[發明專利]一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的系統及方法

在審

• 申請號: 202310079685.2
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116212607A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 楊成龍;程廣文;蔡銘;趙瀚辰;姚明宇;于在松;賈晨光;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;C01F11/18;C01C1/244
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 曲進華

本申請提出一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的系統及方法，其中加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的方法，包括：以氨水作為吸收劑，吸收脫硫后的煙氣中的二氧化碳，獲得碳酸銨吸收液；加熱脫硫石膏，獲得半水石膏；將半水石膏水化，獲得半水石膏水化后的溶液；將碳酸銨吸收液、半水石膏水化后的溶液和氨水進行礦化反應，獲得固體碳酸鈣和硫酸銨的混合物。本申請所述加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的方法，將脫硫后的二水石膏加熱轉化為半水石膏，再利用半水石膏的高溶解度特點，先將半水石膏溶解，形成高鈣離子濃度溶液，再與碳酸銨進行液液反應，礦化反應的速度非常快，礦化效率高，可顯著降低脫除及固定COsubgt;2/subgt;的成本。

技術領域

本申請涉及煙氣處理技術領域，尤其涉及一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的系統及方法。

背景技術

利用氨水(NH₃)和石膏(CaSO₄)與煙氣中的CO₂反應，生產硫酸銨(化肥)和碳酸鈣(見式1)，從而實現煙氣脫碳并將其礦化。

CO₂+2NH₃+CaSO₄·2H₂O→(NH₄)₂SO₄+CaCO₃↓+2H₂O?(1)

該技術把CO₂的捕集與利用兩個環節合二為一，整個過程不涉及高溫和有機溶劑，避免了高成本和次生污染的問題；礦化產物為碳酸鈣，其形態穩定，不存在泄漏等環境風險，節省監測成本，可重新用于煙氣脫硫或永久安全封存；反應產物硫酸銨為高附加值工業品(化肥)，用于農業生產。整套技術可使脫碳成本顯著降低，同時獲得收益，具有很高的技術經濟性。該技術脫碳還涉及石膏這一工業垃圾的消納問題，可有效再利用工業固廢，可產生巨大的社會與經濟效益。

目前直接礦化的原料多直接采用磷石膏和脫硫石膏，主要磷石膏中二水硫酸鈣的成分在占比大于85％(一級品)，脫硫石膏中二水硫酸鈣的占比大于95％(一級品，半水硫酸鈣含量小于0.5％)，煙氣CO₂直接與工業固廢石膏礦化反應生成碳酸鈣與硫酸銨的控速步驟是石膏的溶解，而二水硫酸鈣的溶解度較低(20℃，2.05g/L溶解度)，溶解速度慢，導致反應速度慢，工程化應用過程中為了維持石膏足夠時間溶解，反應設備體積龐大，導致出投資成本高，系統效率較低，脫碳成本高。

發明內容

有鑒于此，本申請的一個目的在于提供一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的方法，將脫硫后的二水石膏加熱轉化為半水石膏，再利用半水石膏的高溶解度特點，先將半水石膏溶解，形成高鈣離子濃度溶液，再馬上與碳酸銨進行液液反應，礦化反應的速度非常快，礦化效率高，可顯著降低脫除及固定CO₂的成本。

本申請的另一個目的在于提供一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的系統。

為達到上述目的，本申請的第一方面實施例提出一種加速脫硫石膏直接礦化煙氣二氧化碳的方法，包括：

以氨水作為吸收劑，吸收脫硫后的煙氣中的二氧化碳，獲得碳酸銨吸收液；

加熱所述脫硫石膏，獲得半水石膏；

將所述半水石膏水化，獲得半水石膏水化后的溶液；

將所述碳酸銨吸收液、所述半水石膏水化后的溶液和氨水進行礦化反應，獲得固體碳酸鈣和硫酸銨的混合物。

在一些實施例中，所述半水石膏水化的停留時間為5-20min。

在一些實施例中，所述半水石膏在純水或含有硫酸銨的水溶液中水化，且所述半水石膏的添加量為純水或含有硫酸銨的水溶液的5-30wt％。