FI121216B - Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi - Google Patents

Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI121216B
FI121216B FI20080422A FI20080422A FI121216B FI 121216 B FI121216 B FI 121216B FI 20080422 A FI20080422 A FI 20080422A FI 20080422 A FI20080422 A FI 20080422A FI 121216 B FI121216 B FI 121216B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
neutralization
washing
solution
Prior art date
Application number
FI20080422A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20080422A (fi
FI20080422A0 (fi
Inventor
Matti Nurmia
Original Assignee
Cuycha Innovation Oy
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
Application filed by Cuycha Innovation Oy filed Critical Cuycha Innovation Oy
Publication of FI20080422A0 publication Critical patent/FI20080422A0/fi
Priority to FI20080422A priority Critical patent/FI121216B/fi
Priority to US12/996,081 priority patent/US8795413B2/en
Priority to PL09772624T priority patent/PL2291232T3/pl
Priority to AU2009265576A priority patent/AU2009265576B2/en
Priority to SI200931485A priority patent/SI2291232T1/sl
Priority to EP09772624.4A priority patent/EP2291232B1/en
Priority to ES09772624.4T priority patent/ES2585569T3/es
Priority to PCT/FI2009/050588 priority patent/WO2010000937A1/en
Priority to PT97726244T priority patent/PT2291232T/pt
Priority to HUE09772624A priority patent/HUE029502T2/en
Priority to DK09772624.4T priority patent/DK2291232T3/en
Publication of FI20080422A publication Critical patent/FI20080422A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI121216B publication Critical patent/FI121216B/fi
Priority to HRP20160921TT priority patent/HRP20160921T1/hr

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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • 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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • 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
    • B01D53/14—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 by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • 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
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/24—Magnesium carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/50—Carbon dioxide
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

MENETELMÄ HIILIDIOKSIDIN LIUOTTAMISEKSI SAVU- TAI MUUSTA KAASUSTA JA SAADUN LIUOKSEN HAPPAMUUDEN NEUTRALOIMISEKSI
Keksinnön kohteena on menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi 5 savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen neutraloimiseksi.
Joudumme vielä pitkään tuottamaan valtaosan käyttämästämme energiasta hiilipitoisista polttoaineista. Kun toisaalta paineet hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi kasvavat, huomio on 10 kohdistunut menetelmiin CC^in poistamiseksi savukaasuista ja sen varastoimiseen (1). Tunnetussa tekniikassa CO2 erotetaan savukaasuista tavallisesti MEA- tai muihin emäksisiin liuoksiin ja poistetaan näistä liuoksista kuumentamalla. Nämä prosessit vaativat niin paljon energiaa, että voimaloiden ener-15 giatehokkuus ratkaisevasti huononee. Sekä Tampereen teknillisessä yliopistossa (3) että muualla (4) suoritetuissa tutkimuksissa on ilmennyt, että on edullisempaa siirtyä happipolt-toon, jolloin tuotettu savukaasu on lähes kokonaan C02:a, kuin erottaa ja paineistaa CO2 ilmapolton savukaasusta.
20
Kirjallisuudessa esitetyt C02:n varastointimenetelmät herättävät kysymyksiä niiden luotettavuudesta pitkien ajanjaksojen kuluessa. Esimerkkinä tällaisista ratkaisuista on US 5,304,356, jossa nestemäiseen tilaan saatettu hiilidioksidi 25 johdetaan syvän valtameren pohjalle, jossa vesi on kylmää ja CO2 muodostaa alhaisessa lämpötilassa ja suuressa paineessa pysyviä klatraatteja ja hydraatteja. Kyseisiä rakenteita esiintyy luonnossa syvissä merissä, mutta niiden pysyvyydestä ei ole takeita valtamerien lämmetessä ilmaston lämpenemisen myö-30 tä.
Happipolttoakin käytettäessä erotetun C02:n paineistaminen ja kuljetus ehdotetuille varastointipaikoille vaativat mittavia järjestelyjä ja kuluttaa runsaasti energiaa, jonka tuottaminen 2 lisää varastoitavan CO2 ’· n määrää ja huonontaa prosessin taloudellisuutta .
Näiden epäkohtien takia on kirjallisuudessa ehdotettu C02:n 5 muuntamista karbonaateiksi, joiden varastointiin ei liity olennaisia riskejä. Tämä tapahtuisi mm. serpentiinireaktiossa, jossa oliviinin magnesiumsilikaatti muuntuu veden ja C02:n vaikutuksesta Mg-karbonaatiksi ja serpentiiniksi, Mg3 [Si205 (OH)4] (5). Tämä prosessi vaatii aineosien kuumentamista ja Fe-köyhää 10 oliviinia, jota esiintyy suurissa määrin vain harvoilla alueilla.
Mm. julkaisussa US7,282,189 käsitellään erotetun ja paineistetun C02:n johtamista, usein nesteytettynä, luonnon kalkkikivi-15 tai dolomiittiesiintymiin, jolloin veden, C02:n ja kalkkikiven tai vastaavasti dolomiitin reaktiossa syntyy liukoista kalsium- tai magnesiumbikarbonaattia. Sopivia kalkkikivi- tai dolo-miittiesiintymiä on vain rajallisesti eikä miljoonien tonnien C02 -virtausten johtamista niihin voi pitää luotettavana rat-20 kaisuna.
Julkaisussa WO2008018928 mainitaan "mahdollisuus, että C02 reagoi emäksisen liuoksen kanssa muodostamalla tuotteen, kuten NaHCCb ". Prosessissa vettä käsitellään muodostaen happamen 25 liuoksen ja emäksisen liuoksen. Hapan liuos neutraloidaan sitten ja emäksistä käytetään C02:n talteenottoon. Kuten tunnetussa tekniikassa yleensä, tässäkin ratkaisussa joudutaan käyttämään kemiallisia yhdisteitä samassa mittakaavassa kuin käsiteltävä C02-virtaus.
30
Julkaisussa CN1473762(A) esitetään prosessi alumiinihydroksidn tuottamiseksi mm. alumiinipitoisista mineraaleista käymispro-sessin jätekaasun C02:n avulla.
3
Julkaisussa JP2002035549(A) esitetään prosessi, jossa CO2 liuotetaan polttoprosessin savukaasusta veteen ja saatu liuos neutraloidaan "neutralointiaineen" avulla.
5 Tämän hakemuksen kohteena on keksintö, jossa C02 otetaan talteen kaasuvirtauksesta fysikaalisessa liuotusprosessissa, jossa liuotteena on luonnosta saatu vesivirtaus. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Saadun C02- liuoksen happamuus neutraloidaan luonnosta saa-10 dun soran, hiekan tai murskatun kiviaineksen maasälpämineraa-lien avulla. Tämä prosessi on sama kuin sadeveden C02:n aiheuttama maasälpämineraalien rapautuminen, esim: H+ + HCCV + H20 + KAI Si 30 s (ortoklaasi) = K+ + HC03' + AI(OH)3 + 3 Si02 15
Luonnon rapautumisprosessi vaatii vuosikausia, sillä sadeveden C02-pitoisuus vastaa C02:n osapainetta ilmakehässä, n. 0,0004 bar. Tämän keksinnön prosessissa liuoksen C02-pitoisuus on vähintään 1000 -kertainen ja prosessi on vastaavasti nopeampi.
20
Maasälpämineraalit ortoklaasi ja albiitti, jossa kaliumin sijassa on natrium, ovat mm. Lapin granuliittien päämineraaleja. Eteläisen Suomen rapakivet taas koostuvat pääosin kalimaasälvästä ja plagioklaasista. Näistä mineraaleista koostuva hiekka 25 tai kivimurska pystyy neutraloimaan n. 150 kg C02:a tonnia kohti. Neutraloitu liuos, jossa vetyionit ovat korvautuneet alka-limetalli- tai maa-alkalimetalli-ioneilla, voidaan johtaa mereen tai jokiin lisäämättä vesien happamuutta.
30 Neutraloinnissa maasälpämineraalien alumiini muuntuu bauksii-tiksi, joka on gibbsiitin, Al(OH)3, ja kaoliniitin,
Al2Si205 (OH)4, seos ja joka voidaan hyödyntää, kuten alempana selitetään.
4
Liuotusprosessin vaatiman vesimäärän pitämiseksi kohtuullisena on C02:n osapaine käsiteltävässä savu- tai muussa kaasussa pidettävä riittävän korkeana, käytännössä vähintään 0,4 barissa. Normaalipaineessa oleva savukaasu voidaan paineistaa ahtimel-5 la, joka on edullista varustaa vesi-injektiolla, esim. 5 barin paineeseen. Jos hiilivoimalassa käytetään polttoilman sijassa 40 %:n happirikastetta, niin sen savukaasussa on n. 30 % C02:a. ja C02:n osapaine ahdetussa kaasussa on 1,5 bar. Pestäessä tällaista kaasua +5° vedellä C02:n liukoisuus siihen on 4,5kg ve-10 sitonnia kohti.
Ahtimen tarvitsema teho voidaan tuottaa siirtämällä pesupro-sessiin tulevasta kaasusta lämpöä siitä poistuvaan kaasuun ja paisuttamalla tämä normaalipaineeseen ahtimeen kytketyssä tur-15 biinissa, kuten sovellusesimerkissä 1 selitetään. Tällaisilla ahtimen ja turbiinin yhdistelmillä saavutetaan n. 70 %:n koko-naishyötysuhde (7).
Prosessin veden kulutusta voidaan vähentää kierrättämällä osa 20 neutraloinnissa syntyneestä bikarbonaattiliuoksesta takaisin pesuprosessiin, kuten sovellusesimerkissä 1 selitetään. Pesuja neutralointiprosessit voidaan myös yhdistää tapahtuvaksi samassa, kivimurskaa sisältävässä tilassa, kuten sovellusesimerkissä 2 selitetään.
25
Prosessin veden kulutus on sitä pienempi ja neutralointiprosessi vastaavasti sitä nopeampi, mitä korkeampaa hiilidioksidin osapainetta käytetyn liuoksen C02-pitoisuus vastaa. Käsiteltävän kaasun ollessa likimain puhdasta C02:a se voidaan liu-30 ottaa veteen joko kaasumaisena tai nestemäisenä huomattavan korkeassa paineessa, kuten sovellusesimerkissä 3 selitetään.
Luonnossa tapahtuvan rapautumisen seurauksena Euroopan jokien vedet sisältävät keskimäärin 0,95 mmol bikarbonaatti-ioneja 35 vesikiloa kohti. Valtamerien veden vastaava pitoisuus on kor- 5 keampi, 2,39 inmol/kg (6). Tämäkin arvo on alhainen verrattuna ilmakehän CC>2-pitoisuuteen, joka kasvaa jatkuvasti ollen nyt n. 385 ppm eli 13 mmol ilmakiloa kohti. Ilmakehän CO2 liukenee sadeveteen ja muuntuu rapautumisessa bikarbonaateiksi, jotka 5 virtaavat jokien vesissä meriin ja sitoutuvat merivedestä mm. koralleihin. Tämä prosessi toimii hiilen tehokkaana nieluna (8) . Tämä keksintö tarjoaa luonnonmukaisen ja turvallisen keinon ilmaston muutosta aiheuttavien hiilidioksidipäästöjen siirtämiseksi tähän nieluun.
10 50 %:n käyttöasteella toimiva 1000 MW höyryvoimala tuottaa vuodessa n. 4 milj. t CC>2:a. Tämän määrän neutralointiin tarvitaan vuosittain n. 10 milj. m3 silikaattikiviainesta. Vertauskohdaksi soveltuu Siilinjärven fosfaattiesiintymä, jota louhi-15 taan n. 5 milj . m3 vuodessa (2).
Yhden CC>2-tonnin neutralointiprosessissa syntyy n. 2 tonnia bauksiittia, joka voidaan erottaa kiviaineksesta huuhtomalla. Se on edullista jalostaa alumiinioksidiksi, jonka maailman-20 markkinahinta on n. 400 USD/tonni (9).
Neutralointi voidaan suorittaa avolouhoksessa, jossa murskattu kiviaines peitetään vesikerroksella, joka ylläpitää neutraloinnissa tarvittavaa painetta ja estää CChtn haihtumisen ilma-25 kehään. Syntyvä bauksiitti voidaan huuhtoa pois neutralointi-prosessista ja ottaa talteen esim. saostusaltaissa.
Avolouhoksen ympäristöhaitat voidaan välttää suorittamalla liuotus, neutralointi ja bauksiitin talteenotto maanalaisissa 30 tiloissa, kuten sovellusesimerkissä 2 kuvataan.
Menetelmää kuvataan seuraavassa sovellusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin kuviin.
6
Kuva 1 esittää menetelmän erästä sovellusta, jossa osa prosessista poistuvasta vesivirtauksesta kierrätetään takaisin prosessiin.
5 Kuva 2 esittää menetelmän toista sovellusta, jossa käsi tellään vain osa savukaasuvirtauksesta ja jossa pesu- ja neutralointiprosessit on yhdistetty.
Kuva 3 esittää menetelmän kolmatta sovellusta, jossa 10 prosessikaasuna on lähes puhdas, kaasumainen tai nestey- tetty hiilidioksidi.
Sovellusesimerkki 1 15 Menetelmä on esitetty kaaviollisesti kuvassa 1. Normaalipaineessa oleva savu- tai muu kaasu johdetaan yhteestä 11 lämmön-siirtimeen 21, josta se poistuu vesi-injektiolla varustettuun ahtimeen 22. Siitä virtaus siirtyy esim. 5 barin paineessa pe-sukolonniin 23, johon suihkutetaan kylmää vettä yhteestä 12. 20 Valtaosa hiilidioksidista liukenee vesivirtaukseen ja syntyvä CO2-I1UOS johdetaan hiekkaa, soraa tai kivimurskaa sisältävään neutralointitilaan 24, josta neutraloitunut liuos poistuu yhteestä 13 bauksiitin saostusaltaaseen 25. Osa liuoksesta kierrätetään takaisin pesuprosessiin yhteestä 14 veden kulutuksen 25 vähentämiseksi.
Kolonnin 22 huipusta poistuva savukaasu lämmitetään lämmön-siirtimessä 21 ja johdetaan ahtimeen 22 kytkettyyn savukaasu-turbiiniin 26, josta savukaasu poistuu prosessista. Turbiinin 30 tulovirtaukseen on sijoitettu höyryinjektori 27, jolla yksikkö käynnistetään ja jolla liuotuksen painetasoa voidaan tarvittaessa korottaa. Savukaasun C02-pitoisuudesta ja prosessin lämpötila- ja painesuhteista riippuen turbiinin ja ahtimen yhdistelmä voi tuottaa ylimääräistä mekaanista energiaa, joka voi- 7 daan hyödyntää siihen kytketyllä generaattorilla (ei esitetty) .
Sovellusesimerkki 2 5
Prosessi on esitetty kaaviollisesti kuvassa 2. Normaalipaineessa oleva savukaasu jaetaan kahteen virtaukseen A ja B, joista A paineistetaan esim. 20 bariin. Virtauksen B CC>2:a ei käsitellä, vaan prosessin energian tarve peitetään tämän vir-10 tauksen jätelämmöllä.
Virtaus A johdetaan lämmönsiirtimeen 21A, josta se poistuu ah-timeen 22A. Siitä virtaus siirtyy esim. 5 barin paineessa väli jäähdyttimen 31 kautta ahtimeen 22B ja siitä 20 barin pai-15 neessa pesu- ja neutralointiprosessiin. Virtaus B luovuttaa lämpöä käsiteltyyn A-virtaukseen lämmönsiirtimessä 21B ja poistuu sitten prosessista.
Savukaasun pesu ja saadun liuoksen neutralointi suoritetaan 20 maanpinnan alla niin syvällä, että liuotukseen saapuva vesi paineistuu tarvittavaan paineeseen. Pesu- ja neutralointitilat on yhdistetty kammioksi 28, jonka yläosassa savukaasu virtaa ylöspäin liuotusveden valuessa sitä vastaan kivimurskan läpi. Syntyvä CC^-liuos neutraloituu osittain tässä osassa ja virtaa 25 sitten kammion alaosaan, jossa neutraloituminen jatkuu ja josta liuos siirtyy bauksiitin saostusaltaaseen 29 ja siitä pois prosessista. Kammiosta 28 poistuva savukaasuvirtaus lämmitetään lämmönsiirtimessä 21B, paisutetaan turbiinissa 26B, lämmitetään uudelleen lämmönsiirtimessä 21A ja paisutetaan nor-30 maanpaineeseen turbiinissa 26A, jonka jälkeen virtaus poistuu prosessista.
Sovellusesimerkki 3 8 Tässä esimerkissä käsitellään kaasumaista tai nesteytettyä hiilidioksidia, joka on huomattavan korkeassa, esim. 20-40 barin paineessa. Prosessissa syntyvä CCb-liuos sisältää runsaasti CO2:a ja sen neutralointiprosessi nopeutuu vastaavasti. Proses-5 si on esitetty kaaviollisesti kuvassa 3. Liuotus ja neutralointi tapahtuvat maanalaisessa kammiossa 28. Sen alaosassa A hiilidioksidi liuotetaan veteen, joka sitten virtaa ylöspäin kivimurskalla täytetyn leijukerroksen B läpi ja siitä saostusaltaaseen 29, jossa bauksiitti erottuu.
10 Tämän keksinnön sovellusmahdollisuudet ovat erittäin moninaiset eivätkä ne rajoitu tässä kuvattuihin esimerkkeihin.
Tämä menetelmä tarjoaa tunnettuun tekniikkaan verrattuna seu-15 raavat edut: - CO2 liuotetaan prosessikaasusta veteen käyttämättä kemikaaleja, - CO2-I1UOS neutraloidaan luonnon silikaattimineraaleilla ilman kemikaaleja tai kuumennusta, 20 -neutralointiin ei käytetä karbonaatteja, joten niihin pysyvästi sidottua hiiltä ei mobilisoida, -neutralointiprosessissa syntyy alumiiniyhdisteitä, jotka muodostavat arvokkaan sivutuotteen (9).
25 Kirjallisuusviitteet: 1. Esim. Wikipedia: Carbon Capture and Storage ja siinä olevat viitteet.
2. Tilastotietoja vuoriteollisuudesta 2003. Kauppa- ja teollisuusministeriö .
30 3. Aarikka, Capture of Carbon Dioxide from Power Plants, Tampere U. of Tech. 2001.
4. Singh et al., Energy Conv. and Management 44, 3073-91 (2003) .
9 5. Wikipedia: Carbon dioxide sink ja O'Connor et al, Carbon Dioxide Sequestration, Albany Research Center, U.S.DOE, 1450 Queen Ave. SW, Albany, OR 97321.
6. A. Lerman, L. Wu, J. Geochem. Explor. 88, 427-430. (2006) .
5 7. ABB Turbo Systems Ltd., Bruggerstrasse 71 a, CH-5401 Baden/ Sveitsi .
8.What Controls the Composition of River Water (Chapter 7, Univ. of Washington) www. ocean . Washington .edu/courses/oc4 00/Lecture_Notes/CHPT7.pdf 10 9. Esim. www.crugroup.com

Claims (9)

1. Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen neutraloimiseksi, tunnettu siitä, 5 että sanottu kaasu, jossa hiilidioksidin osapaine on vähintään 0,4 bar, johdetaan pesukolonnissa (23) tai pesu/neutra-lointikammiossa (28) tapahtuvaan liuotusprosessiin, jossa valtaosa hiilidioksidista liuotetaan luonnosta tai osittain alempana kuvatusta neutralointiprosessista saatuun vesivirtauk-io seen, ja saatu hiilidioksidin vesiliuos neutraloidaan johtamalla se alumiinipitoisia maasälpämineraaleja sisältävää ja silikaattipitoista hiekkaa, soraa tai murskattua kiviainesta sisältävään neutralointitilaan (24, 28) , jossa sanotun liuok sen vetyionit korvautuvat alkali- tai maa-alkalimetallien io-15 neilla, ja jolloin hiekan, soran tai kiviaineksen alumiini muuntuu alumiiniyhdisteiksi, jotka voidaan erottaa ja hyödyntää .
2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hii-20 lidioksidin osapaine sanotussa kaasussa pidetään vähintään 0,4 barissa käyttämällä hiilidioksidia tuottavassa prosessissa happea tai hapella rikastettua ilmaa.
3. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hii-25 lidioksidin osapaine sanotussa kaasussa pidetään vähintään 0,4 barissa paineistamalla hiilidioksidia tuottavaan prosessiin tuotu ilma tai muu happipitoinen kaasu ahtimella.
4. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hii-30 lidioksidin osapaine sanotussa kaasussa pidetään vähintään 0,4 barissa paineistamalla sanottu kaasu normaalipainetta korkeampaan paineeseen ahtimella (22).
5. Vaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-35 tä ainakin osa sanotun ahtimen (22) tarvitsemasta energiasta tuotetaan turbiinilla (26), jonka käyttövoimana on sanotusta pesuprosessista (23) poistuva, normaalipainetta korkeammassa paineessa oleva, kuumennettu kaasuvirtaus.
6. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa vaatimuksessa 5 mainitusta kuumennuksesta suoritetaan siirtämällä sanottuun virtaukseen lämpöä sanottuun pesu-prosessiin tulevasta kaasuvirtauksesta lämmönsiirtimessä (21). io
7. Jonkin vaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu pesukolonni (23) ja neutralointitila (24) sijoitetaan maanpinnan alapuolelle niin syvälle, että pesupro-sessiin tuotu vesi paineistuu prosessin vaatimaan paineeseen.
8. Jonkin vaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa sanotusta neutralointiprosessista (24) poistuvasta vesivirtauksesta palautetaan sanottuun pesuprosessiin (23) samalla kun loppuosa sanotusta virtauksesta poistuu prosessista . 20
9. Jonkin vaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu neutralointiprosessi tapahtuu kiviainesmurs-kaa sisältävässä leijukerroksessa, jossa hiilidioksidin vesi-liuos virtaa ylöspäin. 25
FI20080422A 2008-06-30 2008-06-30 Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi FI121216B (fi)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20080422A FI121216B (fi) 2008-06-30 2008-06-30 Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi
ES09772624.4T ES2585569T3 (es) 2008-06-30 2009-06-30 Método para disolver dióxido carbono procedente de gas de combustión u otro gas y para neutralizar la disolución obtenida
PT97726244T PT2291232T (pt) 2008-06-30 2009-06-30 Processo de dissolução do dióxido de carbono a partir de um gás de combustão ou de outros gases e para a neutralizção da solução obtida
AU2009265576A AU2009265576B2 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method for dissolving carbon dioxide from flue or other gas and for neutralizing the solution obtained
SI200931485A SI2291232T1 (sl) 2008-06-30 2009-06-30 Metoda za raztapljanje ogljikovega dioksida iz dimnega ali drugega plina in za nevtraliziranje dobljene raztopine
EP09772624.4A EP2291232B1 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method for dissolving carbon dioxide from flue or other gas and for neutralizing the solution obtained
US12/996,081 US8795413B2 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method for dissolving carbon dioxide from flue or other gas and for neutralizing the solution obtained
PCT/FI2009/050588 WO2010000937A1 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Method for dissolving carbon dioxide from flue or other gas and for neutralizing the solution obtained
PL09772624T PL2291232T3 (pl) 2008-06-30 2009-06-30 Sposób rozpuszczania ditlenku węgla ze spalin lub innego gazu oraz zobojętniania otrzymanego roztworu
HUE09772624A HUE029502T2 (en) 2008-06-30 2009-06-30 A method for dissolving carbon dioxide from flue gas or other gas and neutralizing the resulting solution
DK09772624.4T DK2291232T3 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Process for dissolving carbon dioxide from combustion gas or other gas and for neutralizing the solution obtained
HRP20160921TT HRP20160921T1 (hr) 2008-06-30 2016-07-21 Postupak otapanja ugljikovog dioksida iz dimnog ili drugog plina i neutralizacije dobivene otopine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20080422A FI121216B (fi) 2008-06-30 2008-06-30 Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi
FI20080422 2008-06-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20080422A0 FI20080422A0 (fi) 2008-06-30
FI20080422A FI20080422A (fi) 2009-12-31
FI121216B true FI121216B (fi) 2010-08-31

Family

ID=39589295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20080422A FI121216B (fi) 2008-06-30 2008-06-30 Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8795413B2 (fi)
EP (1) EP2291232B1 (fi)
AU (1) AU2009265576B2 (fi)
DK (1) DK2291232T3 (fi)
ES (1) ES2585569T3 (fi)
FI (1) FI121216B (fi)
HR (1) HRP20160921T1 (fi)
HU (1) HUE029502T2 (fi)
PL (1) PL2291232T3 (fi)
PT (1) PT2291232T (fi)
SI (1) SI2291232T1 (fi)
WO (1) WO2010000937A1 (fi)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514579B1 (de) * 2013-10-22 2015-02-15 Holcim Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie aus feuchten Abgasen
WO2018096217A1 (en) 2016-11-23 2018-05-31 Matti Nurmia Common-medium brayton-rankine cycle process

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435191A (en) * 1983-06-30 1984-03-06 Monsanto Company Process for separating aggressive gases from gas mixtures
NO302863B1 (no) * 1994-03-14 1998-05-04 Inst Energiteknik Fremgangsmåte for å kombinere immobilisering av CO2 med fremstilling av Al2O3 i et produksjonsanlegg
AU5568099A (en) * 1998-08-18 2000-03-14 United States Department Of Energy Method and apparatus for extracting and sequestering carbon dioxide
US20040126293A1 (en) * 2002-10-23 2004-07-01 Geerlings Jacobus Johannes Cornelis Process for removal of carbon dioxide from flue gases
US7282189B2 (en) * 2003-04-09 2007-10-16 Bert Zauderer Production of hydrogen and removal and sequestration of carbon dioxide from coal-fired furnaces and boilers
US7132090B2 (en) * 2003-05-02 2006-11-07 General Motors Corporation Sequestration of carbon dioxide
US7699909B2 (en) * 2004-05-04 2010-04-20 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for extraction of carbon dioxide from air
US20080277319A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-13 Wyrsta Michael D Fine particle carbon dioxide transformation and sequestration
WO2010041950A1 (en) * 2008-09-09 2010-04-15 Institutt For Energiteknikk Method for energy-economical exploitation of aluminium containing rocks and minerals

Also Published As

Publication number Publication date
EP2291232A1 (en) 2011-03-09
EP2291232A4 (en) 2012-07-25
PT2291232T (pt) 2016-08-05
ES2585569T3 (es) 2016-10-06
AU2009265576A1 (en) 2012-11-15
AU2009265576B2 (en) 2015-01-22
HUE029502T2 (en) 2017-03-28
US20110083555A1 (en) 2011-04-14
FI20080422A (fi) 2009-12-31
US8795413B2 (en) 2014-08-05
SI2291232T1 (sl) 2016-10-28
FI20080422A0 (fi) 2008-06-30
WO2010000937A1 (en) 2010-01-07
EP2291232B1 (en) 2016-05-04
DK2291232T3 (en) 2016-08-15
PL2291232T3 (pl) 2017-01-31
HRP20160921T1 (hr) 2016-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2678800C (en) System, apparatus and method for carbon dioxide sequestration
Baciocchi et al. Process design and energy requirements for the capture of carbon dioxide from air
Sipilä et al. Carbon dioxide sequestration by mineral carbonation Literature review update 2005–2007
US11642620B2 (en) Method for syngas separation at hydrogen producing facilities for carbon capture and storage
US20220002153A1 (en) Hydrogen production from hydrocarbons with near zero greenhouse gas emissions
WO2007139392A1 (en) A modified solvay process, and uses thereof for processing co2-containing gas streams and for desalination
EP2763783A1 (en) Process and system for capturing carbon dioxide from a gas stream
WO2010088738A1 (en) System, apparatus and method for carbon dioxide sequestration
US11491439B2 (en) Method for reducing energy and water demands of scrubbing CO2 from CO2-lean waste gases
FI121216B (fi) Menetelmä hiilidioksidin liuottamiseksi savu- tai muusta kaasusta ja saadun liuoksen happamuuden neutralisoimiseksi
Tebbiche et al. Circular Economy and carbon capture, utilization, and storage
WO2022177781A1 (en) Method for reducing energy and water demands of scrubbing co2 from co2-lean waste gases
EP3549660B1 (en) Process for capturing co2 and so2
Pekdemir Integrated capture and conversion
Zevenhoven et al. CO2 mineralisation as a route to energy-efficient CO2 sequestration or materials with market value
Ćwik Advanced carbon capture and storage technologies
WO2024044690A1 (en) Passive and forced synthesis of mg(oh)2 for the purpose of supplying magnesium-based capture of co2
채수천 et al. Mineral Carbonation as a sequestration method of CO₂
Santoprete et al. The significance of industrial uses of CO2 (processes, products and goods) as instrument for the attenuation of the greenhouse effect and for the obtaining of economic values

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121216

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed