CN104114260A - 废气流中所含二氧化碳的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废气流(1)中所含二氧化碳(CO2)的处理方法。为了从含有机物的物质和二氧化碳(CO2)中生产富碳产品(9)，废气流(1)送入干燥冷却室(3)，与湿润多孔的硅酸盐材料以及混合的氢氧化铝和/或水合氧化铝(4)和/或可选的其他金属氧化剂接触，以产生碱性水性介质，并使二氧化碳(CO2)不稳定，然后该废气流冷却，其中添加的氢氧化铝和/或水合氧化铝(4)的数量通过连续的pH值测量(2)控制，然后该水性介质输送到一个后续的预处理室(5)，其供有含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料(6)，其中含离子化碳的水性介质发生中和反应，形成的碱土金属和/或重金属氧化物(10)从预处理室(5)排出，并且含离子化碳(C)的水性介质随后输送到一个装有由有机碳化合物构成的和/或包含有机碳化合物的材料(8)的主处理室(7)。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过处理废气流中所含二氧化碳，形成一种适用于能源生产的产品的方法。
发明内容
根据本发明所述的本处理方法通过以下步骤实现：
a)废气流送入干燥冷却室，与一种湿润多孔的硅酸盐材料以及混合氢氧化铝和/或水合氧化铝接触，以产生一种碱性水性介质，并使二氧化碳CO2不稳定，然后所述废气流冷却，氢氧化铝和/或水合氧化铝的混合物的添加通过连续的pH值测量控制；
b)所述水性介质被输送到一个后续的供有含碱土金属和/或重金属的可氧化材料的预处理室，其中碱土金属和/或重金属的氧化反应的发生伴随有所述水性介质的中和反应，所述水性介质含离子化碳，形成的碱土金属和/或重金属氧化物从所述预处理室排出，同时，其中含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料根据连续的测量的函数供给；
c)然后，所述含离子化碳C的水性介质被输送到一个装有由有机碳化合物构成的和/或包含有机碳化合物的材料的主处理室，在该主处理室中，有机碳在离子化碳C的参与下发生聚合反应，形成一种富碳产品。
附图说明
通过参考下面的附图，进一步的解释本发明。
其中，图1展示了根据本发明所述方法通过三室系统处理废气流中所含二氧化碳，从而形成一种适用于能源产生的产品的流程图；
图2a展示了待处理的废气流中O2和CO2的平均初始含量,图2b展示了根据图1的流程图中供应室输出口显示的O2和CO2的平均含量，图2c展示了根据图1的流程图中主处理室输出口显示的O2和CO2的平均含量；每种情况的测量周期都超过3天；
其中，图1中各标记分别为：废气流1，pH连续测量2，干燥冷却室3,湿润硅酸盐多孔材料以及混合氢氧化铝和/或水合氧化铝4,预处理室5,含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料6,主处理7,由有机碳化合物构成的和/或包含有机碳化合物的材料8,富碳终产品9。
具体实施方式
首先声明，所采用的材料的各个成分以及在相应处理步骤出现的介质在整个过程中受到了连续测量2，在这种情况下根据要求或根据测量结果的函数，控制输入相应处理室的材料。
在这种情况下废气流1，例如，来自焚化炉的原始气体，通常pH4在左右，温度在150℃到170℃范围内，在现代焚化炉中低于150℃。所述废气流在通过一个干燥冷却室3时，温度被冷却至30℃到50℃。该干燥冷却室3可以可选择性地由几个腔室单元组成，并设有湿润的硅酸盐多孔材料以及混合氢氧化铝和/或水合氧化铝4和/或其他金属氧化剂。在这种情况下产生了碱性水性介质，并且含有的二氧化碳CO2变得不稳定。湿润的硅酸盐多孔材料4是含水量占所指的硅酸盐材料4的总干重15％-30％的颗粒状的浮石、泡沫熔岩和/或珍珠岩。该湿润的硅酸盐多孔材料4随后被干燥，或者废气流吸收其水分从而被冷却。借助氢氧化铝和/或水合氧化铝，在干燥冷却室3中生成的水性介质的pH被控制于10-13之间。在干燥冷却室3中生成的、含有以离子形式存在的不稳定二氧化碳CO2的水性介质，被输送到后续的预处理室5。该预处理室5供有含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料，在这种情况下该碱土金属和/或重金属6的氧化反应的发生，伴随着含离子化碳C的水性介质的中和反应。含碱土金属，优选钙和/或重金属的可氧化的材料6以金属的细颗粒的形式使用，例如铁粉尘、飞灰、熟石灰等。中和反应中形成的碱土金属和/或重金属氧化物10随后作为副产物，从预处理室5中被排出，在这种情况下，含碱土金属和/或重金属的可氧化的材料6根据连续测量2的函数供给。预处理室5中的该介质的pH值通常为6。然后，含离子化碳C的水性介质被输送到一个装有材料8的主处理室7，材料8由有机碳化合物构成和/或包含有机碳化合物，其中材料8可以是木质素、木质素衍生物、回收纸料和/或塑料材料、纸浆或废弃物等。在离子化碳C的参与下，有机碳化合物发生聚合反应(链延长)，形成一种富碳终产品9。发生在主处理室7中的聚合反应在温度5℃到80℃之间发生，优选30℃-60℃，特别是40℃-45℃。其发生压强在0.1bar到10bar之间,优选0.1bar-0.7bar或5bar-8bar。
布置于干燥冷却室3的温度控制器用于将物质分离成相应的特定物质状态(气态、液态、固态)，以产生新的化合物。
通常可以观察到，在压力下往湿润的硅酸盐多孔材料4里添加碳C的过程进行得更加迅速，明显更多的添加也发生了。此外，额外的物质混合物可以被输送到主处理室7中作为反应促进剂，以配置物质的反应能力和主处理室7的温度，这样包含在废气流1中的二氧化碳的最佳处理过程可以实现，富碳终产品9能够形成。
根据本发明所述的方法借助于优选实施例进一步解释。
木材废料用作废气流的原料来源。来源于焚烧磨碎的木材废料的原始气体，显示含有平均含量为体积百分比11.5％-14％的O2和平均含量为体积百分比7％-9％的CO2。温度大约为150℃的该原始气体输送至干燥冷却室，在里面温度冷却至不超过40℃，优选30℃左右。该干燥冷却室有含水量占总干重60％的浮石作为多孔硅酸盐材料以及混合的氢氧化铝和/或在KOH生产过程中形成的所谓含铝化合物的水合氧化物。上述废气流吸收浮石中的水分，在这种情况下该废气流冷却。同时水性介质在干燥冷却室中产生，在水中形成稳定的含铝化合物的悬浮液。水性介质具有大致中性至更强碱性的10-13的pH值，其中含有的二氧化碳(CO2)电离并变得不稳定，从其干燥冷却室到其输出口该水性介质的温度冷却到12℃-13℃。
该水性介质从干燥冷却室输送到下线预处理室，该预处理室有铁屑作为含可氧化的材料，其中可氧化的材料与水性介质中液体的重量比大约为1:7。在同时发生的预处理室介质的中和反应过程中，铁屑被来自离子化且不稳定的二氧化碳中的氧气氧化。在预处理室的输出口水性介质含有平均含量为体积比约16％-17％的O2和平均含量为体积比约3.5％-4％的CO2，其pH值在6左右。
作为进一步处理，所述含碳水性介质输送到装有含有机碳化合物的材料的主处理室。此处优选采用含木质素的回收纸料，其也可用任何塑料材料、纸浆和/或含有脂族和/或芳香族碳化合物的废弃物代替。在含有离子化碳的水性介质参与下，随着与在位于主处理室中回收纸料里的有机碳化合物的聚合反应和缩聚反应，聚合反应在主处理室发生，形成了含有体积比约20％-25％的作为支撑骨架的硅酸盐组分的富碳终产品。发生在主处理室中的聚合反应优选在温度40℃到45℃，压强7bar到8bar之间发生。在此压强和温度条件下富碳终产品的硅酸盐组分最终也是可分离的，其代表了一种可以多种方式使用的基础原料。通过这种处理废气流的方法，最终在主处理室的输出口产生了纯净气体，其含有平均含量为体积比22％的O2和平均含量为体积比0.2％的CO2。
通过各个工艺参数的连续测量，比如各处理步骤的压强、温度、材料量以及成分，保证了过程和结果的优化。
Claims (8)
1.一种通过处理废气流(1)中所含二氧化碳(CO2)，形成一种适用于能源生产的产品的方法，其特征在于：
a)废气流(1)送入干燥冷却室(3)，与湿润多孔的硅酸盐材料以及混合的氢氧化铝和/或水合氧化铝(4)和/或可选的其他金属氧化剂接触，以产生碱性水性介质，并使二氧化碳(CO2)不稳定，然后该废气流冷却，其中添加的氢氧化铝和/或水合氧化铝(4)的混合物的数量通过连续的pH值测量(2)控制；
b)所述水性介质输送到一个后续的供给有含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料(6)的预处理室(5)，其中碱土金属和/或重金属(6)的氧化反应的发生伴随着含离子化碳的水性介质的中和反应，形成的碱土金属和/或重金属氧化物(10)从所述预燃室(5)排出，其中所述含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料(6)根据连续的测量(2)的函数同时供给；以及
c)然后，所述含离子化碳(C)的水性介质输送到主处理室(7)，所述主处理室(7)供给有由有机碳化合物构成的和/或包含有机碳化合物的材料(8)，在所述主处理室(7)中，有机碳化合物在离子化碳(C)的参与下发生聚合反应，形成富碳终产品(9)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿润多孔的硅酸盐材料(4)为含水量占硅酸盐材料(4)的总干重15％-30％的颗粒状的浮石、泡沫熔岩和/或珍珠岩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进入所述干燥冷却室(3)的废气流(1)冷却到30℃-50℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述干燥冷却室(3)中生成的水性介质的pH控制在10-13之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含可氧化的碱土金属和/或重金属的材料(6)为金属的细颗粒的形式，包括铁粉尘、飞灰(flugasche)、熟石灰。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主处理室中的由有机碳化合物构成的和/或包含有机碳化合物的材料(8)为木质素、木质素衍生物、回收纸料和/或塑料材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主处理室(7)中的聚合反应在温度5℃到80℃之间发生。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主处理室(7)中的聚合反应在压强9.8kPa到196kPa之间发生。
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