CN101307289A - 一种废气减排用于生物养殖的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用来自废气的二氧化碳(CO2)，硫氧化物(SO2)，氮氧化物(NOx)等气体中捕获碳等元素如碳，氮，磷，用于培养生物如微藻，用于消除废气中污染大气的成分。它包含吸收/分离设备、生物培养容器和生物培养产物转化装置三部分。吸收/分离设备可包含高速旋转叶轮和其外环绕的半粗孔网半实壁结构。半粗孔网半实壁结构至少包括与叶轮平行的下部分的无孔实壁和超出叶轮高度的上部分的粗孔网。废气与吸收分离剂经旋转叶轮高速甩向半粗孔网半实壁结构部分与叶轮平行的无孔实壁，经壁上孔出，经反应腔上壁弧型内腔，沿吸收器侧壁内腔而下并重新进入吸收网内，充分反应。反应后的化合物经冲洗收集后形成含氮硫碳的回收液排出吸收器，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养，未反应的N2等气体排出吸收器。
Description
技术领域
本发明涉及废气碳捕获的设备和方法。本发明涉及培养光合生物和废气处理的设备和方法。本发明涉及生物质能源制造，废气碳捕获，废水处理，化工，制药，造纸，营养添加剂和粮食制造。
背景技术
大规模培养光合生物如微藻用于生物质能源制造，高蛋白粮食制造，制药，废气废水处理受到广泛关注。实现户外光合生物如微藻的高产率低成本是建立可赢利商业生产的关键。现有微藻培养方法主要采用微孔管道将CO2以气态形式吹送到培养液中以便微藻吸收。CO2微孔管道所耗费用占微藻培养总成本的1/3左右。CO2微孔管道容易被阻塞，并且CO2不易为微藻所吸收。目前仍有待新的微藻培养方法设计以实现高产率低成本的微藻培养。与此同时，以CO2为主的工业废气排放对人类居住环境的危害以得到广泛认同，以CO2为主的工业废气排减排迫在眉睫。《京都议定书》已要求发达国家在2012年前实现确定数额的温室气体减排额度。目前限制碳捕获技术工业化应用的主要瓶颈是高昂的成本。现在工业界主要采用的碳捕获技术是以Amine为基础的化学吸收，以MEA(Monoethanolamine)为代表。MEA法主要存在以下几个问题：
1)成本高昂。美国能源部国家能源技术试验室(U.S.Department of Energy，National Energy TechnologyLaboratory)报告以一已安装除尘脱硫设备的燃煤发电厂为例计算，安装碳捕获技术前操作费用636ft2/mw，而安装碳捕获技术后操作费用为1009ft2/mw)，增加燃煤发电厂的操作费用(”footprint”)约60％。
2000年美国国家能源技术试验室估计采用现行化学吸收法将使发电的费用增加70％。
2)耗能量巨大。碳捕获技术的耗能占发电厂总产出能量的比率称为“能源罚单(Energy Penalty)”。MEA法的“能源罚单”达到燃煤发电厂总供能的25-37％左右，占天然气发电厂总供能的15-24％。“能源罚单”是导致碳捕获技术成本高昂的主要因素之一。
3)硫化物以及氧气会使Amine降解，由于吸收剂需要再生，在化学吸收前需要清除硫化物，氧气和水分。
4)因为纯化后的二氧化碳体积巨大导致当地储存所占空间巨大，并需要及时运输。日本Yokoyama在其CRIEPI报告一600MW天然气火力发电厂使用传统MEA法每天产出5899吨CO2。美国MPRAssociations，Inc.的Lance C.Elwell报告1000MW燃煤火力发电厂每小时消耗原煤1*106磅，每小时产出CO23*106磅(＝1360吨)。如此巨大的储存体积，如果没有及时的运输系统，完全存放于发电厂是难以想象的。
5)由于需要运输纯化后的二氧化碳，为避免腐蚀输送管道，纯化后的二氧化碳需要清除硫化物，氮氧化物和水分。
目前仍有待新的碳捕获及脱氮脱硫方法设计以实现低成本高效率的工业废气减排。
发明内容
本发明的目的，还在于提供一种碳捕获技术的设备和方法，同时消除废气中其他污染大气成分。
本发明的目的，在于提供一种生物尤其是自氧微生物微藻的培养设备和方法。
本发明的目的，还在于提供一种生物质能源制造的设备和方法，以用于造纸，制药，营养添加剂和粮食替代物生产，。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种废气减排用于生物养殖的方法和设备，用于自废气中的二氧化碳(CO2)等污染气体中捕获碳等元素如碳，氮，磷，用于培养生物尤其是微藻等；它包含至少一个吸收/分离设备，至少一个生物培养容器和至少一个生物培养产物转化装置，还可以包含氧化设备；
所述的吸收/分离设备可包含高速旋转叶轮(36)和其外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)，所述的生物培养容器包含至少一种可直接利用液态含碳化合物合成生长所需物质的生物，所述的生物培养产物转化装置包含至少一种装置可将生物转化为可利用产品形式，所述的可选择使用的氧化设备包含至少一种氧化剂可至少将氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)。
吸收/分离设备(5)中的半粗孔网半实壁结构(31)，至少包括与叶轮平行的下部分的无孔实壁(39)和超出叶轮高度的上部分的粗孔网两部分组成；高速旋转叶轮(36)与其外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)之间的角度可以从垂直，平行，及任意夹角中选择；高速旋转叶轮(36)自身叶轮叶片彼此之间的角度可以从任意夹角中选择；所述的半粗孔网半实壁结构(31)，其形状可从卷筒状，圆柱状，管状，塔状，立方体，不规则状等及其组合中选择；吸收/分离设备(5)的外壁形状，可从圆柱状，管状，塔状，立方体，不规则状等及其组合中选择；吸收/分离设备(5)外壁可开合以便于清洗，也可密闭；其反应原理为：反应物经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁(31)，并经上部分的壁上孔(33)出，经反应腔上壁弧型内腔，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并重新进入吸收网内，从而被反复冲击搅拌以便充分反应。
所述的吸收/分离设备(5)，可包括但不限于三步反应，氧化脱氮硫反应45，低温脱碳反应46和尾气脱氨反应47，上述反应区位置的排列方法包括垂直，平行及以上排列方法的组合，
吸收/分离设备(5)所采用的吸收分离剂(30)包括但并不限于胺类化合物，碱液，离子性液体，液氨，氢氧化铁，铵类化合物以及以上吸收分离剂的组合；其中所述的液氨包括但并不限于尿素衍生氨，尿素溶于水，无水氨和水氨；其中所述的胺类化合物包括但并不限于MEA，DGA，DEA，DIPA，TEA，MDEA；其中所述的碱液包括但并不限于碳酸钾和碳酸钠；以及以上吸收分离剂的组合；所应用的方法包括但并不限于物理吸收分离剂(30)吸收，化学吸收分离剂(30)吸收，气体分离膜(29)分离，压力摆吸收，相加强的吸收，与水化合后相转化分离，氧燃烧，催化剂辅助吸收，以及以上方法的组合中选择；所述的氧化剂，包括但并不限于臭氧，二氧化氯，过氧化氢，高能量射束，催化剂及放射，优选为臭氧。
简拼英文的解释如下：monoethanol(MEA)and diglycolamine(DGA)；secondary amines，includingdiethanol amine(DEA)and diisopropyl amine(DIPA)；tertiary amines，including triethanol(TEA)，andmethyldiethanol amine(MDEA)；
所述的生物培养产物转化装置(16)，包括但并不限于烘干机，粉碎机，干粉机，压缩机，成型机，生物有效成分提取设备，脂肪酸成分提取设备，蛋白质成分提取设备，纤维素成分提取设备，生物燃料转化设备，生物柴油转化设备，生物乙醇转化设备，热解设备，直接液化设备，气化设备，纸浆转化设备，药物转化设备，食品转化设备，以及以上设备的任意组合；热解设备包括但并不限于湿法热解设备，以湿法热解设备为例，条件在100-300℃100-500bar，10-100分钟预处理后，100-600℃100-500bar，1-100分钟脱羧并催化以形成生物汽油。
所述的吸收/分离设备(5)，氧化器(2)，生物培养容器(13)和生物培养产物转化装置(16)可以同时运行也可以在不同地点及不同时间运行；
其培养容器形状可从海，湖，河，池塘，管状，平板状，袋状，袖状，以及以上形状的组合中选择，培养容器的排列连接方式可从垂直，平行，螺旋，连通管，以及以上排列连接的组合中选择，其培养容器组合方式可从相互独立和多阶段组合培养中选择，培养容器固定方式从完全固定和轴性固定中选择，其中轴性固定用于促进所培养细胞充分混合并交替暴露于光源，所述的生物包括自养生物和异养生物，以及以上的组合；自养生物包括光合自养生物和非光合自养生物，优选为光合自养生物微藻。
