CN102114383B - 基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 - Google Patents
基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102114383B CN102114383B CN201110009698XA CN201110009698A CN102114383B CN 102114383 B CN102114383 B CN 102114383B CN 201110009698X A CN201110009698X A CN 201110009698XA CN 201110009698 A CN201110009698 A CN 201110009698A CN 102114383 B CN102114383 B CN 102114383B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonia
- calcium
- carbonate
- ammonium
- carbon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 34
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 29
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 23
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N monochloramine Chemical compound ClN QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N Ammonium carbonate Chemical compound N.N.OC(O)=O PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 claims abstract description 17
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims abstract description 13
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L Magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011776 magnesium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 8
- DTYCRHCCLVCUDT-UHFFFAOYSA-J calcium;magnesium;tetrachloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ca+2] DTYCRHCCLVCUDT-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229960004424 Carbon Dioxide Drugs 0.000 claims description 45
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims description 19
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 claims description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L MgCl2 Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 230000001131 transforming Effects 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 34
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 abstract description 5
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 13
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 2
- -1 unsaturated carbonate hydrogen ammonium salt Chemical class 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000370738 Chlorion Species 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Abstract
一种钢铁冶炼技术领域的技术领域的氨气循环利用方法，通过氨水溶液在吸收塔内进行气液接触，对钢铁生产过程所产生烟气中的二氧化碳进行吸收，生成碳酸氢铵或碳酸铵；然后采用氯化铵溶液对碱性钢渣进行浸提处理，得到氯化钙或氯化镁溶液以及氨气，将氨气回收为氨水用于二氧化碳捕集，再将氯化钙或氯化镁溶液与碳酸氢铵或碳酸铵反应，生成碳酸钙或碱式碳酸镁，最后将氯化铵溶液分离，循环用于对碱性钢渣的浸提。本发明能够减排二氧化碳并将二氧化碳以碳酸钙、碳酸镁的形式固定下来，同时回收利用炼钢废渣中的钙、镁氧化物，并循环使用整个工艺流程中生成的NH3，减少成本。
Description
基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及的是ー种钢铁生产过程中二氧化碳的减排方法，具体是ー种基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法。
背景技术
[0002] 由化石燃料燃烧产生的温室气体导致的全球变暖现象已经被公认为全球环境问题。自2007年开始，我国的ニ氧化碳排放总量已经超过美国，成为世界上头号ニ氧化碳排放大国，预计到2020年，我国ニ氧化碳排放量要在2000年的基础上增加I. 3倍以上，这个増量比全世界1990-2001年的总排放増量还要大，这已经严重影响我国在国际上的形象。根据中国钢铁エ业协会统计，中国目前的钢产量位居世界第一位，我国钢铁エ业年耗能占全国能源消耗总量的10%以上，是仅次于化工和建筑エ业之后的第三大工业ニ氧化碳排放 源。以化石燃料燃烧为代表引起的ニ氧化碳排放是整个钢铁行业的ー个严重环境问题，钢铁行业面临着严峻的ニ氧化碳的压力。
[0003]目前对烟气中二氧化碳捕集的主要技术为吸收法，所采用的吸收溶剂包括有机胺和氨水等。由于有机胺的挥发性较低，对控制吸收剂的流失较有利，吸收ニ氧化碳后的再生也相对容易。但是，该方法无法对溶解在有机胺中的ニ氧化碳进行直接转化利用，必须经过热再生后得到纯度较高的ニ氧化碳气体，导生过程耗能较高，且ニ氧化碳气体的储运成本也较高。此外，有机胺在使用过程中容易降解，限制了其大規模利用（尹文萱等，《煤炭エ程》，2009 ：79-81)。
[0004] 而利用氨水吸收ニ氧化碳则可得到碳酸氢铵产品，且吸收过程较快。因此，采用氨水作为吸收剂脱除烟气中CO2是普遍关注的方法。其产物是以碳酸氢铵（NH4HCO3)为主要成分的混合物，可以作为农作物肥料使用，也可将其中的CO2再生提纯后进行储存或转化为其它化学品。然而，利用氨水吸收烟气中的CO2进行减排存在以下ー些不足：首先，该方法需要消耗大量的氨水；其次，生产的NH4HCO3尽管可以用作农业肥料，然而NH4HCO3不稳定，易分解挥发，导致所捕集的ニ氧化碳在NH4HCO3作为肥料使用时重新释放到大气中（Kim等，Energy Procedia,2009757-762.)。
[0005] 而在钢铁生产企业中，每年将产生大量的钢渣及高炉渣，这些渣料中所含碱性成分较高（主要为CaO)，具有固定ニ氧化碳的潜力。然而，由于钢渣干料中的碱性物质活性较低，难以直接将烟气中的ニ氧化碳捕集下来，过程所需要的能耗也很高（董晓丹，《炼钢》，2008 :29-32)。即使将钢渣加湿处理，其直接捕集ニ氧化碳的能力也很小，且吸收ニ氧化碳的碱性物质的产物与渣料混在一起，无法回收所得到的碳酸化产物。
发明内容
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供ー种基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，通过氨吸收法回收炼钢废气中的ニ氧化碳；并利用生成的碳酸氢铵对炼钢废渣中提取的钙、镁氧化物进行反应生成碳酸钙、碳酸镁和氯化铵；氯化铵可以用来提取炼钢废渣中的钙、镁离子生成氨气；最后，氨气又可以返回到烟气处理系统吸收炼钢废气中的ニ氧化碳，本发明实现集炼钢废气碳减排、ニ氧化碳固定及炼钢废渣综合利用为一体，有效地减排ニ氧化碳并将ニ氧化碳以碳酸钙、碳酸镁的形式固定下来，避免了ニ氧化碳的储存问题；炼钢废渣中的钙、镁氧化物得到了回收利用；生成的NH3能在整个エ艺流程中循环使用，减少成本。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先利用氨水捕集对钢铁生产过程烟气中的ニ氧化碳进行吸收产生碳酸氢铵，同时利用氯化铵对碱性钢渣中的钙、镁等碱性成分进行浸提，生成相应的氯化物及氨气。氨气经过回收，再用于ニ氧化碳的捕集；而所生成的氯化钙及氯化镁则与上述的碳酸氢铵反应，生成碳酸镁或碳酸钙等，而铵根与氯离子结合所形成的氯化铵则再次用于钢渣的浸堤。通过上述氨-碳酸氢铵-氯化铵-氨的化学链循环，可在相对温和的条件下实现ニ氧化碳的低能耗捕集及钢渣的高效资源化利用，降低成本，节约能耗。
[0008] 在上述循环过程中所涉及的化学反应如下：
[0009] ニ氧化碳的吸收反应：
[0010] NH3+H20+C02 — NH4HCO3 (I)
[0011] 2NH3+H20+C02 — (NH4) 2C03 (2)
[0012] ニ氧化碳的固定过程：
[0013] NH4HC03+NH40H+CaCl2 — NH4Cl+CaC03+H20 (3)
[0014] NH4HC03+NH40H+MgCl2 — 2NH4Cl+MgC03+H20 (4)
[0015] (NH4) 2C03+CaCl2 — 2NH4Cl+CaC03 (5)
[0016] (NH4) 2C03+MgCl2 — 2NH4Cl+MgC03 (6)
[0017] 炼钢废渣的提取与氨气的再生：
[0018]
[0019] 本发明具体包括以下步骤：
[0020] I)采用氨水溶液在吸收塔内进行气液接触，对钢铁生产过程所产生烟气中的ニ氧化碳进行吸收，生成碳酸氢铵或碳酸铵；
[0021] 所述的氨水溶液的浓度为：2-20% ；
[0022] 所述的气液接触中，氨水溶液与吸收塔内的炼钢废气的液气比为l-10L/m3 ；
[0023] 所述的吸收塔为填料塔、板式塔或喷淋塔中的一种或组合；
[0024] 2)采用氯化铵溶液对碱性钢渣进行浸提处理，得到氯化钙或氯化镁溶液以及氨气，将氨气回收为氨水用于ニ氧化碳捕集，将氯化钙或氯化镁溶液进行沉降分离后得到的固相组分为ニ氧化硅；
[0025] 所述的氯化铵溶液的浓度为：5-50%，液固质量比为1-10 ；
[0026] 所述的浸提处理的温度为20_100°C，利用石灰水或盐酸调节pH值在4_10范围内，浸提时间为O. 5-5小时
[0027] 所述的回收为氨水是指：浸提处理中所产生的氨气经水或稀碳酸氢铵溶液吸收后得到浓度为2-20%的氨水；
[0028] 所述的碱性钢渣为含有钙、镁的高炉铁渣或转炉钢渣中的一种或其混合物。[0029] 3)将步骤2)所生成的氯化钙或氯化镁溶液与步骤I)所生成的碳酸氢铵或碳酸铵反应,生成碳酸韩或碱式碳酸镁，具体步骤包括：将5-30%的氯化韩或氯化镁溶液与10-30 %的碳酸铵或碳酸氢铵溶液混合，在20-80°C的温度范围内发生反应，并用氨水将pH值最终调节至6-8范围，通过沉淀或过滤分离碳酸钙或碱式碳酸镁，氯化铵溶液则循环利用。
[0030] 4)将步骤3)反应过程中所得到的氯化铵溶液分离，循环用于步骤2)中对碱性钢渣的浸堤。
[0031] 本发明在保证有效进行ニ氧化碳捕集、固定的基础上，充分对炼钢废渣中的钙镁离子进行回收利用，而且生成的氨气可以在ニ氧化碳那捕集、固定中循环使用，节约了成本，不带来二次污染。
附图说明
[0032] 图I为本发明流程图。
具体实施方式
[0033] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0034] 实施例I
[0035] 在实验室用空气配制ニ氧化碳浓度为20%的连续流动的混合气，其流量为2m3/h，用浓度为10%的氨水溶液作为ニ氧化碳吸收液，在直径为50mm的填料塔内进行气-液逆流接触吸收，溶液逐渐最終转化为饱和碳酸氢铵溶液，并伴随着少量的碳酸氢铵结晶。
[0036] 利用浓度40%的氯化铵溶液250mL，将其置入500mL的磨ロ锥形瓶中，加入IOOg高炉水渣，其中钙含量（以氧化钙重量计）约为46%。利用带有磁力搅拌的加热器，边搅拌边加热，最终使浸提温度控制在90-100°C、控制pH在5. 0-6. O范围，所溢出的氨气利用装有水的气体吸收瓶进行吸收；经过1-3小时的反应，反应体系最終所释放的氨量降到很低吋，再加入一定量的氢氧化钙溶液，将PH调至8-10范围，以使液相中氨充分释放；将上述液固混合物过滤，分别得到澄清溶液及固体成分。前者主要为氯化钙溶液（约30%)，后者主要为ニ氧化硅等固体物质。经过测算，高炉水渣中的钙的提取率在90%左右。
[0037] 将上述氯化钙溶液与ニ氧化碳捕集所得到的碳酸氢铵溶液及氨水共同反应，控制碳酸氢铵、氨水与氯化钙的摩尔比为I. 05 ： I ： I的情况下进行反应，在20_50°C的情况下快速反应，得到碳酸钙固体沉淀以及氯化铵溶液，其中钙的收率可达95%。氯化铵溶液可循环使用，而碳酸钙固体可以根据用途不同作相应的处理。
[0038] 实施例2
[0039] ニ氧化碳的捕集及碳酸氢铵溶液的获得与实施例I相同，只是利用转炉钢渣来代替高炉水渣进行试验。所用的转炉钢渣中的钙含量为约为37% (以氧化钙重量计）。
[0040] 利用浓度30%的氯化铵溶液250mL，将其置入500mL的磨ロ锥形瓶中，加入120g转炉钢渣。利用带有磁力搅拌的加热器，边加热边搅拌，最終使浸提温度控制在90-100°C、控制pH在5. 5-6. 5范围，所溢出的氨气利用装有水的气体吸收瓶进行吸收；经过1-2小时的反应，当反应体系最終所释放的氨量降到很低吋，同样也加入一定量的氢氧化钙溶液，将pH调至8-10范围，以使液相中氨较彻底释放；将上述液固混合物过滤，分别得到澄清溶液及固体成分。前者主要为氯化钙溶液（约32%)，后者主要为氧化硅、氧化铁等固体物质。经过测算，转炉钢渣中的钙的提取率在92%左右。
[0041] 同样，将上述氯化钙溶液与ニ氧化碳捕集所得到的碳酸氢铵溶液及氨水共同反应，控制碳酸氢铵、氨水与氯化钙的摩尔比为I. I ： 0.85 ： I的情况下进行反应，在20-50°C的情况下快速反应，得到碳酸钙固体沉淀以及氯化铵溶液。氯化铵溶液可循环使用，而碳酸钙固体可以根据用途不同作相应的处理。
[0042] 实施例3
[0043] 吸收过程同实施例1，通过控制吸收条件（提高氨水的pH值），将吸收所得到的脱碳产物转化为碳酸铵；按实施实施例I)所提到的方法，对高炉水渣中的钙镁组分进行浸提，得到相应氯化钙溶液； [0044] 再利用碳酸铵溶液与氯化钙溶液进行反应，二者摩尔之比为I : 1，最终产品为碳酸钙及氯化铵，经过过滤后，钙的回收率接近95%。
[0045] 实施例4
[0046] 本称取30kg的高炉水渣（氧化钙含量为46%)，将其置入60L的浸提罐中，再加入40L浓度为40%的氯化铵溶液。升温至110°C，在搅拌速率为20rpm下，碱性浸提反应。反应过程中所释放的氨气利用清水在一直径为150mm的吸收塔内碱性吸收。当反应达到I. 5小时，基本无氨气释放。将料液放出，并将固体成分过滤，得到较为澄清的滤液。固体成分经洗涤后，得到硅含量较高的物质；而液相则主要为氯化钙溶液。
[0047] 制备成配置含量为15%氨水溶液40L，在脱碳塔直径480mm，高度3000mm，塔内设双两层喷淋系统和单层旋流板，氨水溶液储存在塔底。利用引风机向脱碳塔输送500m3/h的模拟高炉烟气，其ニ氧化碳含量为12% ;利用泵将塔底的氨水提升，并从塔顶部喷洒下来，逆向与烟气接触，在旋流板上充分气液相接触发生反应。吸收所用的液气比为2. 5L/m3。模拟烟气中的ニ氧化碳脱除效率约为70%。经过3-4小时的连续运行后，其中大部分氨水转化为碳酸氢铵母液。之后，抽出一定量的母液，经结晶得到固体的碳酸氢铵，将碳酸氢铵与上述氯化钙溶液混合反应，并利用少量石灰水调节PH值。经反应最后的得到碳酸钙沉淀及氯化铵溶液。过滤后得到所固体微纯度较高的碳酸钙。
[0048] 经过分析可知，样品中碳酸钙的纯度约90%，满足一般エ业级产品的需求。
Claims (6)
1. ー种基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)采用氨水溶液在吸收塔内进行气液接触，对钢铁生产过程所产生烟气中的ニ氧化碳进行吸收，生成碳酸氢铵或碳 酸铵； 2)采用氯化铵溶液对碱性钢渣进行浸提处理，得到氯化钙或氯化镁溶液以及氨气，将氨气回收为氨水用于ニ氧化碳捕集，将氯化钙或氯化镁溶液进行沉降分离后得到的固相组分为ニ氧化硅； 3)将步骤2)所生成的氯化钙或氯化镁溶液与步骤I)所生成的碳酸氢铵或碳酸铵反应，生成碳酸钙或碱式碳酸镁； 4)将步骤3)反应过程中所得到的氯化铵溶液分离，循环用于步骤2)中对碱性钢渣的浸堤。
2.根据权利要求I所述的基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征是，所述的气液接触中，氨水溶液与吸收塔内的炼钢废气的液气比为l-10L/m3。
3.根据权利要求I所述的基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征是，所述的吸收塔为填料塔、板式塔或喷淋塔中的一种或组合。
4.根据权利要求I所述的基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征是，所述的浸提处理的温度为20-100°C，利用石灰水或盐酸调节pH值在4-10范围内，浸提时间为O. 5-5小时。
5.根据权利要求I所述的基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征是，所述的碱性钢渣为含有钙、镁的高炉铁渣或转炉钢渣中的一种或其混合物。
6.根据权利要求I所述的基于氨化学链循环的ニ氧化碳捕集与转化方法，其特征是，所述的步骤3)具体包括：将5-30%的氯化钙或氯化镁溶液与10-30%的碳酸铵或碳酸氢铵溶液混合，在20-80°C的温度范围内发生反应，并用氨水将pH值最终调节至6-8范围，通过沉淀或过滤分离碳酸钙或碱式碳酸镁，氯化铵溶液则循环利用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110009698XA CN102114383B (zh) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | 基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110009698XA CN102114383B (zh) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | 基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102114383A CN102114383A (zh) | 2011-07-06 |
| CN102114383B true CN102114383B (zh) | 2013-01-09 |
Family
ID=44213370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110009698XA Expired - Fee Related CN102114383B (zh) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | 基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102114383B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3452207A4 (en) * | 2016-03-25 | 2019-10-30 | Blue Planet Ltd. | METHODS AND SYSTEMS FOR AMMONIA-MEDIATED CARBON DIOXIDE (CO2) SEQUESTRATION |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102424409B (zh) * | 2011-09-02 | 2013-12-04 | 北京化工大学 | 一种制备轻质碳酸镁的方法 |
| CN102989285B (zh) * | 2011-09-08 | 2015-06-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种烟道气中二氧化碳的吸收反应器及其应用的工艺方法 |
| CN103007721B (zh) * | 2012-11-26 | 2015-01-28 | 东南大学 | 基于氨循环的碳酸化固定燃煤烟气中co2的方法和装置 |
| CN103127814B (zh) * | 2012-12-24 | 2015-08-26 | 南京大学 | 一种co2反应-吸收联合装置及其在固定co2中的应用 |
| GB201307830D0 (en) * | 2013-04-30 | 2013-06-12 | Univ Aberdeen | A method for sequestering carbon dioxide |
| JP6622285B2 (ja) * | 2015-03-16 | 2019-12-18 | 宇部マテリアルズ株式会社 | 酸化マグネシウム粉末及びこれを含む樹脂組成物並びに酸化マグネシウム粉末の製造方法 |
| CN104803465A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-29 | 山西大学 | 利用烟道气降低碱性含氨污水pH值的装置和方法 |
| CN106139838B (zh) * | 2016-07-12 | 2019-04-16 | 李智信 | 用回收co2在钢铁厂研制可循环再生能源系列产品的技术 |
| CN108192686B (zh) * | 2017-12-20 | 2020-11-13 | 山西大学 | 一种钢渣载氧体的制备方法 |
| CN112839728A (zh) * | 2018-09-01 | 2021-05-25 | 蓝色星球系统公司 | 地质物质介导的碳封存材料产生方法以及用于实施所述方法的系统 |
| CN109205644A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-01-15 | 南京浦世环境科技发展有限公司 | 一种从镁碳酸盐化废液中回收氯化铵的方法 |
| EP3914651A1 (en) * | 2019-01-23 | 2021-12-01 | Blue Planet Systems Corporation | Carbonate aggregate compositions and methods of making and using the same |
| CN110171885B (zh) * | 2019-04-16 | 2022-04-01 | 天能帅福得能源股份有限公司 | 锂离子电池材料生产中废气废水的回收处理方法 |
| CN112479230B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-24 | 中原工学院 | 高碱性氧化铝赤泥固碳的方法 |
| CN113008726A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-22 | 河北大有镁业有限责任公司 | 一种铵光卤石脱水料成分的测定装置及方法 |
| CN113582214B (zh) * | 2021-09-06 | 2022-02-18 | 上海源晗能源技术有限公司 | 一种绿色低碳闭环冶金及二氧化碳捕集利用工艺 |
| CN113753923A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-12-07 | 浙江志澄环境资源科技有限公司 | 利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺 |
| CN114804480A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 江山市虎鼎环保科技有限公司 | 一种飞灰水洗液的处理方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1172073A (zh) * | 1997-04-17 | 1998-02-04 | 王睛雁 | 超微细轻质碳酸钙生产工艺 |
| CN101020579A (zh) * | 2006-03-27 | 2007-08-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种由电石渣制备高纯轻质碳酸钙微粉的方法 |
| CN201333374Y (zh) * | 2008-11-20 | 2009-10-28 | 武汉凯迪电力环保有限公司 | 氨法空塔捕集电站烟气中二氧化碳的设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102395417A (zh) * | 2009-02-06 | 2012-03-28 | R·J·安维科 | 用于封存二氧化碳的系统、装置和方法 |
-
2011
- 2011-01-18 CN CN201110009698XA patent/CN102114383B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1172073A (zh) * | 1997-04-17 | 1998-02-04 | 王睛雁 | 超微细轻质碳酸钙生产工艺 |
| CN101020579A (zh) * | 2006-03-27 | 2007-08-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种由电石渣制备高纯轻质碳酸钙微粉的方法 |
| CN201333374Y (zh) * | 2008-11-20 | 2009-10-28 | 武汉凯迪电力环保有限公司 | 氨法空塔捕集电站烟气中二氧化碳的设备 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3452207A4 (en) * | 2016-03-25 | 2019-10-30 | Blue Planet Ltd. | METHODS AND SYSTEMS FOR AMMONIA-MEDIATED CARBON DIOXIDE (CO2) SEQUESTRATION |
| JP7037498B2 (ja) | 2016-03-25 | 2022-03-16 | ブルー プラネット システムズ コーポレーション | アンモニア媒介二酸化炭素（ｃｏ２）隔離方法及びシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102114383A (zh) | 2011-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102114383B (zh) | 基于氨化学链循环的二氧化碳捕集与转化方法 | |
| Liu et al. | CO2 mineral carbonation using industrial solid wastes: A review of recent developments | |
| CN101691633B (zh) | 一种锰渣无害化处理及综合利用的方法 | |
| CN100355485C (zh) | 以软锰矿和pH缓冲剂为复合吸收剂进行废气脱硫的方法 | |
| US20050002847A1 (en) | Process for sequestering carbon dioxide and sulfur dioxide | |
| CN102282106B (zh) | 淡化废水的利用 | |
| CN101992015A (zh) | 一种截存气体中二氧化碳的方法 | |
| CN107814370B (zh) | 制备磷精矿的循环环保工艺方法及其产品和应用 | |
| CN103007721B (zh) | 基于氨循环的碳酸化固定燃煤烟气中co2的方法和装置 | |
| CN103974757A (zh) | 从气流中捕获二氧化碳的方法和系统 | |
| CN101745309A (zh) | 粉煤灰或炼铁高炉渣用于烟气脱硫及综合利用的方法 | |
| CN201658945U (zh) | 基于热管余热回收技术的烧结烟气净化系统 | |
| CN106517621B (zh) | 含氯化铵废水的回收利用工艺 | |
| CN110408790A (zh) | 一种加压浸出含钒钢渣制取钒产品的方法 | |
| CN101972595A (zh) | 镁-氨组合烟气脱硫脱碳及副产物回收的实现方法 | |
| CN111676037A (zh) | 基于钢铁渣提取物进行生物质制备氢气和生物炭的系统 | |
| KR101801530B1 (ko) | 석탄회 처리 장치 및 이를 이용한 석탄회 처리 방법 | |
| CN103691283A (zh) | 一种固定工业烟气中二氧化碳的方法 | |
| CN103288286A (zh) | 一种催化氧化处理脱硫废液的方法 | |
| CN215276578U (zh) | 烟气二氧化碳回收及资源化利用装置 | |
| CN105327613A (zh) | 一种脱硫剂及其应用 | |
| CN102671523B (zh) | 利用腐植酸盐和脱硫石膏固定co2副产轻质碳酸钙的方法 | |
| CN113244753A (zh) | 烟气二氧化碳回收及资源化利用装置及方法 | |
| CN103599683B (zh) | 用于烟气脱硫脱氮的设备 | |
| CN102167672A (zh) | 一种利用双氰胺废渣制备双氰胺、工业磷酸钙和炭的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY INTELLECTUAL PROPERT Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Effective date: 20150603 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150603 Address after: 200240, No. 4299 Jin Du Road, Shanghai, Minhang District Patentee after: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co., Ltd. Address before: 200240 Dongchuan Road, Shanghai, No. 800, No. Patentee before: Shanghai Jiao Tong University |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151207 Address after: 450000, Yang Jinlu, No. 9, Jinshui District, Henan, Tianyuan, Zhengzhou B Patentee after: SJTU ZHONGYUAN RESEARCH INSTITUTE Address before: 200240, No. 4299 Jin Du Road, Shanghai, Minhang District Patentee before: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130109 Termination date: 20200118 |