CN118203945A - 一种可再生及资源化的烟气脱碳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气中CO2的治理技术领域，尤其涉及一种可再生及资源化的烟气脱碳方法，所述方法包括以下步骤：1)烟气中CO2的吸收：在吸收装置中采用第一碱吸收液对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在2‑6L/m3，烟气温度为20‑70℃，吸收烟气中90％以上CO2气体；2)第一碱吸收液的再生：步骤1)得到的吸收产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱进行沉淀反应并进而输送至澄清池；在澄清池内，生成的CaCO3沉淀沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则作为再生的第一碱吸收液；该再生的第一碱吸收液返回步骤1)进行烟气中CO2的吸收；3)脱碳副产物的资源化。该方法在20‑70℃范围内，对烟气中CO2气体的吸收率可达90％以上。吸收剂再生率可达90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及烟气中CO2的治理技术领域，尤其涉及一种可再生及资源化的烟气脱碳方法。
背景技术
作为最主要的温室气体，CO2减排问题已经上升到世界性层面，以低污染、低能耗、低排放为基本特征的经济发展模式，是实现低碳经济基本要求。烟气脱碳技术的研究对于温室气体的减排具有非常重要的意义。
对于CO2的捕集，目前国内外多采用化学溶液吸收法。化学吸收法是通过吸收剂与CO2发生化学反应生成稳定性较弱的中间产物，然后在特定的条件(如高温、低压)下，来实现CO2气体的解析和吸收剂溶液的再生。应用较广泛的化学吸收剂有单乙醇胺(MEA)、热碱溶液、三乙醇胺(TEA)、二异丙醇胺(ADIP)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)和二甘醇胺等。
利用有机醇胺进行脱碳治理存在以原料价格昂贵、吸收剂稳定性较低、再生能耗高、腐蚀严重、流程相对复杂等问题，因此使其推广应用收到了限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种可再生及资源化的烟气脱碳方法，该方法在20-70℃范围内，对烟气中CO2气体的吸收率可达90％以上，吸收剂再生率可达90％以上，且吸收后的副产物经再生后，可作为烟气治理前端脱硫用脱硫剂或经高温热解后得到新的产品，资源化利用。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种可再生及资源化的烟气脱碳方法，所述方法包括以下步骤：
1)烟气中CO2的吸收：
在吸收装置中采用第一碱吸收液对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在2-6L/m3，烟气温度为20-70℃，吸收烟气中90％以上CO2气体；
2)第一碱吸收液的再生：
步骤1)得到的吸收产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱进行沉淀反应并进而输送至澄清池；在澄清池内，生成的CaCO3沉淀沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则作为再生的第一碱吸收液；该再生的第一碱吸收液返回步骤1)进行烟气中CO2的吸收；
3)脱碳副产物的资源化：
澄清后获得的CaCO3沉淀，用作前端烟气脱硫治理的脱硫剂，或者对CaCO3沉淀进行高温煅烧热解，得到高浓度CO2和纯度高的CaO。
优选地，所述第一碱吸收液的质量浓度为1-20％，第一碱吸收液中的第一碱选自NaOH、KOH和氨水中的一种或至少两种。
优选地，所述吸收装置为喷淋塔、鼓泡塔或填料塔。
优选地，所述吸收产物为对应吸收剂的碳酸盐或碳酸氢盐或两者的混合物。
优选地，所述第二碱为质量百分比浓度5-10％的石灰乳液。
优选地，CaCO3沉淀进行高温煅烧热解的煅烧温度为1000-1300℃。
优选地，步骤3)所得高浓度CO2用作萃取剂、制冷剂或油田注入剂；CaO用于前端脱碳吸收液的再生或用于烟气脱硫。
根据本发明的优选实施方式，一种可再生及资源化的烟气脱碳方法，包括以下步骤：
1)烟气中CO2的吸收：以质量浓度为1-20％的NaOH、KOH、氨水或两种、三种的混合物作为第一碱吸收液，利用吸收装置对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在2-6L/m3，烟气温度为20-70℃，吸收装置可以为喷淋塔、鼓泡塔、填料塔等；吸收反应后得到的中间产物为对应吸收剂的碳酸盐或碳酸氢盐或两者的混合物，对烟气中CO2气体的吸收率可达90％以上；
2)吸收液的再生：将吸收反应得到的中间产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱(一定浓度的石灰乳液)，进行沉淀反应并进而输送至澄清池。在澄清池内，经过澄清，生成的CaCO3沉淀逐渐沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则为置换得到的吸收液成分(即第一碱)，从而实现吸收液的再生。再生的吸收液利用泵重新输送到吸收塔内进行CO2的吸收。所用石灰乳液的浓度为5-10％，沉淀和澄清可单独进行，也可在一个装置内同时实现。吸收剂再生率可达90％以上。
3)脱碳副产物的资源化：澄清后获得的CaCO3沉淀，可直接用作前端烟气脱硫治理的脱硫剂，或者对CaCO3沉淀进行高温煅烧热解，煅烧温度为1000-1300℃，得到高浓度CO2和纯度高的CaO。高浓度CO2可进行资源化利用，用作萃取剂、制冷剂、油田注入剂等；而得到的CaO则可直接用于前端脱碳吸收液的再生或用于烟气脱硫等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1：
以质量浓度为20％的NaOH为第一碱吸收液，利用吸收装置对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在3L/m3，烟气温度为40℃，吸收装置为喷淋塔；吸收反应后得到的中间产物为Na2CO3、NaHCO3或两者的混合物，对烟气中CO2气体的吸收率可达91％。
将吸收反应得到的中间产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱-10％的石灰乳液，进行沉淀反应并进而输送至澄清池。在澄清池内，经过澄清，生成的CaCO3沉淀逐渐沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则为置换得到的NaOH溶液(即第一碱)，从而实现吸收液的再生。再生的吸收液利用泵重新输送到吸收塔内进行CO2的吸收。吸收剂再生率可达95％。
澄清后获得的CaCO3沉淀，直接用作前端烟气脱硫治理的脱硫剂。
实施例2：
以质量浓度为10％的氨水为第一碱吸收液，利用吸收装置对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在4L/m3，烟气温度为25℃，吸收装置为填料塔；吸收反应后得到的中间产物为(NH4)2CO3、NH4HCO3或两者的混合物，对烟气中CO2气体的吸收率可达93％。
将吸收反应得到的中间产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱-8％的石灰乳液，进行沉淀反应并进而输送至澄清池。在澄清池内，经过澄清，生成的CaCO3沉淀逐渐沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则为置换得到的氨水(即第一碱)，从而实现吸收液的再生。再生的吸收液利用泵重新输送到吸收塔内进行CO2的吸收。吸收剂再生率可达93％。
对澄清后获得的CaCO3沉淀，进行高温煅烧热解，煅烧温度为1100℃，得到高浓度CO2和纯度高的CaO。高浓度CO2可进行资源化利用，用作萃取剂、制冷剂、油田注入剂等；而得到的CaO则可直接用于前端脱碳吸收液的再生。
实施例3：
以质量浓度为10％的氨水和质量浓度为10％的NaOH为第一碱吸收液，利用吸收装置对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在5L/m3，烟气温度为35℃，吸收装置为鼓泡塔；吸收反应后得到的中间产物为(NH4)2CO3、NH4HCO3、Na2CO3、NaHCO3的混合物，对烟气中CO2气体的吸收率可达94％。
将吸收反应得到的中间产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱-7％的石灰乳液，进行沉淀反应并进而输送至澄清池。在澄清池内，经过澄清，生成的CaCO3沉淀逐渐沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则为置换得到的原吸收液成分(即第一碱)，从而实现吸收液的再生。再生的吸收液利用泵重新输送到吸收塔内进行CO2的吸收。吸收剂再生率可达93％。
对澄清后获得的CaCO3沉淀，进行高温煅烧热解，煅烧温度为1100℃，得到高浓度CO2和纯度高的CaO。高浓度CO2可进行资源化利用，用作萃取剂、制冷剂、油田注入剂等；而得到的CaO则可直接用于前端脱碳吸收液的再生。
实施例4：
以质量浓度为20％的KOH为第一碱吸收液，利用吸收装置对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在2L/m3，烟气温度为60℃，吸收装置为喷淋塔；吸收反应后得到的中间产物为K2CO3、KHCO3或两者的混合物，对烟气中CO2气体的吸收率可达96％。
将吸收反应得到的中间产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱-10％的石灰乳液，进行沉淀反应并进而输送至澄清池。在澄清池内，经过澄清，生成的CaCO3沉淀逐渐沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则为置换得到的KOH(即第一碱)，从而实现吸收液的再生。再生的吸收液利用泵重新输送到吸收塔内进行CO2的吸收。吸收剂再生率可达96％。
澄清后获得的CaCO3沉淀，直接用作前端烟气脱硫治理的脱硫剂。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种可再生及资源化的烟气脱碳方法，所述方法包括以下步骤：
1)烟气中CO2的吸收：
在吸收装置中采用第一碱吸收液对烟气中的CO2进行吸收，液气比控制在2-6L/m3，烟气温度为20-70℃，吸收烟气中90％以上CO2气体；
2)第一碱吸收液的再生：
步骤1)得到的吸收产物输送到沉淀池，同时缓慢加入第二碱进行沉淀反应并进而输送至澄清池；在澄清池内，生成的CaCO3沉淀沉积在澄清池的底部，而上部的澄清液则作为再生的第一碱吸收液；该再生的第一碱吸收液返回步骤1)进行烟气中CO2的吸收；
3)脱碳副产物的资源化：
澄清后获得的CaCO3沉淀，用作前端烟气脱硫治理的脱硫剂，或者对CaCO3沉淀进行高温煅烧热解，得到CO2和CaO。
2.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，所述第一碱吸收液的质量浓度为1-20％，第一碱吸收液中的第一碱选自NaOH、KOH和氨水中的一种或至少两种。
3.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，所述吸收装置为喷淋塔、鼓泡塔或填料塔。
4.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，所述吸收产物为对应吸收剂的碳酸盐或碳酸氢盐或两者的混合物。
5.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，所述第二碱为质量百分比浓度5-10％的石灰乳液。
6.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，CaCO3沉淀进行高温煅烧热解的煅烧温度为1000-1300℃。
7.根据权利要求1所述的可再生及资源化的烟气脱碳方法，其特征在于，步骤3)所得CO2用作萃取剂、制冷剂或油田注入剂；CaO用于前端脱碳吸收液的再生或用于烟气脱硫。
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