CN105611990A - 一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备 - Google Patents

一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105611990A
CN105611990A CN201480055347.4A CN201480055347A CN105611990A CN 105611990 A CN105611990 A CN 105611990A CN 201480055347 A CN201480055347 A CN 201480055347A CN 105611990 A CN105611990 A CN 105611990A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flue gas
gas
ammoniated
liquid absorption
ammonium
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.)
Pending
Application number
CN201480055347.4A
Other languages
English (en)
Inventor
T·里德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reed Systems (australia) Pte Ltd
Original Assignee
Reed Systems (australia) Pte Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2013903852A external-priority patent/AU2013903852A0/en
Application filed by Reed Systems (australia) Pte Ltd filed Critical Reed Systems (australia) Pte Ltd
Publication of CN105611990A publication Critical patent/CN105611990A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/73—After-treatment of removed components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/018—Certifying business or products
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q40/00—Finance; Insurance; Tax strategies; Processing of corporate or income taxes
    • G06Q40/04—Trading; Exchange, e.g. stocks, commodities, derivatives or currency exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/608—Sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Finance (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备。所述方法包括将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液，并将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液。所述设备包括配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口。所述设备还包括配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的反应器；所述反应器具有在反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口。所述方法和设备适用于在生产肥料产品的过程中通过利用硫酸铵溶液由烟气生产肥料。

Description

一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备。本发明还涉及一种由烟气生产肥料的方法和系统。
背景技术
来自发电厂、工厂、炼油厂等的烟气是温室气体的主要来源，尤其是二氧化碳。一些化学的方法和洗涤器用来常规地处理烟气来除去污染物如颗粒物、重金属化合物、氮氧化物、硫氧化物以符合环保排放控制法规。然而，不断需要有涉及捕获和储存二氧化碳方法和系统的经济上可行的技术。
一种从烟气中回收二氧化碳的经过商业验证的方法中使用包括单乙醇胺(MEA)和其他伯胺在内的商业吸附剂。这些吸附剂能够回收烟气中85-95％的二氧化碳，再生时产生99.95+％纯度的二氧化碳产物。然而，这些吸附剂需要与能量成本相关的定期的再生，随时间推移吸附剂会遭受腐蚀和溶剂降解的问题。
因此，有必要发展一种替代或改进的除去烟气中的二氧化碳的方法和系统。
发明内容
根据第一方面，本发明提供了一种除去烟气中二氧化碳的方法，该方法包括：
(a)将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；以及，
(b)将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液。
在一种实施方式中，所述方法还可以包括通过将所述碳酸盐化合物与所述硫酸铵溶液分离而回收碳酸盐化合物的步骤。
在一种优选的实施方式中，所述碳酸盐化合物为碳酸钙。
根据第二方面，本发明提供了一种除去烟气中二氧化碳的设备，该设备包括：
-配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；以及，
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的反应器；
所述反应器具有在反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口。
在一种实施方式中，所述系统还可以包括用于将硫酸铵溶液与碳酸盐化合物分离的分离器。
根据第三方面，本发明提供了一种由烟气生产肥料的方法，该方法包括：
a)将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；
b)将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液；
c)从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物；以及，
d)在生产肥料产品的过程中利用已分离的硫酸铵溶液。
根据第四方面，本发明提供了一种用于由烟气生产肥料的设备，该设备包括：
配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的第一反应器；
所述第一反应器具有在第一反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口；
-用于从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物的分离器；以及，
-配置用于在生产肥料产品的过程中利用硫酸铵溶液的第二反应器。
附图说明
尽管任何其它的形式的可能会落在前述发明内容的系统和方法的范围内，现参照附图仅通过举例的方式描述具体实施方式，其中：
图1是除去烟气中二氧化碳的工厂的示意图，所述工厂已适用于生产肥料产品；
图2a是图1所示工厂中使用的NOX和SOX的排放控制单元的示意图；
图2b是图2a所示排放控制单元的分解视图；
图2c是图2a和2b所示的排放控制单元的另一种示意图；
图3是图1所示工厂中使用的用于除去烟气中二氧化碳的设备的第一组件的一种实施方式的示意图；
图4是图1所示工厂中使用的图3所示的用于除去烟气中二氧化碳的设备的第二组件的一种实施方式的示意图；
图5是图3和图4所示设备的第三组件的一种实施方式的示意图，适用于生产硫酸钾肥料；
图6是图3-5所示设备的第四组件的一种实施方式的示意图，适用于生产硫酸钾肥料；
图7是从烟气中除去二氧化碳的设备的一种可选实施方式的示意图。
具体实施方式
第一方面，本发明涉及一种除去烟气中二氧化碳的方法。
烟气
术语“烟气”被广泛地用于指通过烟道排放到大气中的任何气体，所述烟道为运输工业或燃烧过程产生的废气的管道或通道。通常地，烟气指的是发电厂燃烧化石燃料如煤、石油和天然气产生的燃烧废气。但是，应当理解的是术语烟气可以指含有由其他工业过程如水泥和石灰的生产、钢铁生产、焚烧炉、大型精炼厂的流程炉、石化和化工厂产生的二氧化碳的废气；也指来自各种类型发动机包括但不限于柴油发动机、内燃机和燃气涡轮发动机的废气。
烟气的组成取决于燃烧燃料或产生烟气的工业过程的类型。烟气可以包括氮气、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、氧气、碳氢化合物和污染物如颗粒物、氮氧化物(NOX)和硫氧化物(SOX)。
除去二氧化碳
除去烟气中二氧化碳的方法包括：
a)将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；以及，
b)将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液。
氨化溶液
术语“氨化溶液”被广泛地用于指含有氨的任何类型的溶液，例如液体溶液尤其是水溶液。氨化溶液中的氨可以为铵离子和/或溶解的分子氨的形式。水溶液中的溶剂可以是水、去离子水、超纯水、蒸馏水、市政供水、采出水(producedwater)、工艺用水、盐水(brine)、高盐水(hypersalinewater)或海水。
所述氨化溶液可以通过用溶剂喷射(sparging)氨源如无水氨气而制备，以产生氢氧化铵溶液。或者，所述氨化溶液可以通过将氢氧化铵溶液和/或碳酸氢铵/碳酸铵溶液与溶剂混合而制备。优选地，氨化溶液中的氨浓度在约5％w/v至约30％w/v范围内。
所述氨化溶液的pH值在约9至约11范围内，优选范围为约9.5至约10.5。应当理解的是所述氨化溶液是自缓冲的。
所述氨化溶液保存于约5℃至约30℃的低温下，优选约10℃至约25℃下。所述氨化溶液在低温下保存是为了降低所述氨化溶液上方顶部空间的氨的分压。有利地，正如稍后将描述的氨化溶液的低温可以增加所述氨化溶液吸收烟气中二氧化碳的能力并将二氧化碳作为碳酸氢根/碳酸根阴离子保存于溶液中。
烟气与氨化溶液接触
烟气与氨化溶液的接触可以包括将烟气和氨化溶液通过气体-液体吸收区。可以配置所述通过气体-液体吸收区用于将所述烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液。
鉴于CO2-NH3-H2O系统的形态，术语“碳酸氢铵溶液”指的是取决于温度、压力、pH值和碳酸氢铵溶液中二氧化碳和氨浓度的以各种相对浓度含有以下种类(species)的碳酸氢铵水溶液：H+、OH-、NH4 +、HN2COO-、HCO3 -、CO3 2-。
应当理解的是，烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液而促进二氧化碳(以及SOX和NOX气体，稍后将做描述)在氨化溶液中的吸收。该吸收可以为物理吸收过程或化学吸收过程。
在物理吸收过程中，二氧化碳气体溶解于氨化溶液中。溶解的二氧化碳气体的溶解度至少部分取决于氨化溶液的温度和压力。
氨化溶液中与二氧化碳吸收相关的主要的化学吸收过程可以描述为：
CO2+(NH4)OH(aq)→(NH4)HCO3
或者为：
CO2+NH3+H2O→(NH4)HCO3(aq)
碳酸氢铵是热不稳定的，在高于36℃的温度下可以解离出氨和二氧化碳。因此，所述氨化溶液保存在低于32℃的温度下，优选温度范围为约5℃至约25℃。有利地，二氧化碳在这个温度范围内在氨化溶液中的溶解性能更好。
在一种实施方式中，所述氨化溶液以喷雾的形式分散于气体-液体吸收区。可以将喷雾通过喷嘴作为液滴引入到气体-液体吸收区中。
所述喷嘴的运行压力可以选为产生所选择的具有平均液滴尺寸的液滴以确保气体传质所需要的程度而实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
所述氨化溶液通过喷嘴的流速可以选为产生所选择的具有平均液滴尺寸的液滴以确保气体传质所需要的程度而实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
所述喷嘴可以配置为产生所选择的具有平均液滴尺寸的液滴以确保气体传质所需要的程度而实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
可以使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾逆流方向流经气体-液体吸收区。或者，可以使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾顺流方向流经气体-液体吸收区。在又一种实施方式中，可以使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾交叉方向流经气体-液体吸收区。
烟气在气体-液体吸收区中的流速可以选为确保气体传质所需要的程度以实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
烟气在气体-液体吸收区中的停留时间可以选为确保气体传质所需要的程度以实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
在气体-液体吸收区中的氨化溶液与烟气的比例(L/G)可以选为确保气体传质所需要的程度以实现氨化溶液中二氧化碳的吸收和有效的气体洗涤。
在另一种实施方式中，烟气可以直接通过所述氨化溶液。
在一种可选的实施方式中，烟气可以通过与氨化溶液流有关的吸收剂。氨化溶液流可以以与烟气逆流方向通过吸收剂。
烟气冷却
从烟道中排出的烟气的温度范围为约300℃至约800℃，取决于烟气产生的过程、烟道的长度，以及本领域技术人员所知晓的其它因素。考虑到将氨化溶液保持在相对低温下所带来的好处，在烟气与所述氨化溶液接触之前先冷却烟气同样是有益的。因此，烟气与氨化溶液接触之前，可以将所述烟气冷却至低于30℃，特别是低于25℃。
冷却烟气可以通过骤冷器(expander)骤冷烟气而实现。
另外，或者，冷却烟气可以通过将烟气通过一个或多个换热器(heatexchanger)而现实。所述换热器可以是空气-冷却换热器或者水-冷却换热器。
另外，或者，冷却烟气可以通过将烟气与低温气体混合而实现。在一种实施方式中，冷却烟气可以通过在烟气与氨化溶液接触之前将烟气与氨气混合而实现。
有利地，如上所述，在烟气-氨混合物通过气体-液体吸收区时，得到的烟气-氨混合物中的氨将会被吸收并溶解于氨化溶液中。
除去烟气中的NOX和SOX
多数环境保护法规对于通过烟气排放而排放至大气中的NOX和SOX的量有严格的限制。因此，为了符合环保法规，很多烟气排放源将烟气通过一个或多个污染物控制系统以在烟气排放至大气前除去或破坏气体污染物。所述污染物控制系统可以不同并独立于除去烟气中二氧化碳的任何方法或系统。
此处描述的方法和系统可以很容易地适应除去烟气中的NOX和SOX。
在一种实施方式中，除去烟气中的NOX和SOX可以包括将烟气与氨在催化转化器混合室中接触。所述催化转化器混合室可以与前面描述的骤冷器集成。或者，催化转化器混合室可以设置于所述骤冷器的上游。在另一种实施方式中，催化转化器混合室可以设置于所述骤冷器的下游。
可以配置催化转化器混合室以在烟气中残余氧气的压力下促进增加NOX和SOX与氨的分子碰撞。在这种方式下，SOX被氧化成SO3，NOX和NH3反应形成氮气(N2)和水。催化转化器混合室中所得到的这些反应产物容易被烟气携带，如上所述，随后当烟气与氨化溶液接触时而被氨化溶液吸收。
碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触
在烟气与氨化溶液接触产生碳酸氢铵溶液后，除去烟气中二氧化碳的方法还包括将碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液。
术语“硫酸盐源”广泛地指任何形式的能够与碳酸氢铵溶液反应产生硫酸铵溶液的硫酸根离子。硫酸盐源可以采取一种或多种可溶金属硫酸盐的形式，例如碱土金属硫酸盐像硫酸钾和硫酸钠。或者，硫酸盐源可以采取固体硫酸盐的形式。一个合适的固体硫酸的例子包括但不限于，硫酸钙(也称为石膏)。
在一种优选的实施方式中，硫酸盐源可以包括石膏。有利地，石膏也可以提供与溶液中碳酸根离子反应的钙离子源以通过下面的反应形成碳酸钙固体：
CaSO4(s)+(NH4)HCO3(aq)→CaCO3(s)+(NH4)SO4(aq)
在此种方式中，可以将烟气中除去的二氧化碳转化成碳酸钙固体。碳酸钙固体可以从反应混合物中分离出来。
在一种实施方式中，碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触包括将硫酸盐源与碳酸氢铵溶液混合。所述硫酸盐源可以与碳酸氢铵溶液浓度相对的化学计量的碳酸氢铵溶液混合。
可以使用混合器将硫酸盐源与碳酸氢铵溶液混合。
碳酸盐化合物的分离
硫酸盐源与碳酸氢铵溶液反应所产生的碳酸盐化合物可以在分离器中从得到的硫酸铵溶液中分离。
应当理解的是得到的硫酸铵溶液可以包括生产肥料产品过程中的合适的前体。
因此，此处描述的方法也可以适用于生产肥料。
肥料
术语“肥料”广泛地指任何可以添加至土壤中提供一种或多种植物生长所必需的植物养分的无机物质。所述肥料可以是颗粒或粉末形式的固体肥料。或者，所述肥料可以是液体肥料。
所述肥料可以是含有铵或硝酸盐化合物的氮肥。此外，或者，所述肥料可以是含钾化合物例如氯化钾和/或硫酸钾的钾肥。
由烟气生产肥料
由烟气生产肥料的方法包括以下步骤：
将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；
将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液；
从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物；以及，
利用已分离的硫酸铵溶液作为生产肥料产品过程中的前体。
如上文所述，所述烟气可以与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液。
如上文所述，所述碳酸氢铵溶液可以与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物(例如碳酸钙)和硫酸铵溶液，碳酸钙固体可以从硫酸铵溶液中分离出来。
利用已分离的硫酸铵溶液作为肥料前体
可以从分离器中收集已分离的硫酸铵溶液，然后通过本领域技术人员所知晓的常规技术供给至反应器。
术语“前体”，尤其关于“肥料前体”，广泛地指肥料生产中所使用的任何物质。
在一种实施方式中，可以用硫酸铵溶液作生产含有硫酸铵的肥料的前体。例如，所述硫酸铵溶液可以与其它肥料混合，例如磷肥如磷酸，钾肥如氯化钾、硫酸钾或硝酸钾，和/或其它氮肥如尿素。
混合肥料可以是液体或固体形式。混合肥料可以与固体物质如石灰或石膏或其它本领域人员所熟知的成粒剂混合。然后将混合物干燥并根据已知的技术(例如在流化床或转鼓式干燥机中)进行处理以产生含有硫酸铵的粒状的混合肥料。在一种实施方式中，所述硫酸铵溶液不必经过化学反应但是可以进行物理处理或与其它肥料混合以生产所需的肥料产品。
在一种可选的实施方式中，所述硫酸铵溶液可以用作生产钾肥的前体。在这种特定的实施方式中，利用硫酸铵溶液作为前体包括将硫酸铵溶液与硝酸钾或氯化钾以一种形成结晶硫酸钾的方式进行混合。
在这种特定的实施方式中，所述硫酸铵溶液可以被加热至范围为约40℃至约80℃的温度。硝酸钾或氯化钾可以以一种使得到的混合物过饱和的量被添加至加热的硫酸铵溶液中。然后将加热的混合物冷却至较低温度(例如范围约5℃至约25℃)，由此硫酸钾固体结晶析出溶液。硫酸钾晶体可以利用常规的分离技术从得到的上清液中分离出来。接下来上清液可以用于生产上述的混合肥料。
除去烟气中二氧化碳的设备
该除去烟气中二氧化碳的设备包括：
-配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；以及，
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的反应器；
所述反应器具有在反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口。
所述设备还可以包括用于将硫酸铵溶液与碳酸盐化合物分离的分离器。
应当理解的是，配置烟气的流动路径来将烟气输送至所述气体-液体吸收区。
气体-液体吸收区
术语“气体-液体吸收区”通常是指设备中的一个区域，在这个区域中发生气体通过物理吸收过程和/或通过化学吸收过程被吸收进入液体中。该区域可以包括柱、管或其部分，配置结构或容器以提供气体和液体之间较大的接触表面积，且将两相都保持剧烈运动而促进其间的混合。
可以配置所述气体-液体吸收区以使得烟气以相对于氨化溶液顺流方向、逆流方向或是交叉方向通过。
所述气体-液体吸收区可以是填充柱，氨化溶液在其中的填料的广阔表面上如薄膜般流动，同时烟气通过填料的空隙。填料可以为无规填料(randompacking)或规整填料(structuredpacking)。
所述气体-液体吸收区可以是喷雾柱，其中烟气与液滴形式的氨化溶液喷雾接触。
所述气体-液体吸收区可以是搅拌容器，其中烟气以气泡的形式被夹带并分散于氨化溶液中。
可以将所述气体-液体吸收区配置成具有体积、长度和方向以为烟气和氨化溶液都提供足够的停留时间，使得二氧化碳(以及NOX和SOX气体和它们得到的催化产物)可以在气体-液体吸收区中被吸收进入氨化溶液。
产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的反应器
所述反应器可以是用于将碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的任何合适的容器。
所述反应器可以具有混合器以促进碳酸氢铵溶液和硫酸盐源之间的接触。混合器的合适的例子包括但不限于，机械搅拌器如螺旋桨搅拌器和叶轮、静态搅拌器(staticagitator)、旋转搅拌罐、泵驱动流体流动搅拌器(pump-drivenfluidflowagitators)和气体驱动搅拌器。
机械搅拌器特别适合于确保硫酸盐源分散于硫酸铵溶液中，特别当硫酸盐源是固体形式时(如石膏)。
反应器也可以配置成接收碳酸氢铵溶液流以定向的方式冲刷反应器。在这种方式中，可以防止固体碳酸盐化合物如碳酸钙沉积在反应器底部且在碳酸氢铵/硫酸铵溶液中保持悬浮，由此协助后续碳酸钙从硫酸铵溶液中的分离。
分离器
本领域技术人员可以理解的是所述分离器可以是任何适用于分离碳酸盐化合物的分离器，尤其是从硫酸铵溶液中分离碳酸盐固体。合适的分离器的例子包括但不限于，旋风分离器、过滤器如压滤机(filterpressarrangement)、滤布分离器、重力分离器等等。
冷却方式
所述设备还可以包括位于气体-液体吸收区上游用于冷却烟气的冷却装置。所述冷却装置可以采用一个或多个换热器或骤冷器的形式。
所述换热器可以为任何合适的换热器，例如管壳式换热器、板式换热器、板壳式换热器、板翅式换热等等。换热器可以是空气-冷却的。或者，换热器可以利用其它气体或液体冷却液，例如水或制冷剂，其通过制冷回路和换热器由一个或多个泵循环。
骤冷器可以是任何设置的用于骤冷烟气的设备，因此而降低烟气的压力和温度。合适的骤冷器的例子包括但不限于，文氏管(venturitubes)、涡轮式骤冷器(turboexpanders)、减压阀等等。
催化转化器
所述设备还可以具有用于除去烟气中的NOX和SOX组分的催化转化器。所述催化转化器被配置以加速烟气中的NOX和SOX组分和氧气、水、或者氨的分子碰撞以将这些组分分别转化成NO2、NH3和SO3。后面这些每个烟气种类都是水溶性的，可在水溶液中水解成NO3 -、NH4 +和SO4 2-。有利地，这些可水解的种类对肥料产品是有益的。
除去烟气中的二氧化碳的设备可以适用于从硫酸铵溶液滤液中生产肥料。
由烟气生产肥料的设备
由烟气生产肥料的设备包括：
配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的第一反应器；
所述第一反应器具有在第一反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口；
-用于从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物的分离器；以及，
-配置用于在生产肥料产品的过程中利用硫酸铵溶液的第二反应器。
所述设备还可以包括将硫酸铵溶液从第一反应器输送至第二反应器的装置。
接下来根据图1-7描述本发明的多种实施方式，其中，相似的附图标记用来表示相近或类似的部件。
根据图1-6，现在描述用于除去烟气中二氧化碳的方法和设备10的一种实施方式。在这种特定的实施方式中，设备10已经适用于生产硫酸钾来作为肥料副产品。
图1表示产生烟气的发电站100(例如燃煤或燃气发电厂)与化肥厂110的并且设置，化肥厂110包括利用此处描述的除去烟气中二氧化碳的方法的设备10，所述化肥厂110包括多个并列排布的设备10。应当理解的是，单独设备10的详细描述同样适用于多个并列排布的设备10中的任何一个。
烟气从发电厂100通过烟道102排放出来。所述烟道102可以配置为与岐管(manifold)112流体连通，排布岐管112以调节用于除去烟气中二氧化碳的多个设备10的烟道102和其相应的入口12之间的烟气流。
入口12的下游可以是用于处理烟气中NOX和SOX气体的催化转化器14。换热器16可以位于催化转化器14的下游用于将烟气冷却至低于30℃的温度。冷却的烟气然后被引导至气体-液体吸收区18，在其中冷却的烟气与氨化溶液以产生碳酸氢铵溶液的方式接触。
可以将碳酸氢铵溶液从气体-液体吸收区18通过管道22运输至第一反应器20。第一反应器20可以具有混合器24如叶轮。
所述化肥厂110可以具有用于储存硫酸盐源例如石膏的料仓(bunker)112。所述硫酸盐源可以从与料仓112连接的料斗114通过传送装置116如传送带被供给到多个第一反应器18。
混合器24可以搅拌第一反应器20中的硫酸盐源与碳酸氢铵溶液的混合物以产生悬浮于硫酸铵溶液中的固体碳酸钙反应混合物。
所述反应混合物可以从第一反应器20通过管道28运输至分离器26，例如离心机或压板过滤器。所得到的含有碳酸钙的浆料可以通过管道30运输至增稠罐(thickeningtank)32进行进一步的本领域技术人员所公知的增稠和稳定处理。分离的硫酸铵溶液可以通过管道34流至储存罐36。应当理解的是，分离的硫酸铵可以在第二反应器(图1中未示出)中进行进一步处理以作为一种或多种肥料产品的前体。
图2a-2c表示所述催化转化器14和换热器16的详细排布(arrangement)。
所述催化转化器14包括多个连续设置的线性排列在入口12和换热器16之间的圆柱段14a、14b、14c和14d。
在这种特定的实施方式中，入口12与骤冷器以文氏管的形式集成在一起，在烟气通过催化转化器14之前至少部分地骤冷从而冷却烟气。入口12也可以配置有用来与氨线12a’进行有效流体连通的氨控制阀12a。氨控制阀12a控制氨气进入入口12在通过催化转化器14之前与烟气混合。
圆柱段14a与骤冷器毗邻。配置所述圆柱段14a与骤冷器集成在一起，从而进一步骤冷烟气并降低其温度。圆柱段14a具有上游导向的锥形元件14a’。锥形元件14a’的圆周基体(circumferentialbase)比圆柱段14a、14b、14c和14d的内部圆周稍微窄一些，从而限制从锥形元件14a’的圆周基体的周边至毗邻的圆柱段14b的烟气通道。
圆柱段14b设置在圆柱段14a和14c之间。圆柱段14b具有上游导向的截锥形元件14b’。截锥形元件14b’的圆周基体比圆柱段14a、14b、14c和14d的内部圆周更窄一些，比锥形元件14a’的圆周基体稍微窄一些。
圆柱段14c设置在圆柱段14b和14d之间。圆柱段14c具有上游导向的圆柱形元件14c’，圆柱形元件14c’具有设置伸入圆柱段14b中的锥形帽14b”。锥形帽14b”与截锥形元件14b’同轴并隔开设置，从而在圆柱段14b中形成截锥形腔14b”’。圆柱形元件14c’在圆柱段14c中界定(define)了一个环形室14c”。
圆柱段14d设置在圆柱段14c和上游换热器16的末端16a之间。配置圆柱段14d以界定其内部的圆柱形室14d’。
本发明认为烟气从连续排布的催化转化器14的圆柱段14a、14b、14c和14d通过的路径增加了烟气中NOX和SOX组分与氧气、水、或者氨之间的分子碰撞以将这些组分分别转化成NO2、NH3和SO3。转化后的种类随后被烟气携带通过换热器16。有利地，如上所述，发明人发现烟气中NOX和SOX组分的催化转化，减少了氨化溶液中的氨供给需求。
在这种特定的实施方式中，换热器16是水冷的管壳式换热器。所述换热器有用于接收冷却水的入口16c和用于排除废(热)冷却水的出口16d。应当理解的是，冷却水可以通过制冷回路或冷却器进行循环以再生冷却水(未显示)。还应当理解的是可以采用任何适用于将烟气冷却至低于30℃温度的液体或气体冷却剂。
然后冷却的烟气可以被引导至气体-液体吸收区18的入口38，如图3所示，其中，所述冷却的烟气可以与氨化溶液以产生碳酸氢铵溶液的形式接触。可以配置所述入口38以分散烟气的羽流(plume)到所述气体-液体吸收区18中。
参见图3，气体-液体吸收区18由第一水平设置的容器40和第二水平设置的容器42通过排放口(drain)44流体连通而确定。所述排放口44设置于第一容器40的入口38的相对端。所述第二容器42位于所述第一水平设置的容器40下方且与其平行垂直对齐。排放口44将所述第一容器40的下壁46与所述第二容器42的上壁48相互连接。在这种方式中，第一容器40的下壁46所收集的气体和液体可以流入第二容器42中。
所述第二容器42的下壁50也具有排放口52，且可以选择性的与用于储存氨化溶液和/或碳酸氢铵溶液的一对罐54中一个或另外一个进行流体连通。一对罐54中一个或另外一个的选择可以通过控制阀组件(未显示)实现，后面将做描述。排放口52设置于第二容器42的排放口44的相对端。
排布所述罐54用来通过管道56、58使氨化溶液分别循环至第一容器40和第二容器42。罐54具有泵60以使氨化溶液在压力下循环至第一容器40和第二容器42。
管道56与沿第一容器40中心纵向轴线设置的喷雾管62流体连通。管道58与沿第二容器42中心纵向轴线设置的喷雾管64流体连通。喷雾管62、64分别配置有多个隔开的360°喷雾辐板(radials)以在第一容器40和第二容器42中分别提供氨化溶液的多个喷雾羽流。
在运行中，冷却的烟气通过入口38进入第一容器40中，并以与来自喷雾管62的一系列氨化溶液喷雾逆流的方向被引导至第一容器40的相对端。烟气与氨化溶液接触并混合，并通过排放口44排放/流动至第二容器42中。
然后烟气以与来自喷雾管64的一系列氨化溶液喷雾逆流的方向从第二容器42的一端流向其相对端。烟气与氨化溶液接触并混合，并通过排放口52排放/流动至罐54中。
虽然排放至罐54的溶液可以含有碳酸氢铵溶液，但是氨化溶液(与碳酸氢铵溶液混合的)通过喷雾管62、64进行不断地循环直到所述氨化溶液达到相对于二氧化碳的吸收容量。换句话说，罐中的氨化溶液通过喷雾管62、64循环直到其基本上转化成碳酸氢铵溶液。当所述氨化溶液达到其相对于二氧化碳的吸收容量时，控制阀组件可以选择性地切换到一对罐54中的另一个并继续该过程。氨化溶液相对于二氧化碳的吸收容量可以通过任何合适的能够检测溶液中二氧化碳、碳酸根或碳酸氢根浓度的传感器进行监控。
当氨化溶液达到了其相对于二氧化碳的吸收容量时，然后来自罐54中的第一个罐的碳酸氢铵溶液可以通过管道22被引导至第一反应器20。应当理解的是当罐54的第二个罐中的氨化溶液达到了其相对于二氧化碳的吸收容量时，同样地碳酸氢铵溶液通过管道22被引导至第一反应器20。
然后已经通过第一容器40和第二容器42而得到的处于罐54顶部空间的CO2耗尽的烟气可以通过管道66排放到大气中。
参见图4，来自气体-液体吸收区18的碳酸氢铵溶液可以通过管道22被引导至第一反应器20。硫酸盐源例如石膏可以使用混合器24与所述碳酸氢铵溶液混合以产生碳酸钙和硫酸铵溶液。所述碳酸钙可以使用分离器如压滤机(未显示)从硫酸铵溶液中分离出来。
然后硫酸铵滤液可以用作肥料产品的前体，如现在参见图5和6所描述的。
硫酸铵滤液可以被引导至第二反应器68并加热至约60℃。可以将所述第二反应器68配置在包括换热器72、泵74、装有冷却剂的冷却剂容器76和散热器78的加热回路70中。在一些实施方式中，换热器72可以与换热器16流体连通。或者，加热回路70的换热器72可以为换热器16。
所述第二反应器68具有用于将硫酸铵滤液和反应物混合的混合器80。在这种特定的实施方式中，所述反应物可以是钾盐，例如氯化钾或硝酸钾。所述钾盐是水溶性的并容易溶于已加热的硫酸铵滤液中，由此形成已加热的超饱和的硫酸钾溶液。
所述已加热的超饱和的硫酸钾溶液接下来被引导至图6所示的结晶容器82中。所述结晶容器82包括可视容器(pivotablevessel)84，可视容器84淹没于冷却水浴86中，或者处于与制冷剂热交换中。已加热的超饱和的硫酸钾溶液在结晶容器82中冷却。随着所述溶液的温度的下降，溶液中硫酸钾的溶解度也降低并结晶和/或开始形成硫酸钾固体。
当硫酸钾结晶完全时，可视容器84可以通过杠杆支点(leverfulcrum)88的方式旋转将硫酸钾溶液上清液倒出，本领域技术人员应该理解的是硫酸钾溶液上清液接下来可以用作其他肥料产品的前体。然后硫酸钾固体(结晶)可以从可视容器84中进行收集、干燥例如在旋转干燥器中，随后储存。
现参见图7，其示出了一种可选的实施方式的用于除去烟气中二氧化碳的设备10’。
烟气通过烟道102从发动机100’排出。烟气温度可以根据发动机100’中所使用的用于燃烧的燃料源以及空气-燃料源比值而变化，但是出于说明的目的，从发动机100’排出的烟气温度约为470℃。烟气穿过烟道102可以使烟气冷却至约170℃。烟道102可以设置为与空冷换热器(air-cooledheatexchanger)11流体连通，排布空冷换热器11以将烟气从约170℃冷却至约80℃。设备10’进一步包括与空冷换热器11系列配置的水冷换热器13。烟气从空冷换热器11通过至水冷换热器13，从而通过水冷换热器13的冷却使烟气的温度进一步冷却至约23℃。
随后冷却的烟气穿过管道容器15，与来自氨制冷机21的冷氨混合。来自容器54的顶部空间的氨源通过管道25也可以与冷却的烟气混合。作为冷却烟气与氨中的组分的放热反应的结果，当烟气-氨混合物排出管道容器15时，烟气-氨混合物的温度升至约33℃。
随后烟气-氨混合物可以被引导至气体-液体吸收区18的入口38，其中，烟气-氨混合物与氨化溶液以产生碳酸氢铵溶液的方式接触。所述入口38可以配置为分散烟气-氨混合物的羽流到所述气体-液体吸收区18中。
气体-液体吸收区18包括通过排放口44与第二水平设置的容器42流体连通的第一水平设置的容器40。所述排放口44设置于第一容器40的入口38的相对端。所述第二容器42位于所述第一水平设置的容器40下方且与其平行垂直对齐。排放口44将所述第一容器40的下壁46与所述第二容器42的上壁48相互连接。在这种方式中，第一容器40的下壁46所收集的气体和液体可以流入第二容器42中。
所述第二容器42的下壁50也具有排放口52，且可以选择性的与用于储存氨化溶液和/或碳酸氢铵溶液的一对罐54中一个或另外一个进行流体连通。一对罐54中一个或另外一个的选择可以通过控制阀组件(未显示)实现。排放口52设置于第二容器42的排放口44的相对端
排布所述罐54用来通过管道56、58使氨化溶液分别循环至第一容器40和第二容器42。罐54具有泵60以使氨化溶液在压力下循环至第一容器40和第二容器42。
管道56与沿第一容器40中心纵向轴线设置的喷雾管(未显示)流体连通。管道58与沿第二容器42中心纵向轴线设置的喷雾管(未显示)流体连通。如前所述，喷雾管分别提供有多个隔开的360°喷雾辐板以在第一容器40和第二容器42中分别提供氨化溶液的多个喷雾羽流。
在运行中，冷却的烟气-氨混合物通过入口38进入第一容器40中，并以与一系列氨化溶液喷雾逆流的方向被引导至第一容器40的相对端。烟气与氨化溶液接触并混合，并通过排放口44排放/流动至第二容器42中。典型地，离开第一容器40的气液混合物的温度约为34℃。
然后烟气以与一系列氨化溶液喷雾逆流的方向从第二容器42的一端流向其相对端。烟气与氨化溶液接触并混合，并通过排放口52排放/流动至罐54中。典型地，离开第二容器的气液混合物的温度约为35℃。
虽然排放至罐54的溶液可以含有碳酸氢铵溶液，但是氨化溶液(与碳酸氢铵溶液混合的)通过管道56、58以及第一容器40和第二容器42进行不断地循环直到所述氨化溶液达到相对于二氧化碳的吸收容量。换句话说，罐中的氨化溶液通过管道56、58以及第一容器40和第二容器42循环直到其基本上转化成碳酸氢铵溶液。当所述氨化溶液达到其相对于二氧化碳的吸收容量时，控制阀组件可以选择性地切换到一对罐54中的另一个并继续该过程。氨化溶液相对于二氧化碳的吸收容量可以通过任何合适的能够检测溶液中二氧化碳、碳酸根或碳酸氢根浓度的传感器进行监控。
罐54中的碳酸氢铵溶液的温度可以保持为低于30℃。在图7所示的实施方式中，罐54中的碳酸氢铵溶液可以通过循环所述溶液经过换热器19与制冷剂进行换热而冷却，优选为来自氨制冷机21的氨制冷剂。氨制冷机21可以通过管道23提供氨气至管道容器15。
当氨化溶液达到了其相对于二氧化碳的吸收容量时，来自罐54中的第一个罐的碳酸氢铵溶液随后可以通过管道22被引导至第一反应器20。应当理解的是，当罐54中的第二个罐的氨化溶液达到了其相对于二氧化碳的吸收容量时，同样地碳酸氢铵溶液通过管道22被引导至第一反应器20。
然后已经通过第一容器40和第二容器42而得到的处于罐54顶部空间的CO2耗尽的烟气可以通过管道66排放到大气中。应当理解的是，所述CO2耗尽的烟气可以在排放到大气之前通过洗涤器。
可以使用混合器24将硫酸盐源例如石膏与所述碳酸氢铵溶液在第一反应器20中混合以产生碳酸钙和硫酸铵溶液。碳酸钙-硫酸铵溶液可以通过液体输送泵17输运至分离器如压滤机(未显示)。
从上述描述中可以很明显的得知，与处理烟气的传统技术相比，本发明的方法促进了温室气体(例如二氧化碳)排放的减少。
通过将化肥厂和烟气排放源(如工业电厂)并置，可以建立温室气体碳排放交易体系(emissionstradingscheme，ETS)下的金融交易工具，因此，采用本发明的方法可以很容易地实施。该工具可以是，例如碳排放额度(carboncredit)、碳抵消(carbonoffset)或可再生能源证书(renewableenergycertificate)。通常地，这些工具可以在市场上交易，市场不鼓励温室气体排放通过限量和交易(capandtrade)的方式进行，其中总排放有上限，许可证分配到上限，交易允许让市场发现最便宜的方式以满足任何必要的减排。京都议定书和欧盟ETS均基于这种方式。
如何得到额度的例子可以通过如下方式应用化肥厂而产生。在欧盟ETS下的额度，工业化国家的人们希望得到清洁发展机制(CDM)项目。人们促成在烟气源排放附近建立使用本发明中所述方法的化肥厂。然后额度(或核证减排量(CertifiedEmissionReduction)，其中每个单元相当于减少一吨CO2或其当量)可以发给人们。CERs的发放数量基于检测到的标准线与实际排放的差异。申请人希望与CERs性质相似的抵消或额度对工业化国家中投资低碳排放产生能源的人们很快是可用的，且同样地也会产生这些抵消或额度。
本领域技术人员应当理解的是，如具体实施方式中所描述的那样，在不脱离本发明广泛描述的精神和保护范围时，本发明可以做各种变型和/或修饰。因此，现有的实施方式可以被认为所有方面是说明性的且并不是限制性的。
应理解的是，在澳大利亚或任何其它国家，如果任何现有技术提到了本发明，这样的参考并不构成承认公开物形成了本领域公知常识的一部分。
在本发明前面的描述以及后面的权利要求中，除非文中有要求否则由于表达语言或必要的含义，在本发明多种实施方式中，词语“包括(comprise)”或其变型如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”用于开放性含义，即用于指定特定特征的存在但是并不排除其它进一步的附加特征的存在。

Claims (37)

1.一种除去烟气中二氧化碳的方法，该方法包括：
a)将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；以及，
b)将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括通过将所述碳酸钙与所述硫酸铵溶液分离而回收碳酸盐化合物的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述氨化溶液为氢氧化铵。
4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述氨化溶液中的氨浓度在约5％w/v至约30％w/v范围内。
5.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述氨化溶液的pH值在约9至约11范围内。
6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述氨化溶液的温度为约5℃至约30℃。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述氨化溶液的温度为约10℃至约25℃。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，烟气与氨化溶液的接触包括将烟气和氨化溶液通过气体-液体吸收区。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述氨化溶液以喷雾的形式分散于气体-液体吸收区中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，将喷雾通过喷嘴作为液滴引入到气体-液体吸收区中。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾逆流方向流经气体-液体吸收区。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾顺流方向流经气体-液体吸收区。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，使得所述烟气以相对于氨化溶液喷雾交叉方向流经气体-液体吸收区。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述烟气直接通过所述氨化溶液。
15.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，烟气与氨化溶液接触之前，将所述烟气冷却至低于30℃。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，冷却烟气包括将烟气通过骤冷器进行骤冷。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，冷却烟气包括将烟气通过一个或多个换热器。
18.根据权利要求15-17中任意一项所述的方法，其中，冷却烟气包括将烟气与低温气体混合。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述低温气体为氨气。
20.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括从烟气中除去NOX和SOX，其中，在烟气与氨化溶液接触之前，将所述烟气通过催化转化器混合室使得NOX和SOX转化成NO2、NH3和SO3。
21.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述碳酸盐化合物为碳酸钙。
22.一种除去烟气中二氧化碳的设备，该设备包括：
-配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；以及，
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的反应器；
-所述反应器具有在反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述设备还包括用于将硫酸铵溶液与碳酸盐化合物分离的分离器。
24.根据权利要求22或23所述的设备，其中，所述设备包括用于在气体-液体吸收区中将烟气与氨化溶液接触之前冷却烟气的冷却装置。
25.根据权利要求22-24中任意一项所述的设备，其中，所述冷却装置包括设置于气体-液体吸收区的烟气入口上游的骤冷器。
26.根据权利要求22-25中任意一项所述的设备，其中，所述冷却装置包括设置于气体-液体吸收区的烟气入口上游的换热器。
27.根据权利要求22-26中任意一项所述的设备，其中，所述设备包括用于将NOX和SOX转化成NO2、NH3和SO3的催化转化器混合室，所述催化转化器混合室设置于气体-液体吸收区的烟气入口上游。
28.根据权利要求22-27中任意一项所述的设备，其中，所述气体-液体吸收区包括填充柱。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述填充柱的填料为无规填料或规整填料。
30.根据权利要求22-27中任意一项所述的设备，其中，所述气体-液体吸收区包括喷雾柱。
31.根据权利要求22-27中任意一项所述的设备，其中，气体-液体吸收区包括水平设置的具有第一端和第二端的容器，设置在第一端处或靠近第一端的用于接收烟气的入口，和设置在第二端处或靠近第二端的用于排出碳酸氢铵溶液的出口；以及沿所述容器的中心纵向轴线设置的喷雾管，喷雾管提供有多个隔开的喷雾辐板，被配置为在使用时在所述容器中提供氨化溶液的多个喷雾羽流，其中，所述喷雾管的开放端限定了用于接收氨化溶液的入口。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，用于排出碳酸氢铵溶液的出口与氨化溶液贮存器流体连通，布置为使得气体-液体吸收区产生的碳酸氢铵溶液排放至所述贮存器中并与其中的氨化溶液混合，所述设备还包括将混合的碳酸氢铵/氨化溶液循环至所述喷雾管的开放端的装置。
33.根据权利要求22-32中任意一项所述的设备，其中，所述碳酸盐化合物为碳酸钙。
34.一种由烟气生产肥料的方法，该方法包括：
a)将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液；
b)将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液；
c)从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物；以及
d)在生产肥料产品的过程中利用已分离的硫酸铵溶液。
35.一种由烟气生产肥料的系统，该系统包括：
-配置用于将烟气与氨化溶液接触以产生碳酸氢铵溶液的气体-液体吸收区；
-所述气体-液体吸收区具有在气体-液体吸收区中的接收烟气和氨化溶液的各自的入口，和用于排出碳酸氢铵溶液的出口；
-配置用于将所述碳酸氢铵溶液与硫酸盐源接触以产生碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的第一反应器；
-所述第一反应器具有在第一反应器中的接收碳酸氢铵溶液和硫酸盐源的各自的入口，和用于排出碳酸盐化合物和硫酸铵溶液的出口；
-用于从硫酸铵溶液中分离碳酸盐化合物的分离器；以及，
-配置用于在生产肥料产品的过程中利用硫酸铵溶液的第二反应器。
36.一种建立温室气体碳排放交易体系(ETS)下的金融交易工具的方法，该方法包括利用权利要求1-21中任意一项所限定的除去烟气中二氧化碳的方法的步骤。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，金融工具包括碳排放额度、碳抵消或可再生能源证书中的任意一种。