所述的设备，包括但并不限于氧化剂输入管道，氧化塔(2)，吸收分离剂储存塔(18)，加热器(26)，喷雾塔(19)，吸收分离塔(5)，冷凝器(8)，生物培养容器(13)，培养采集管道，培养细胞输入管道，培养液输入管道，通风管道，和传感检测控制器。
所述的气体分离膜(29)，其微孔形状可从漏斗形，沙漏形，圆柱形，球形，不规则形，海绵状，多层纱布状，以及以上形状的组合中选择，其材料可从复合物，陶瓷，金属，玻璃钢以及以上材料的组合中选择。
所述的吸收分离剂，以液氨为例，尿素溶于水(18)的浓度从20-90％中选择，优选为30-60％；液氨(30)溶于水中的浓度从5-50％中选择，优选为10-30％；吸收CO2部分反应温度从50-500°F中选择，优选为60-100°F。
本发明在吸收/分离CO2后，将所捕获的碳元素以非气态CO2形式的含碳化合物的形式经加工处理后直接输送到微藻培养液中，一定程度上减免了CO2再生环节，由此一定程度上减免了占微藻培养费用1/3的CO2微孔管道环节，并一定程度上减免了碳捕获技术中CO2的压缩罐装储存运输环节，减少了碳捕获技术运营成本并增加了微藻培养中微藻对碳的利用效率，得以使微藻低成本工业化培养成为可能。
本发明包含吸收/分离设备和生物培养容器和生物培养产物转化装置三部分，可包括或不包括氧化设备用以将氧化氮(NO)氧化为(NO2)以便于吸收分离剂与CO2反应。
本发明技术无需在捕获CO2之前预先完全清除硫化物，氮氧化物和水分，同时减少再生和运输过程，从而显著减少能源消耗和设备投资运营成本；同时提高微藻培养的CO2利用率，产出的微藻可在不改变原有火力发电厂设备的前提下，直接用于替代化石燃料发电，也可转化为交通用燃料等。
废气中的氮氧化物成分一般比例为95-97％氧化氮(NO)和3-5％二氧化氮(NO2)，其中NO2较易与吸收分离剂反应而吸收。本专利技术应用氧化剂如臭氧在脱氮前预先将氧化氮(NO)氧化为(NO2)以便于吸收分离剂与CO2反应。氧化剂还可以和汞反应以减少废气中汞的排放。
本发明技术在捕获二氧化碳的同时，还可自废气中捕获硫氧化物，氮氧化物，酸气(HCl)，氟化物(HF)等污染气体。
本发明技术以液氨为例的吸收分离剂，可吸收/分离NO2，CO2和SO2形成溶液经加工处理后可直接供应微藻培养，以液氨作为吸收/分离剂为例：液氨在吸收/分离设备内可与NO2化合形成硝酸铵(NH4NO3)，液氨同时可与CO2化合形成碳酸铵，液氨同时可与SO2化合形成硫酸铵，硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等均易溶于水，将硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等的水溶液直接供应微藻培养，增加了微藻培养中微藻对碳的利用效率，减免了CO2再生环节，减免了CO2微孔管道环节，并一定程度上减免了碳捕获技术中CO2的压缩罐装储存运输环节。
因SO2及CO2与吸收分离剂反应可形成固态沉淀物，而容易阻塞吸收管道口，本发明提供吸收/分离设备可选项为高速旋转叶轮(36)和叶轮外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)相结合用于充分混合反应而避免结垢阻塞喷孔。(参见图4-6)
废气(1)或氧化后废气(4)和吸收分离剂分别进入吸收器(5)，经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁，并经上部分的壁上孔(33)出，经反应腔上壁弧型内腔，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并重新进入吸收网内，从而被反复冲击搅拌以便充分反应。未反应N2等气体排出吸收器，CO2等经冲洗(31)收集后形成含碳气/液排出吸收器(5)，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)。
吸收/分离设备可选项为三步反应，氧化脱氮硫反应45，低温脱碳反应46和尾气脱氨反应47。
第一步反应：废气1进入位于吸收塔底部的氧化区2，经氧化后的废气4进入吸收塔氧化后吸收区(脱氮脱硫区)45，气体中NOX，SO2等经与自吸收剂输送管道49送入的吸收剂30反应，氮硫等形成液态或固态物质，被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收。
第二步反应：第一步反应后气体进入低温气体吸收区(脱碳区)46，气体中CO2等经与自吸收剂输送管道49送入的吸收剂30反应，碳等形成液态或固态物质，被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收。
第三步反应：第二步反应后气体进入尾气吸收区(脱氨区)47，气体中NH3等被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂31回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)。
除雾：第三步反应反应后气体进入除雾区48，经除雾等处理后自烟囱排向大气。
附图说明
附图均为示意流程简化图，可在其基础之上添加任意步骤。
图1是本发明简化的流程示意图；
图2是现有技术一般采用的流程示意图；
图3是吸收/分离塔设计3部分反应简化的示意图；
图4是吸收/分离塔内的加速吸收网设计的各组分分离示意图；
图5是吸收/分离塔设计加入氧化部分的吸收区简化的示意图；
图6是吸收/分离塔设计无氧化区的吸收区简化示意图；
图7是加速吸收网与气体分离膜结合的吸收分离设备为例简化的流程示意图。
图中：1废气射入；2氧化塔；3氧化剂储存供应设备；4氧化后气体供应管道；5吸收/分离设备；6吸收/分离剂储存供应设备；7吸收/分离后回收液；8冷凝器；9冷凝处理后气体排出管道；10富碳液输送管道；11生物培养液储存塔；12生物培养液供应管道；13生物培养容器；14氧气出口；15生物培养产物收集排出管道；16生物培养产物转化装置；17生物培养产物转化后产品，如生物燃料；18吸收分离剂或吸收分离剂前体储存塔；19喷雾器；20吸收分离剂供应管道；21 CO2再生设备；22再生后吸收分离剂储存塔；23加压泵；24 CO2输送管道；25 CO2储存塔；26加热器；27处理后气体排出管道；29气体分离膜；30吸收分离剂射入；31：冲洗剂射入；32：固定用小突起；33：多个大孔形成粗网状壁；34：固定用大突起；35：固定轴；36：多叶片放射状叶轮(阴影部分代表刀刃部分)；37：加速吸收网；38：加速叶轮部分；39：无孔实壁；40：吸收/分离设备外壁；41：吸收/分离设备内腔上壁；42：吸收/分离设备支持底座；43：吸收/分离设备内腔底壁；44：阀门；45：氧化后气体吸收区(脱氮脱硫区)；46：低温气体吸收区(脱碳区)；47：尾气吸收区(脱氨区)；48：除雾区；49：吸收剂输送管道；50：冲洗剂输送管道；51：回收液输送管道
具体实施方式
参见图1，吸收分离剂或吸收分离剂前体储存塔18将吸收分离剂或吸收分离剂前体如尿素送入加热26后的喷雾塔19以产生吸收分离剂30如液氨。吸收分离剂30经由吸收分离剂供应管道20进入吸收/分离设备5。经反应处理后的气体27经处理后排入大气。经反应处理后的含碳化合物回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收，进入培养液供应池11，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)，收获微藻后经生物培养产物转化装置16加工生成生物培养产物转化后产品17，如生物柴油等。
参见图2，废气1或经氧化后的废气4和吸收分离剂30经供应管道20进入吸收/分离设备5，反应后形成物质经输送管道10输送至再生装置21，经反应后再生吸收分离剂30和CO2，吸收分离剂30进入再生后吸收分离剂储存塔22，经加压泵23输回吸收/分离设备5用以进入新的循环。再生后CO2经CO2输送管道24进入CO2储存塔25贮存并进一步加工利用。
参见图3，本专利吸收/分离塔设计3部分反应简化的示意图：第一步反应：废气1进入位于吸收塔底部的氧化区2，经氧化后的废气4进入吸收塔氧化后吸收区(脱氮脱硫区)45，气体中NOX，SO2等经与自吸收剂输送管道49送入的吸收剂30反应，氮硫等形成液态或固态物质，被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收。
第二步反应：第一步反应后气体进入低温气体吸收区(脱碳区)46，气体中CO2等经与自吸收剂输送管道49送入的吸收剂30反应，碳等形成液态或固态物质，被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收。
第三步反应：第二步反应后气体进入尾气吸收区(脱氨区)47，气体中NH3等被自冲洗剂输送管道50送入的冲洗剂回收形成回收液7，自回收液输送管道51排出并统一回收，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)。
除雾：第三步反应反应后气体进入除雾区48，经除雾等处理后自烟囱排向大气。
参见图4，因CO2与吸收分离剂反应可形成固态沉淀物，而容易阻塞吸收管道口，此专利提供吸收分离设备设计为多叶片放射状高速叶轮(阴影部分代表刀刃部分)之外有一半粗孔网半实壁结构(33)，可拆卸性固定于吸收器的上壁。
加速吸收网包括半粗孔网半实壁结构部分(31)和加速叶轮部分(38)，半粗孔网半实壁结构部分(31)上侧固定用小突起(32)和加速叶轮部分(38)固定用大突起(34)可彼此旋转契合而形成易拆卸性固定，用以将加速吸收网(37)固定于吸收器上壁，吸收分离剂(30)与废气(1或4)垂直喷射入吸收器加速吸收网(37)内，经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁，经反应腔上壁弧型内腔，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并重新进入吸收网内，从而被反复冲击搅拌以便充分反应，未反应N2等气体排出吸收器，CO2等经冲洗(31)收集后形成含碳气/液排出吸收器(5)，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)。
参见图5，废气(1)或氧化后废气(4)进入吸收器(5)吸收网内，吸收分离剂30也喷入吸收器吸收网，废气1与吸收分离剂30一起，经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁(31)，并经上部分的壁上孔(33)出，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并进入吸收网内，从而被进一步搅拌以便与吸收分离剂(30)充分反应，反应后化合物经冲洗(31)收集后形成含氮硫碳的回收液(7)排出吸收器(5)，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)。未反应的N2等气体排出吸收器(27)。
参见图6，废气从吸收网外侧进入，吸收/分离剂30从吸收网内侧进入，废气1与吸收分离剂30一起，经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁(31)，并经上部分的壁上孔(33)出，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并进入吸收网内，从而被进一步搅拌以便与吸收分离剂(30)充分反应，反应后化合物经冲洗(31)收集后形成含氮硫碳的回收液(7)排出吸收器(5)，经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)，未反应的N2等气体排出吸收器(27)。
参见图7，废气(1)或氧化后废气(4)自气体分离膜(29)左侧进入吸收器(5)，CO2沿压力梯度与N2初步分离，进入气体分离膜(29)右侧吸收器吸收网内，吸收分离剂从吸收器吸收网下方喷入，经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁(31)，并经上部分的壁上孔(33)出而被进一步搅拌以便与吸收分离剂(30)充分反应，反应后化合物经冲洗(31)收集后形成含碳气/液(7)排出吸收器(5)经加工处理后可用于供应微藻等的生物培养(13)，未反应的N2等气体排出吸收器(27)。
实施例1：以吸收分离剂液氨吸收为例说明本专利技术：
吸收分离剂或吸收分离剂前体储存塔18将吸收分离剂或吸收分离剂前体如尿素送入加热26后的喷雾塔19以产生吸收分离剂30如液氨。吸收分离剂30如液氨经由吸收分离剂供应管道20进入吸收/分离设备。
因CO2与液氨反应可形成固态沉淀物，而容易阻塞吸收管道，此专利提供吸收/分离设备设计多叶片放射状叶轮(阴影部分代表刀刃部分)，以1400rpm速度旋转，之外有一壁多大孔的粗孔网(33)，可拆卸性固定于吸收器上壁，吸收分离剂(30)与废气(1或4)分别喷射进入吸收器吸收网内，经旋转叶轮高速甩向无孔实壁卷桶，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并进入吸收网内，从而被进一步搅拌以便与吸收分离剂(30)充分反应，未反应N2等气体离开吸收器，CO2等经冲洗(31)收集后形成含碳气/液用于供应微藻等的生物培养。
液氨在吸收/分离设备内可与NO2化合形成硝酸铵(NH4NO3)，液氨同时可与CO2化合形成碳酸铵，液氨同时可与SO2化合形成硫酸铵，硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等均易溶于水，将硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等的水溶液直接供应微藻培养，增加了微藻培养中微藻对碳的利用效率，减免了CO2再生环节，减免了CO2微孔管道环节，并一定程度上减免了碳捕获技术中CO2的压缩罐装储存运输环节。
收获微藻后，经湿法热解制备汽油样生物油，在100-500℃100-500bar，5-60分钟预处理后，经200-500℃100-500bar，5-60分钟，脱羧以形成生物油。经催化获得生物汽油。
实施例2：以吸收分离剂液氨吸收和气体分离膜相结合为例说明本专利技术：
吸收分离剂或吸收分离剂前体储存塔18将吸收分离剂或吸收分离剂前体如尿素送入加热26后的喷雾塔19以产生吸收分离剂30如液氨。吸收分离剂30如液氨经由吸收分离剂供应管道20进入吸收/分离设备。
因CO2与液氨反应可形成固态沉淀物，而容易阻塞吸收管道，此专利提供吸收/分离设备设计多叶片放射状叶轮(阴影部分代表刀刃部分)，以1400rpm速度旋转，之外有一壁多大孔的粗孔网(33)，可拆卸性固定于吸收器上壁，吸收分离剂(30)与废气(1或4)垂直喷射入气体分离膜，CO2沿压力梯度与N2初步分离，进入吸收器吸收网内，吸收分离剂从吸收器吸收网下方喷入，经旋转叶轮高速甩向无孔实壁卷桶，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并进入吸收网内，从而被进一步搅拌以便与吸收分离剂(30)充分反应，CO2与N2进一步分离，未反应N2等气体离开吸收器，CO2等经冲洗(31)收集后形成含碳气/液用于供应微藻等的生物培养。因CO2被液氨消耗而推动气体分离膜废气进入侧的CO2沿压力梯度向液氨移动，而促进气体分离膜对CO2与N2的分离，
液氨在吸收/分离设备内可与NO2化合形成硝酸铵(NH4NO3)，液氨同时可与CO2化合形成碳酸铵，液氨同时可与SO2化合形成硫酸铵，硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等均易溶于水，将硝酸铵，碳酸铵，和硫酸铵等的水溶液直接供应微藻培养，增加了微藻培养中微藻对碳的利用效率，减免了CO2再生环节，减免了CO2微孔管道环节，并一定程度上减免了碳捕获技术中CO2的压缩罐装储存运输环节。
收获微藻后，经提炼脂肪酸组分制备生物柴油。
Claims (10)
1.一种废气减排用于生物养殖的方法和设备，用于自废气中的二氧化碳(CO2)等污染气体中捕获碳等元素如碳，氮，磷，用于培养生物尤其是微藻等；其特征在于：包含至少一个吸收/分离设备，至少一个生物培养容器和至少一个生物培养产物转化装置，还可以包含氧化设备；
所述的吸收/分离设备可包含高速旋转叶轮(36)和其外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)，所述的生物培养容器包含至少一种可直接利用液态含碳化合物合成生长所需物质的生物，所述的生物培养产物转化装置包含至少一种装置可将生物转化为可利用产品形式，所述的可选择使用的氧化设备包含至少一种氧化剂可至少将氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)。
2.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：吸收/分离设备(5)中的半粗孔网半实壁结构(31)，至少包括与叶轮平行的下部分的无孔实壁(39)和超出叶轮高度的上部分的粗孔网两部分组成；高速旋转叶轮(36)与其外环绕的半粗孔网半实壁结构(31)之间的角度可以从垂直，平行，及任意夹角中选择；高速旋转叶轮(36)自身叶轮叶片彼此之间的角度可以从任意夹角中选择；所述的半粗孔网半实壁结构(31)，其形状可从卷筒状，圆柱状，管状，塔状，立方体，不规则状等及其组合中选择；吸收/分离设备(5)的外壁形状，可从圆柱状，管状，塔状，立方体，不规则状等及其组合中选择；吸收/分离设备(5)外壁可开合以便于清洗，也可密闭；其反应原理为：反应物经旋转叶轮(36)高速甩向半粗孔网半实壁结构部分(31)与叶轮平行的无孔实壁(31)，并经上部分的壁上孔(33)出，经反应腔上壁弧型内腔，沿吸收器(5)侧壁内腔而下并重新进入吸收网内，从而被反复冲击搅拌以便充分反应。
3.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的吸收/分离设备(5)，可包括但不限于三步反应，氧化脱氮硫反应45，低温脱碳反应46和尾气脱氨反应47，上述反应区位置的排列方法包括垂直，平行及以上排列方法的组合，
4.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：吸收/分离设备(5)所采用的吸收分离剂(30)包括但并不限于胺类化合物，碱液，离子性液体，液氨，氢氧化铁，铵类化合物以及以上吸收分离剂的组合；其中所述的液氨包括但并不限于尿素衍生氨，尿素溶于水，无水氨和水氨；其中所述的胺类化合物包括但并不限于MEA，DGA，DEA，DIPA，TEA，MDEA；其中所述的碱液包括但并不限于碳酸钾和碳酸钠；以及以上吸收分离剂的组合；所应用的方法包括但并不限于物理吸收分离剂(30)吸收，化学吸收分离剂(30)吸收，气体分离膜(29)分离，压力摆吸收，相加强的吸收，与水化合后相转化分离，氧燃烧，催化剂辅助吸收，以及以上方法的组合中选择；所述的氧化剂，包括但并不限于臭氧，二氧化氯，过氧化氢，高能量射束，催化剂及放射，优选为臭氧。
5.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的生物培养产物转化装置(16)，包括但并不限于烘干机，粉碎机，干粉机，压缩机，成型机，生物有效成分提取设备，脂肪酸成分提取设备，蛋白质成分提取设备，纤维素成分提取设备，生物燃料转化设备，生物柴油转化设备，生物乙醇转化设备，热解设备，直接液化设备，气化设备，纸浆转化设备，药物转化设备，食品转化设备，以及以上设备的任意组合；热解设备包括但并不限于湿法热解设备，以湿法热解设备为例，条件在100-300℃ 100-500bar，10-100分钟预处理后，100-600℃ 100-500bar，1-100分钟脱羧并催化以形成生物汽油。
6.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的吸收/分离设备(5)，氧化器(2)，生物培养容器(13)和生物培养产物转化装置(16)可以同时运行也可以在不同地点及不同时间运行；
7.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：其培养容器形状可从海，湖，河，池塘，管状，平板状，袋状，袖状，以及以上形状的组合中选择，培养容器的排列连接方式可从垂直，平行，螺旋，连通管，以及以上排列连接的组合中选择，其培养容器组合方式可从相互独立和多阶段组合培养中选择，培养容器固定方式从完全固定和轴性固定中选择，其中轴性固定用于促进所培养细胞充分混合并交替暴露于光源，所述的生物包括自养生物和异养生物，以及以上的组合；自养生物包括光合自养生物和非光合自养生物，优选为光合自养生物微藻。
8.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的设备，包括但并不限于氧化剂输入管道，氧化塔(2)，吸收分离剂储存塔(18)，加热器(26)，喷雾塔(19)，吸收分离塔(5)，冷凝器(8)，生物培养容器(13)，培养采集管道，培养细胞输入管道，培养液输入管道，通风管道，和传感检测控制器。
9.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的气体分离膜(29)，其微孔形状可从漏斗形，沙漏形，圆柱形，球形，不规则形，海绵状，多层纱布状，以及以上形状的组合中选择，其材料可从复合物，陶瓷，金属，玻璃钢以及以上材料的组合中选择。
10.按权利要求1中所述的废气减排用于生物养殖的方法和设备，其特征在于：所述的吸收分离剂，以液氨为例，尿素溶于水(18)的浓度从20-90％中选择，优选为30-60％；液氨(30)溶于水中的浓度从5-50％中选择，优选为10-30％；吸收CO2部分反应温度从50-500°F中选择，优选为60-100°F。
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