[發明專利]一種基于三相流化床直接礦化煙氣二氧化碳系統及方法

在審

• 申請號: 202110627434.4
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113171678A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 楊成龍;程廣文;姚明宇;蔡銘;李陽;趙瀚辰;付康麗;楊嵩;郭中旭
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/62
• 分類號: B01D53/62;B01D53/78;B01D53/80;C01F11/18;C01C1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明一種基于三相流化床直接礦化煙氣二氧化碳系統及方法，采用氣液固三相流化床層，由于采用細粉顆粒，并在懸浮狀態下與流體接觸，液固相界面積大，有利于非均相反應的進行，提高了催化劑的利用率，加速反應進行，脫碳生成的碳酸銨與過量石膏接觸迅速全部轉化成碳酸鈣，實現了單塔二氧化碳脫除和石膏礦化過程；流化床層設計十分有利于石膏顆粒和碳酸鈣顆粒的分離，顯著提高了石膏的利用率和碳酸鈣的純度。

技術領域

本發明屬于大氣污染物凈化領域，涉及一種基于三相流化床直接礦化煙氣二氧化碳系統及方法。

背景技術

溫室氣體對全球氣候構成了嚴重影響，二氧化碳減排的需求顯著加大，目前，燃煤電廠碳排放占我國總排放量是最大的CO₂排放源，脫碳能力將成為今后燃煤機組的重要研究方向。

目前，燃煤機組煙氣脫碳主要為碳捕集、利用與存儲(CCUS)技術。利用有機胺作吸收劑，與煙氣中的二氧化碳反應生成水溶性鹽，再加熱吸收液，實現二氧化碳的釋放與捕集，同時再生吸收液，該技術存在能耗大、經濟效益低，及次生污染等問題，捕集的二氧化碳多用來地質封存及驅油，存在二次泄露的問題，因此，急需開發高效低成本的煙氣脫碳及資源化利用技術。

目前，由于脫硫石膏品質低，產量大，難以資源化利用，通常采用堆放和填埋處理，既占用土地又污染環境，是亟待處理的一種工業固廢。煙氣二氧化碳直接礦化石膏聯產硫酸銨和碳酸鈣技術一直是研究熱點，但是現有技術都未涉及耦合濕法脫硫系統的碳捕集、利用工藝技術開發，未涉及脫硫系統鈣循環的工藝技術研究。

發明內容

針對現有技術中存在未涉及耦合濕法脫硫系統的碳捕集、利用工藝技術開發，未涉及脫硫系統鈣循環的工藝技術研究的問題，本發明提供一種基于三相流化床直接礦化煙氣二氧化碳系統及方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于三相流化床直接礦化煙氣二氧化碳系統，其特征在于，包括三相流化床吸收塔、硫酸銨結晶生成裝置和碳酸鈣生成裝置；

所述碳酸鈣生成裝置包括碳酸鈣旋流器、石膏漿液罐和輸氨管；

所述三相流化床吸收塔從下至上依次布置有硫酸銨濃縮噴淋區、三相流化反應區和除霧區；

硫酸銨濃縮噴淋區底部設置有漿液池，頂部設置有濃縮噴淋層；漿液池連接硫酸銨結晶生成裝置；

三相流化反應區底部從下至上依次設置有氣體分布板、補氨管柵和石膏漿液管柵，補氨管柵的出口豎直向下且其輸入端接入輸氨管，石膏漿液管柵的出口豎直向上且其輸入端連接石膏漿液罐的底部輸出端；且三相流化反應區上部側壁設置有碳酸鈣排出口并接入碳酸鈣旋流器的側切入口；

除霧區從下至上依次設置有除霧器和工藝水噴淋層。

進一步，所述漿液池位于脫硫煙氣入口下方。

進一步，硫酸銨結晶生成裝置包括硫酸銨排出泵、硫酸銨旋流器和離心機；

硫酸銨旋流器的側切入口經硫酸銨排出泵連接漿液池的硫酸銨結晶出口，底部出口連接離心機的輸入端；

離心機的液相出口與硫酸銨旋流器的頂部出口合流，并經回流泵接入漿液池的硫酸銨漿液回流口。

進一步，所述碳酸鈣旋流器的頂部出口依次連接蒸發除氨器和真空皮帶機，底部出口連接石膏漿液罐的頂部輸入端。

進一步，所述除氨器的氨出口接入輸氨管，固相出口接入真空皮帶機。

進一步，所述輸氨管的輸入端連接有氨罐。

進一步，所述真空皮帶機的濾液出口經濾液泵接入漿液池。

進一步，所述石膏漿液罐側壁連接有脫硫石膏漿液管，用于補充石膏漿液。