CN116328527A - 二氧化碳回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化碳回收方法，包含以下步骤：(a)将含有二氧化碳的气体及碱性水溶液分别引入捕碳超重力装置以进行气液接触，以得到含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液；及(b)将该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液及强酸水溶液引入产气超重力装置中进行混合，以回收得到二氧化碳气体及含盐水溶液，该含盐水溶液的pH值小于4.5。本发明二氧化碳回收方法不仅可以有效回收气体中的二氧化碳，还能够得到高纯度的二氧化碳。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳回收方法，特别是涉及一种利用碱性水溶液、强酸水溶液及超重力装置来进行的二氧化碳回收方法。
背景技术
现有对于气体中的二氧化碳回收方法普遍是利用醇胺类化合物[例如：单乙醇胺(monoethanolamine,MEA)、N-甲基二乙醇胺(N-methyldiethanolamine,MDEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1-propanol,AMP)]或其混合物作为液体吸收剂，以吸收气体中的二氧化碳，后续再将二氧化碳从液体中分离。
虽然上述现有的回收方法可回收得到纯度大于95％的二氧化碳，但仍面临吸收剂具有腐蚀性、吸收剂可能发生降解或挥发、吸收剂再生条件耗能、对含低浓度二氧化碳气体的吸收速率待提升等问题。此外，分离得到的二氧化碳常需要再经过进一步纯化，才能够达到工业用等级的高纯度(99％以上)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳回收方法，可以克服上述背景技术的缺点。
本发明所述的二氧化碳回收方法包含以下步骤：
(a)将含有二氧化碳的气体及碱性水溶液分别引入捕碳超重力装置以进行气液接触，以得到含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液；及
(b)将该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液及强酸水溶液引入产气超重力装置中进行混合，以回收得到二氧化碳气体及含盐水溶液，该含盐水溶液的pH值小于4.5。
以下将就本发明内容进行详细说明：
优选地，本发明所述的二氧化碳回收方法还包含步骤(c)：在该步骤(a)之后，回收进行该气液接触后的碱液，再循环导入该捕碳超重力装置以与该含有二氧化碳的气体进行该气液接触。
优选地，本发明所述的二氧化碳回收方法还包含步骤(d)：在该步骤(b)之后，将该含盐水溶液进行电解，以再生得到该碱性水溶液及该强酸水溶液。更优选地，在该步骤(d)中，该含盐水溶液的盐浓度为1-15wt％。
优选地，在该步骤(a)中，该碱性水溶液是选自于氢氧化钠水溶液、氢氧化钙水溶液或氨水。
优选地，在该步骤(a)中，该碱性水溶液的pH值为10.5以上。
优选地，在该步骤(b)中，该强酸水溶液是选自于硫酸水溶液或氯化氢水溶液。
优选地，在该步骤(b)中，该含盐水溶液的pH值为1.0-3.0。
优选地，在该步骤(a)中，在该捕碳超重力装置中，该含有二氧化碳的气体的二氧化碳含量为0.1％-50.0％。
优选地，在该步骤(a)中，在该捕碳超重力装置中，该含有二氧化碳的气体与该碱性水溶液的体积流量比为20：1-1000：1。
优选地，在该步骤(a)中，该捕碳超重力装置的超重力因子(high gravityfactor)范围为10-350。
本发明的有益效果在于：本发明二氧化碳回收方法不仅可以有效回收气体中的二氧化碳，还能够得到高纯度的二氧化碳。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明二氧化碳回收方法的实施例的流程图。
具体实施方式
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
[实施例]
参阅图1，本发明二氧化碳回收方法的实施例的具体步骤如下：
(a)将含有二氧化碳的气体及碱性水溶液分别引入捕碳超重力装置以进行气液接触，以得到含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液。在本发明的具体实施例中，该捕碳超重力装置包括捕碳旋转填充床，该捕碳旋转填充床的转速为300-1800rpm。在本发明的具体实施例中，该碱性水溶液的pH值为11.25-13.05。
(c)在该步骤(a)之后，回收进行该气液接触后的碱液，再循环导入该捕碳超重力装置以与该含有二氧化碳的气体进行该气液接触。
(b)将该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液及强酸水溶液引入产气超重力装置中进行混合，以回收得到二氧化碳气体及含盐水溶液。在本发明的具体实施例中，该产气超重力装置包括产气旋转填充床，该产气旋转填充床的转速为300rpm或900rpm。
(d)在该步骤(b)之后，将该含盐水溶液进行电解，以再生得到该碱性水溶液及该强酸水溶液。在本发明的具体实施例中，该含盐水溶液的盐浓度为3-12wt％，该含盐水溶液是通过双极膜(bipolar membrane)进行电解，以再生得到该碱性水溶液及该强酸水溶液。
＜实施例1-5及比较例1-5＞
在实施例1-5及比较例1-5中，引入该捕碳超重力装置的含有二氧化碳的气体的二氧化碳含量、该碱性水溶液的种类、该碱性水溶液的pH值、引入该捕碳超重力装置的气体与该碱性水溶液的体积流量比(QG：QL)、该捕碳超重力装置的超重力因子(β)、所得到该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液的盐浓度分别如下表1所示。
在实施例1-5及比较例1-5中，二氧化碳与碱性水溶液是分别进行如下所示的化学反应：
实施例1-2及比较例1-2：
CO2+2NaOH→Na2CO3+H2O
CO2+NaOH→NaHCO3
实施例3及比较例3：
CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O
2CO2+Ca(OH)2→Ca(HCO3)2
实施例4-5及比较例4-5：
CO2+2NH3+H2O→(NH4)2CO3
CO2+NH3+H2O→NH4HCO3
表1
在实施例1-5及比较例1-5中，引入该产气超重力装置的强酸水溶液的种类、所得到该二氧化碳气体的纯度(排除气体中水蒸气)及对应该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液的解吸度(desorption degree)、该含盐水溶液的pH值及盐浓度分别如下表2所示。其中，二氧化碳解吸度(％)是由下式计算而得：
在上式中，n0表示该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液的CO3 2－及HCO3 －总摩尔数，n表示该含盐水溶液的CO3 2－及HCO3 －总摩尔数。
在实施例1-5及比较例1-5中，含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液与强酸水溶液是分别进行如下所示的化学反应：
实施例1及比较例1：
Na2CO3+2H2SO4→2NaHSO4+CO2+H2O
Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+CO2+H2O
NaHCO3+H2SO4→NaHSO4+CO2+H2O
2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+2CO2+2H2O
实施例2及比较例2：
Na2CO3+2HCl→2NaCl+CO2+H2O
NaHCO3+HCl→NaCl+CO2+H2O
实施例3及比较例3：
CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2+H2O
Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2+2CO2+2H2O
实施例4及比较例4：
(NH4)2CO3+2H2SO4→2(NH4)HSO4+CO2+H2O
NH4HCO3+H2SO4→(NH4)HSO4+CO2+H2O
实施例5及比较例5：
(NH4)2CO3+2HCl→2NH4Cl+CO2+H2O
NH4HCO3+HCl→NH4Cl+CO2+H2O
表2
由表2可以看出，实施例1-5的二氧化碳回收方法的二氧化碳解吸度皆在93.3％以上，明显高于比较例1-5，显示实施例1-5的二氧化碳回收方法能够有效回收气体中的二氧化碳。
可选择地，可以串接多个捕碳超重力装置，使该碱性废水依序在各个捕碳超重力装置中进行气液接触。此外，该含有二氧化碳的气体可以独立地分别引入各个捕碳超重力装置中。可选择地，该含有二氧化碳的气体可依序引入多个串接的捕碳超重力装置，并通过顺流(co-current)或通过逆流(counter-current)的方式与该碱性废水进行气液接触。
综上所述，本发明二氧化碳回收方法不仅可以有效回收气体中的二氧化碳，还能够得到高纯度的二氧化碳，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
Claims (11)
1.一种二氧化碳回收方法，其特征在于：该二氧化碳回收方法包含以下步骤：
(a)将含有二氧化碳的气体及碱性水溶液分别引入捕碳超重力装置以进行气液接触，以得到含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液；及
(b)将该含有碳酸盐及碳酸氢盐的碱液及强酸水溶液引入产气超重力装置中进行混合，以回收得到二氧化碳气体及含盐水溶液，该含盐水溶液的pH值小于4.5。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：该二氧化碳回收方法还包含步骤(c)：
(c)在该步骤(a)之后，回收进行该气液接触后的碱液，再循环导入该捕碳超重力装置以与该含有二氧化碳的气体进行该气液接触。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：该二氧化碳回收方法还包含步骤(d)：
(d)在该步骤(b)之后，将该含盐水溶液进行电解，以再生得到该碱性水溶液及该强酸水溶液。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(d)中，该含盐水溶液的盐浓度为1-15wt％。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(a)中，该碱性水溶液是选自于氢氧化钠水溶液、氢氧化钙水溶液或氨水。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(a)中，该碱性水溶液的pH值为10.5以上。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(b)中，该强酸水溶液是选自于硫酸水溶液或氯化氢水溶液。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(b)中，该含盐水溶液的pH值为1.0-3.0。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(a)中，在该捕碳超重力装置中，该含有二氧化碳的气体的二氧化碳含量为0.1％-50.0％。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(a)中，在该捕碳超重力装置中，该含有二氧化碳的气体与该碱性水溶液的体积流量比为20：1-1000：1。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳回收方法，其特征在于：在该步骤(a)中，该捕碳超重力装置的超重力因子范围为10-350。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |