505.2
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN107530619A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: C.佩恩特;K.斯托瓦爾;D.維克斯;G.巴特勒-李;P.戈爾巴亞尼;N.V.賈維斯;G.M.普林;D.泰勒;R.M.佩雷斯
• 申請（專利權）人: 英默里斯美國公司
• 主分類號: B01D53/48
• 分類號: B01D53/48;F23J15/02;C01F5/24;C01F11/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李連濤,周齊宏

優先權要求

該PCT國際申請要求2015年1月14日提交的美國臨時專利申請號62/103,425、2015年3月3日提交的62/127,687、2015年3月12日提交的62/132,385和2015年8月18日提交的62/206,594的優先權權益，所有這些的主題經此引用全文并入本文。

發明背景。

技術領域

本公開涉及處理含硫流體以形成石膏和碳酸鎂的方法，由此控制石膏和碳酸鎂的性質。

相關技術描述

本文中提供的“背景”描述用于一般地呈現本公開的上下文的目的。目前有名的發明人的工作，在背景部分中描述其的程度上，以及在提交時可能不符合現有技術的該說明書的方面，既不明確也不默示地被承認為針對本公開的現有技術。

發電廠是用于產生電能的工業設施。各發電站包含一個或多個發電機——通過在磁場與導體之間產生相對運動來將機械能轉化為電能的旋轉機器。用于轉動該發電機的能源多種多樣。世界上的大多數發電站燃燒化石燃料，如煤、石油和天然氣以產生電力。化石燃料發電廠通常是燃煤發電廠。這些燃煤發電廠通過在蒸汽鍋爐中燃燒煤來產生熱量。蒸汽驅動蒸汽輪機和發電機，由此產生電力。生物質燃料發電廠可以由來自甘蔗的廢棄物、城市固體廢棄物、垃圾填埋場甲烷或其它形式的生物質作為燃料。來自這些工藝的廢棄產物包括灰分、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳。一部分氣體可以從該廢棄物料流中去除以減少污染。

煙道氣是經由煙道排放到大氣中的氣體，煙道是用于輸送來自壁爐、烤箱、爐子、鍋爐或蒸汽發生器的廢氣的管道或通道。通常，煙道氣是指在發電廠產生的燃燒廢氣。從煙道氣中除去廢棄產物如SO₂是由空氣質量監管機構強制要求的，以便減少煤燃燒導致的酸雨。為了減少來自燃煤發電廠的SO₂排放，用石灰石處理燃燒后的煙道氣，所述石灰石以石膏（例如硫酸鈣）形式封存SO₂。

采用煙道氣脫硫（在本文中稱為“FGD”）以減少硫含量的燃煤發電廠對它們使用的石灰石的鈣含量設定了非常高的規格。對來自FGD的硫酸鈣在建筑（例如清水墻）中重新使用存在巨大的市場，此外作為具有有限的水溶性的固體，其可以有效地從工藝水中分離并在需要的情況下以固體形式填埋，或通過已知方法轉化成碳酸鈣。

來自燃煤發電廠的FGD的石膏是不純形式的硫酸鈣。這些雜質可能對石膏與碳酸鹽反應時獲得的沉淀碳酸鈣的品質和多晶型物產生重大影響。例如，硫酸鎂是與來自FGD工藝的石膏一起的副產物，并且是成問題的，因其高水溶性提高了清潔FGD工藝水的難度。克服這些影響在提供一致的工業碳酸鈣方面是有利的。

通過使用煅燒的天然碳酸鈣制造沉淀碳酸鈣（PCC）是眾所周知和在工業上廣泛采用的。煅燒迫使形成氧化鈣，由此在連續暴露于水和二氧化碳時制造沉淀碳酸鈣。煅燒天然碳酸鈣所消耗的能量是沉淀碳酸鈣生產成本的一大部分。

鑒于上述情況，本公開的一個方面提供處理含硫流體以形成石膏并同時避免上述缺點的方法。

發明概述

根據第一方面，本發明涉及處理含硫流體以形成石膏和碳酸鎂的方法，其包括i）使含硫流體與封存劑接觸以產生經洗滌的流體、石膏和硫酸鎂，和ii）使碳酸鹽與硫酸鎂反應以制造碳酸鎂。

在一個實施方案中，處理含硫流體以形成石膏和碳酸鎂的方法進一步包括將至少一部分石膏與硫酸鎂分離以形成石膏產物。該分離通過過濾或離心來進行。與硫酸鎂分離的石膏產物具有不超過10%的水分含量。此外，該石膏產物包含至少一種選自碳酸鹽、硫酸鹽、鐵礦物和有機物類的雜質。

在一個實施方案中，該封存劑是含鈣碳酸鹽礦物。該含鈣碳酸鹽礦物具有50微米至100微米的平均粒度。雖然碳酸鈣是該含鈣碳酸鹽礦物的主要組分，也可以存在其它材料，例如MgCO₃。例如，白云石或白云質灰巖含有碳酸鈣和碳酸鎂。因此，在一個實施方案中，本公開的含鈣碳酸鹽礦物是白云石或白云質灰巖。

在一個實施方案中，含硫流體是煙道氣，并且該煙道氣具有350℃至1200℃的溫度。通過使含硫流體接觸該封存劑，98至99%的硫從該含硫流體中除去。