CN201480055347.4A 2013-10-07 2014-10-07 一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备 Pending CN105611990A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2013903852 2013-10-07
AU2013903852A AU2013903852A0 (en) 2013-10-07 Method and apparatus for removing carbon dioxide from flue gas
PCT/AU2014/000958 WO2015051400A1 (en) 2013-10-07 2014-10-07 Method and apparatus for removing carbon dioxide from flue gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105611990A true CN105611990A (zh) 2016-05-25

Family

ID=52812354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480055347.4A Pending CN105611990A (zh) 2013-10-07 2014-10-07 一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20160206994A1 (zh)
EP (1) EP3038737A4 (zh)
JP (1) JP2016540626A (zh)
KR (1) KR20160079801A (zh)
CN (1) CN105611990A (zh)
AU (1) AU2014334494A1 (zh)
CA (1) CA2926553A1 (zh)
CL (1) CL2016000812A1 (zh)
EA (1) EA201690649A1 (zh)
IL (1) IL244958A0 (zh)
MX (1) MX2016004387A (zh)
WO (1) WO2015051400A1 (zh)
ZA (1) ZA201603045B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116002686A (zh) * 2022-12-30 2023-04-25 无锡贝塔医药科技有限公司 一种用于分离含14c靶料中14c的方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10046272B2 (en) * 2015-10-27 2018-08-14 Marsulex Environmental Technologies, Corp. Process and system for removing sulfur dioxide from flue gas
SG11201805953YA (en) * 2016-01-21 2018-08-30 Squaretail Pty Ltd Method and apparatus for removing carbon dioxide from flue gas
US11779878B2 (en) 2016-12-01 2023-10-10 Enviro Ambient Corporation Carbon dioxide capture device and method
CN108144428A (zh) 2017-03-15 2018-06-12 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种氨法高效脱除气体中硫氧化物和尘的方法及装置
CN107213769B (zh) 2017-05-25 2019-09-20 江苏新世纪江南环保股份有限公司 一种分室加氨的氨法脱硫方法及装置
BR102017013708B1 (pt) 2017-06-14 2020-03-10 Jiangnan Environmental Protection Group Inc. Sistema e método de adição de amônia automáticos para dispositivo de dessulfurização à base de amônia
CN107596870B (zh) * 2017-10-30 2023-07-07 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种海水烟气脱硫吸收塔
KR102162347B1 (ko) * 2018-03-27 2020-10-06 한국조선해양 주식회사 선박
KR20210073186A (ko) * 2019-12-10 2021-06-18 유재수 촉매변환기 활용 탄소배출권 거래 시스템
KR20210073185A (ko) * 2019-12-10 2021-06-18 유재수 공용암호화를 이용한 탄소배출권 거래 시스템
WO2021261691A1 (ko) * 2020-06-24 2021-12-30 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박
KR102231449B1 (ko) * 2020-06-24 2021-03-25 대우조선해양 주식회사 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박
GB2596830B (en) * 2020-07-07 2024-08-21 Ccm Tech Limited Production of a fertiliser comprising contacting ammonia and anaerobic digestate with carbon dioxide, a source of sulfate ion and cellulosic fibres
EP4230849A1 (en) 2020-10-13 2023-08-23 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Device for reducing greenhouse gas emissions of ships and ship comprising same
EP4355461A1 (en) * 2021-06-15 2024-04-24 Carbon Clean Solutions Limited Methods and systems for the removal of impurities in a flue gas
IT202200004001A1 (it) * 2022-03-03 2023-09-03 Milano Politecnico Processo di sequestro di anidride carbonica e relativa trasformazione in prodotti chimici ad alto valore aggiunto
CN116550118B (zh) * 2023-07-09 2023-09-22 浙江百能科技有限公司 活化吸收结晶的一体化分离装置与方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101229475A (zh) * 2007-10-31 2008-07-30 武汉凯迪电力环保有限公司 氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统
CN101972595A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 上海交通大学 镁-氨组合烟气脱硫脱碳及副产物回收的实现方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2656247A (en) * 1949-09-19 1953-10-20 Phillips Petroleum Co Ammonium sulfate and calcium oxide manufacture
JPS5167300A (en) * 1974-12-10 1976-06-10 Kureha Chemical Ind Co Ltd Iosankabutsuo ryusananmoniumutoshitekaishusuruhoho
CA2122352A1 (en) * 1991-10-28 1993-05-13 Roop C. Jain Emergency scrubbing system and method of using same
JP3093744B2 (ja) * 1999-01-22 2000-10-03 日本鋼管株式会社 排煙脱硫装置
WO2006022885A1 (en) * 2004-08-06 2006-03-02 Eig, Inc. Ultra cleaning of combustion gas including the removal of co2
EP2014347A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-14 ALSTOM Technology Ltd Removal of carbon dioxide from flue gas
GB0721488D0 (en) * 2007-11-01 2007-12-12 Alstom Technology Ltd Carbon capture system
NO20092627A1 (no) * 2009-07-10 2011-01-11 Statoil Asa Kanalintegrert behandlingskonsept
GB0922386D0 (en) * 2009-12-22 2010-02-03 Univ Nottingham Improvements in or relating to the capture of carbon dioxide
WO2012109964A1 (zh) * 2011-02-16 2012-08-23 安徽淮化股份有限公司 氨法常压捕集吸收二氧化硫和二氧化碳系统及工艺
CN202427348U (zh) * 2012-01-12 2012-09-12 中钢设备有限公司 脱除烟气中二氧化碳并制备硫酸铵复合肥和轻质碳酸钙的系统
CN202725005U (zh) * 2012-08-07 2013-02-13 成都五环新锐化工有限公司 二氧化碳回收装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101229475A (zh) * 2007-10-31 2008-07-30 武汉凯迪电力环保有限公司 氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统
CN101972595A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 上海交通大学 镁-氨组合烟气脱硫脱碳及副产物回收的实现方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
薛建明等: "《湿法烟气脱硫设计及设备选型手册》", 31 October 2011 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116002686A (zh) * 2022-12-30 2023-04-25 无锡贝塔医药科技有限公司 一种用于分离含14c靶料中14c的方法

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201603045B (en) 2017-07-26
AU2014334494A1 (en) 2016-04-14
KR20160079801A (ko) 2016-07-06
EP3038737A4 (en) 2017-08-23
EP3038737A1 (en) 2016-07-06
WO2015051400A1 (en) 2015-04-16
US20160206994A1 (en) 2016-07-21
IL244958A0 (en) 2016-05-31
CL2016000812A1 (es) 2017-01-20
MX2016004387A (es) 2016-11-14
CA2926553A1 (en) 2015-04-16
JP2016540626A (ja) 2016-12-28
EA201690649A1 (ru) 2016-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105611990A (zh) 一种除去烟气中二氧化碳的方法和设备
CN200998639Y (zh) 浓缩结晶和吸收氧化组合式氨法脱硫塔
CN110201975A (zh) 一种废盐资源化处理处置系统及应用
CN100531867C (zh) 混合溶液联合脱除二氧化硫和氮氧化物方法及其装置
CN110201976A (zh) 一种废盐资源化处理用处理系统及应用
EP0873777B1 (en) Flue gas treating process
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
EP3405275B1 (en) Method and apparatus for removing carbon dioxide from flue gas
CN112984515B (zh) 一种多级雾化喷枪、急冷塔及废盐资源化系统
CN110201514A (zh) 一种废盐资源化处理用尾气处理系统及应用
CN102658016A (zh) 一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法
CN103977689A (zh) 两步加碱再生亚硫酸钠法脱除烟气中二氧化硫装置与方法
CN102658015A (zh) 一种烟气氨法脱硫并副产高纯度固体亚硫酸铵的方法
US20050002852A1 (en) Process and apparatus for scrubbing sulfur dioxide from flue gas and conversion to fertilizer
CN104826470B (zh) 一种处理酸性气体的方法及装置
CN207581563U (zh) 一种新型氨水循环脱硫系统
KR102722459B1 (ko) 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 방법 및 장치
JPS60206489A (ja) 生成淡水後処理方法および装置
CN105642091B (zh) 一种硫氢化钠生产工艺及装置
CN118831405A (zh) 基于低温烟气吸附再生的烟气净化资源再利用系统和方法
JPH0450879B2 (zh)
CN104826469B (zh) 一种酸性气逆流吸收方法和系统
CN101304798B (zh) 官能流体和用于制备该官能流体的方法
BRPI0803495A2 (pt) processo e sistema para eliminar poluentes de gases provenientes da queima de combustìvel contendo enxofre

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160525

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication