TWI568488B - 二氧化碳廢氣處理方法 - Google Patents

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二氧化碳廢氣處理方法
本發明是有關於一種二氧化碳廢氣處理方法，特別是有關於一種可將二氧化碳有效地轉換為固態碳酸氨鹽以作為氮肥且不造成多餘廢棄物的二氧化碳廢氣處理方法。
隨著時代的演進，人類一直仰賴化石燃料提供能源以供給生活所需或工業需求，其中所排放的溫室氣體(如二氧化碳)已使溫室效應日趨嚴重，伴隨而來的氣候變化亦成為全球需面對的環境問題。因此，除了確實推動能源節約、發展低碳能源及降低二氧化碳排放量之外，如何有效地處理或回收二氧化碳已成為目前研究的主要方向。
一般來說，二氧化碳的主要回收技術可分為物理處理法及化學處理法，其中，物理性方法(例如物理吸收、物理吸附、低溫冷凝及薄膜分離等)必須耗費較多的能源，在實務上需大規模回收二氧化碳時並不理想。因此工業上最常被使用的方法為化學吸收法，其是將吸收劑與二氧化碳發生化學反應來達到回收二氧化碳並利用其逆反應進行吸收劑再生。然而，化學吸收法中所使用的溶劑有可能與其他氣體發生不可逆的化學反應，影響吸收劑的再生能力， 且吸收劑多為鹼性溶劑，會對相關設備及管線產生腐蝕作用，再者，亦可能增加額外的化學廢棄物。綜上所述，有需要提供其他有效回收二氧化碳的技術。
本發明提供一種二氧化碳廢氣處理方法，其可將二氧化碳有效地轉換為固態碳酸氨鹽，並且處理過程中所產生的水及氨氣皆可循環回收利用，不會產生浪費或製造多餘的廢棄物，可大幅提高回收效率及達到節能功效。
本發明之一實施例提供一種二氧化碳廢氣處理方法，其包含：使用氨氣產生裝置以產生氨氣；混合氨氣與二氧化碳廢氣以形成混合氣體；將混合氣體通入廢氣處理裝置，其中廢氣處理裝置包含第一洗滌塔、進氣口、第一循環進水口、第一循環出水口、第一排出口及第二排出口，其中氨氣產生裝置係與進氣口前端連接，使由進氣口通入的二氧化碳廢氣在進入第一洗滌塔之前與氨氣混合以形成混和氣體，混和氣體經由進氣口進入第一洗滌塔以與由第一循環進水口進入之水相互混和以形成固態碳酸氨鹽及液態氨，其中固態碳酸氨鹽及液態氨分別地由第一排出口及第二排出口排出；以及將液態氨通入廢水處理裝置，廢水處理裝置包含第二洗滌塔、進水口、第二循環進水口、第二循環排水口、及第三排出口，其中由第二排出口排出之液態氨經由進水口進入第二洗滌塔以與由第二循環進水口進入之水相互混和以形成氨氣，其中氨氣是由第三排出口排出。
較佳地，氨氣產生裝置可更包含：液氨槽，用於以儲存及供應液態氨；以及氣化器，用於將由液氨槽所供應的液態氨氣化以產生氨氣。
較佳地，將混和氣體通入廢氣處理裝置後，更包含冷卻步驟用以冷卻與水混和之混和氣體，廢氣處理裝置可更包含冷卻循環裝置，用以冷卻與水混和之混和氣體而產生固態碳酸氨鹽及水。
較佳地，更包含第一水回收步驟用以將由冷卻循環裝置所產生的水透過循環進水口而回收至第一洗滌塔。
較佳地，將液態氨通入廢水處理裝置後，更包含加熱步驟用以加熱與水相互混和的液態氨，廢水處理裝置可更包含加熱裝置，用以加熱與水相互混和的液態氨而產生氨氣及水。
較佳地，更包含第二水回收步驟用以將經由加熱裝置所產生之水透過循環進水口而回收至第二洗滌塔。
較佳地，更包含氨氣回收步驟，用以將加熱裝置所產生之氨氣回收至進氣口以與二氧化碳廢氣結合而形成混和氣體。
較佳地，固態碳酸氨鹽可包含碳酸氫氨。
以下將藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
100‧‧‧廢氣處理裝置
101‧‧‧第一洗滌塔
102‧‧‧冷卻過濾裝置
200‧‧‧廢水處理裝置
201‧‧‧第二洗滌塔
202‧‧‧加熱裝置
300‧‧‧氨氣產生裝置
301‧‧‧氣化器
302‧‧‧液氨槽
G1‧‧‧二氧化碳廢氣
G2、G3‧‧‧氨氣
P1‧‧‧固態碳酸氨鹽
L1、L2‧‧‧水
I1‧‧‧進氣口
I2‧‧‧進水口
R1‧‧‧第一排出口
R2‧‧‧第二排出口
R3‧‧‧第三排出口
CIP1‧‧‧第一循環進水口
COP1‧‧‧第一循環出水口
CIP2‧‧‧第二循環進水口
COP2‧‧‧第二循環出水口
圖1為根據本發明實施例之二氧化碳廢氣處理方法之方塊示意圖。
本發明將藉由下述之較佳實施例及其配合之圖式，作進一步之詳細說明。需注意的是，以下各實施例所揭示者，係為便於解釋本案技術特徵，並非用以限制其可實施之態樣。
請參閱圖1，根據本發明實施例之二氧化碳廢氣處理方法包含下列步驟：首先，使用氨氣產生裝置300以產生氨氣G2，其中，氨氣產生裝置300可包含液氨槽302及氣化器301，液氨槽302可用於儲存並供應液態氨，而氣化器301是用於將由液氨槽所供應的液態氨氣化以產生氨氣G2。
接著，混合氨氣G2與二氧化碳廢氣G1以形成混合氣體，並將混合氣體導入廢氣處理裝置100，其中，廢氣處理裝置100上配置有第一洗滌塔101、進氣口I1、循環進水口CIP、循環出水口COP、第一排出口R1及第二排出口R2，其中氨氣產生裝置300可與廢棄處理裝置100之進器口I1前端連接，使得由進器口I1通入的二氧化碳廢氣G1在進入第一洗滌塔101之前與氨氣G2混和以形成混和氣體，混和氣體經由進器口I1進入第一洗滌塔101以與經由第一循環進水口CIP1進入的水L1相互混和以形成固態碳酸氨鹽P1及液態氨，固態碳酸氨鹽P1及液態氨可分別地由第一排出口R1及第二排出口R2排出。於此，固態碳酸氨鹽可包含碳酸氫氨，其可作為氮肥的原料因而可回收用於農業用途。
其中，將混合氣體通入廢氣處理裝置100後，更包含冷確步驟用以冷卻與水混合的混合氣體，其中，廢氣處理裝置100更包含冷卻循環裝置102用以冷卻與水混和之混和氣體而產生固態碳酸氨鹽P1及水L1。本發明所請之二氧化碳廢氣處理方法更包含第一水回收步驟，以用於將由冷卻循環裝置102所產生的水透過第一循環進水口CIP1而回收至第一洗滌塔101。藉由這樣的設置，可 將過濾出的水再次回收利用，而不需要額外的洗滌水源，可達到節省能源及成本的功效。
接著，將廢氣處理裝置100所產生的液態氨通入廢水處理裝置200中，廢水處理裝置200包含第二洗滌塔201、進水口I2、循環進水口CIP、循環出水口COP、及第三排出口R3。其中，由廢氣處理裝置101之第二排出口R2所排出的液態氨可經由廢水處理裝置200之進水口I2進入第二洗滌塔201中，以與經由第二循環進水口CIP2進入之水相互混和以形成氨氣，並且氨氣可由第三排出口R3排出。
其中，將液態氨通入廢水處理裝置後，本發明所請之二氧化碳廢氣處理方法更包含加熱步驟以用於加熱與水混合的液態氮。廢水處理裝置200可更包含加熱裝置202，其中，在第二洗滌塔201中與水混和的液態氨可透過加熱裝置202的處理而產生氨氣G3及水L2。於此，本發明所請之二氧化碳廢氣處理方法更包含第二水回收步驟，其是將加熱裝置202所產生的水L2經由第二循環出水口COP2排出，進而透過第二循環進水口CIP而回收至第二洗滌塔201。本發明所請之二氧化碳廢氣處理方法更包含氨氣回收步驟，其是將加熱裝置202所產生的氨氣G3回收至進氣口I1以與二氧化碳廢氣G1結合而形成混和氣體。藉由上述配置，可將過濾出的水及氨氣再次回收利用，不僅不會造成能源、材料的浪費，更不會產生額外的化學廢棄物，可大幅提升節能功效。
綜上所述，本發明所提供之二氧化碳廢氣處理方法是直接使用氨氣及水而將二氧化碳廢氣有效地轉換為固態碳酸氨鹽，其可作為氮肥的原料使用，另外一方面，處理過程中所產生的液態氨、氨氣及水亦可回收再循環利用，不會造成浪費或額外的廢棄物產生，相較於傳統需添加額外的化學物質以與二 氧化碳反應的化學處理法，本發明之二氧化碳廢氣處理方法可達到更加環保且節約能源之功效。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
100‧‧‧廢氣處理裝置
101‧‧‧第一洗滌塔
102‧‧‧冷卻過濾裝置
200‧‧‧廢水處理裝置
201‧‧‧第二洗滌塔
202‧‧‧加熱裝置
300‧‧‧氨氣產生裝置
301‧‧‧氣化器
302‧‧‧液氨槽
G1‧‧‧二氧化碳廢氣
G2、G3‧‧‧氨氣
P1‧‧‧固態碳酸氨鹽
L1、L2‧‧‧水
I1‧‧‧進氣口
I2‧‧‧進水口
R1‧‧‧第一排出口
R2‧‧‧第二排出口
R3‧‧‧第三排出口
CIP1‧‧‧第一循環進水口
COP1‧‧‧第一循環出水口
CIP2‧‧‧第二循環進水口
COP2‧‧‧第二循環出水口

Claims (8)

  1. 一種二氧化碳廢氣處理方法，其包含下列步驟：使用一氨氣產生裝置產生氨氣；混和該氨氣與該二氧化碳廢氣以形成一混和氣體；將該混和氣體通入一廢氣處理裝置，其中該廢氣處理裝置包含一第一洗滌塔、一進氣口、一第一循環進水口、一第一循環出水口、一第一排出口及一第二排出口，其中該氨氣產生裝置係與該進氣口前端連接，使由該進氣口通入的該二氧化碳廢氣在進入該第一洗滌塔之前與該氨氣混合以形成該混和氣體，該混和氣體經由該進氣口進入該第一洗滌塔以與由該第一循環進水口進入之水相互混和以形成一固態碳酸氨鹽及一液態氨，其中該固態碳酸氨鹽及該液態氨分別地由該第一排出口及該第二排出口排出；以及將該液態氨通入一廢水處理裝置，該廢水處理裝置包含一第二洗滌塔、一進水口、一第二循環進水口、一第二循環排水口、及一第三排出口，其中由該第二排出口排出之該液態氨經由該進水口進入該第二洗滌塔以與由該第二循環進水口進入之水相互混和以形成氨氣，其中氨氣是由該第三排出口排出。
  2. 如請求項1所述之二氧化碳廢氣處理方法，其中該氨氣產生裝置更包含：一液氨槽，用於以儲存及供應液態氨；以及一氣化器，用於將由該液氨槽所供應的該液態氨氣化以產生該氨氣。
  3. 如請求項1所述之二氧化碳廢氣處理方法，其中將該混和氣體通入該廢氣處理裝置後，更包含一冷卻步驟用以冷卻與水混和之該混和氣體， 其中該廢氣處理裝置包含一冷卻循環裝置用以冷卻與水混和之該混和氣體以產生該固態碳酸氨鹽及水。
  4. 如請求項3所述之二氧化碳廢氣處理方法，更包含一第一水回收步驟用以將由該冷卻循環裝置所產生的水透過該第一循環進水口而回收至該第一洗滌塔。
  5. 如請求項1所述之二氧化碳廢氣處理方法，其中將該液態氨通入該廢水處理裝置後，更包含一加熱步驟用以加熱與水相互混和的該液態氨，該廢水處理裝置包含一加熱裝置用以加熱與水相互混和的該液態氨以產生該氨氣及水。
  6. 如請求項5所述之二氧化碳廢氣處理方法，更包含一第二水回收步驟用以將經由該加熱裝置所產生之水透過該第二循環進水口而回收至該第二洗滌塔。
  7. 如請求項5所述之二氧化碳廢氣處理方法，更包含一氨氣回收步驟，用以將該加熱裝置所產生之該氨氣回收至該進氣口以與該二氧化碳廢氣結合而形成該混和氣體。
  8. 如請求項1所述之二氧化碳廢氣處理方法，其中該固態碳酸氨鹽包含碳酸氫氨。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101318651A (zh) * 2007-06-04 2008-12-10 Posco公司 利用氨水从烟道气中回收二氧化碳的设备和方法
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