用于二氧化碳隔离的体系、装置和方法

专利名称：用于二氧化碳隔离的体系、装置和方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于二氧化碳隔离的体系、装置和方法，且更 特别地，但并不仅仅涉及用于来自发电厂烟道气的二氧化碳的捕获和 隔离的体系和方法。
背景技术：
越来越关注降低二氧化碳向大气排放以协助最小化全球变暖效
应。二氧化碳汇集点(sinks)自然地存在，主要的自然发生的汇集点 为海洋。植物也是二氧化碳汇集点的有效形式，并利用光合成以通过 将二氧化碳掺入生物质来从大气中去除碳。然而，这些自然发生的汇
集点不能有效地跟上如今渴求电力的趋势中产生的大量二氧化碳。
有害二氧化碳气体的主要来源为大型火力发电厂，当由黑煤供以 燃料时，它们产生每兆瓦时(MWh)电力则通常平均输出大约0.8至1 吨气体。例如， 一年中产生2000万MWh电力的如在澳大利亚新南威 尔士的猎人谷(Hunter Valley)中的2,640 MW Bayswater的大型发电 厂也将输出1800万吨的二氧化碳。如果有能够捕获并长久隔离至少一 些由这种发电厂放出的二氧化碳的体系和方法，则将是有利的。如果 提供用于独立检査气体配置的体系和方法，也将是有利的。

发明内容
本发明的第一方面提供一种二氧化碳隔离方法，该方法包括如下
步骤
(0在第一阶段中，将金属硅酸盐岩石的桨料与氨混合以制备氨/
水/金属硅酸盐浆料；
(ii) 在第二阶段中，用得自(i)的溶液洗涤含有二氧化碳的气流，
由此将二氧化碳吸收进入反应性浆料；以及
(iii) 在第三阶段中，将得自(ii)的反应性浆料通过反应器，控制该反应器以促进二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并制备金属碳酸。
应注意术语"含有二氧化碳的气流"不意指仅含有二氧化碳的流， 其可含有其他废气。
在步骤(i)的具体实施方案中，将加压液氨以如下方式装入金属 硅酸盐浆料液氨部分闪蒸为蒸汽以制备氨/金属硅酸盐浆料。
步骤(ii)的具体实施方案可包含将含有二氧化碳的气流暴露于浆 料的喷雾。
步骤(iii)的具体实施方案可包含升高反应器的压力和温度的至少 一个以提高二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应。
在一个具体实施方案中，所述反应器为管线。该管线优选包含多
个流路(flowpaths)。在一个具体实施方案中，反应沿流路之一的长度
发生。另一流路可用来将金属硅酸盐浆料供应至第一阶段。
在一个具体实施方案中，所述方法包含在管线之前和/或之后在反 应性浆料与金属硅酸盐桨料之间交换压力和热量的至少一个的进一步 的步骤。
在一个具体实施方案中，所述反应器为位于地下使用(use imdergroimd)的室。优选地，所述室位于的深度可提供足以提高二氧 化碳与金属硅酸盐之间的反应的压力。在一个具体实施方案中，所述 深度足以仅仅通过静压头而提供足够的压力。
在一个具体实施方案中，所述方法也可包含回收得自反应阶段(iii) 的氨并将其再循环至第一阶段的步骤。在一个具体实施方案中，在进 行回收氨的步骤之前将碱加入最终产物。所述碱可为通过过滤或清洗 含有二氧化碳的烟道气流而获得的发电厂粉煤灰或粉碎底灰。氨可作
为液体和气体回收，液体被部分转化至蒸汽以用于再循环至第一阶段， 且气体在供应至第一阶段之前被抽提、浓缩并与金属硅酸盐混合。
在一个具体实施方案中，回收氨的步骤在回收容器中完成，该回 收容器被加压以促进在环境温度下液体形式的氨的回收。在一个具体 实施方案中，在用的所述回收容器位于的深度足以获得回收液体形式 的氨的压力。在一个具体实施方案中，所述深度足以仅仅通过静压头 而提供足够的压力。在一个具体实施方案中，所述方法包含研磨金属硅酸盐岩石以制
备金属硅酸盐浆料的进一步的步骤。所述金属硅酸盐浆料可包含30至 60重量％的细磨固体。在一个具体实施方案中，所述金属硅酸盐为富 镁硅酸盐矿物。该富镁硅酸盐可由富蛇纹石和/或富橄榄石和/或富辉石 的矿物组成。
根据第二方面，本发明提供了一种用于隔离来自气流的二氧化碳
的体系，该体系包含
(a) 用于从气流去除二氧化碳并将其吸收进入氨化浆料的第一装 置，所述氨化浆料含有分散其中的金属硅酸盐；以及
(b) 用于接收得自(a)的桨料的反应器，控制该反应器以促进 二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并制得金属碳酸盐。
在一个具体实施方案中，所述第一装置包含氨吸收冷冻器，配置 该冷冻器从而(a)冷冻金属硅酸盐浆料和(b)将冷冻桨料与氨混合 以制备氨化桨料。在一个具体实施方案中，在步骤(b)之前进行步骤 (a)。
所述反应器可包含如第一方面所述的管线。在可选择的具体实施 方案中，所述反应器可包含如第一方面所述的室。所述金属硅酸盐可 包含如第一方面所述的富镁硅酸盐。在一个具体实施方案中，所述体 系包含配备用于回收包含于金属碳酸盐产物中的氨的回收容器。
根据本发明的第三方面，在管线中，提供带有金属硅酸盐浆料的 第一流路，所述金属硅酸盐浆料由第一装置在碳隔离方法中使用；以 及带有来自第一装置的反应性浆料并包含吸收于氨/水/金属硅酸盐浆 料中的二氧化碳的第二流路，其中控制所述第二流路以促进二氧化碳 与金属硅酸盐反应并制得金属碳酸盐。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于引起包含吸收于氨/水/ 金属硅酸盐浆料中的二氧化碳的桨料反应以制得金属碳酸盐的方法， 该方法包含如下步骤将室置于地下的深度，该深度足以提供提高二
氧化碳与金属硅酸盐之间的反应以制得金属碳酸盐的室中的压力；以 及将浆料提供至室中足够的时间以使其能够反应。
在一个具体实施方案中，提供至室中的浆料为在如第一方面所述 的方法中生成的反应性浆料。在一个具体实施方案中，所述深度足以仅仅通过静压头而提供足够的压力。
在一个具体实施方案中，所述方法包含与提供至室中的浆料交换 来自室的产物的热量的进一步的步骤。在一个具体实施方案中，在一 个或多个热交换器单元中交换热量，所述热交换器单元安排在室产物
和浆料的相邻流路内或相邻流路处(heat exchanger units arranged in or at adjacent flow paths of the chamber product and the slurry)。
根据第五方面，提供了一种使用根据第二方面所述的碳隔离体系 的发电厂，配置所述体系以隔离得自由发电厂排放的烟道气的二氧化 碳。
根据第六方面，在其中金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以制备用 于二氧化碳隔离方法中的氨/水/金属硅酸盐浆料的氨吸收方法中，提供
如下步骤(i)在将氨通至吸收方法之前，使得加压液体形式的氨在蒸 发器阶段中膨胀以提供在该阶段中的冷却效果；以及(ii)在将水/金属
硅酸盐浆料与氨在氨吸收器方法中混合之前，将水/金属硅酸盐浆料通 过蒸发器阶段以冷却所述水/金属硅酸盐浆料。
在一个具体实施方案中，所述方法包含将氨化浆料提供至洗涤阶 段的进一步的步骤，其中用冷冻的氨/水/金属硅酸盐浆料洗涤含有二氧 化碳的气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性桨料。
在一个具体实施方案中，所述方法包含在再循环之前，将待再循 环的反应性浆料经由蒸发器阶段通过洗涤室的进一步的步骤。所述蒸 发器阶段可在蒸发器室中完成。所述洗涤阶段可在如第二方面所述的 第一装置中完成。
根据本发明的第七方面，提供了一种配置用于完成如第六方面所 述的方法的氨吸收室。
根据本发明的第八方面，提供了一种从金属硅酸盐抽提目标金属 的方法，该方法包含将金属硅酸盐与包含氨和铵盐的溶液混合的步骤， 由此氨与金属硅酸盐反应以使得目标金属溶于溶液。
在一个具体实施方案中，所述方法包含在将金属硅酸盐与溶液混 合之前研磨金属硅酸盐并使其进入浆料的进一步的步骤。
在一个具体实施方案中，所述混合在氨吸收室中进行。
在一个具体实施方案中，所述金属硅酸盐为富镁硅酸盐。在一个具体实施方案中，所述富镁硅酸盐为蛇纹石和/或橄榄石和/ 或辉石硅酸盐金属。
在一个具体实施方案中，溶液中的铵包含碳酸铵。
在一个具体实施方案中，目标金属溶于溶液，然后作为金属碳酸 盐沉淀以被移出而回收。
在一个具体实施方案中，所述目标金属为镁、铁、铜和镍的一种 或多种。金属硅酸盐内的主要金属可包含镁。
在第九方面，本发明提供一种二氧化碳隔离方法，该方法包括如 下步骤
(i) 在第一阶段中，将冷冻的金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以 制备冷冻的氨/水/金属硅酸盐浆料；
(ii) 在第二阶段中，用得自(i)的冷冻溶液洗涤含有二氧化碳的
气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性浆料；以及
(iii) 在第三阶段中，将得自(ii)的反应性浆料通过反应器，控 制该反应器以促进二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并制备金属碳酸


本发明的一个具体实施方案现在将参照附图仅通过实施例的方式
进行描述，其中
图1为根据本发明的一个具体实施方案的二氧化碳隔离体系的示 意图1A为具有所示的剩余氨洗涤器、氨吸收器和C02吸收器的另外 细节的根据本发明的一个具体实施方案的二氧化碳隔离体系的进一步 的示意图。
图2为显示根据本发明的一个具体实施方案使用图1的体系隔离 二氧化碳的方法的过程流程图3为根据本发明的一个具体实施方案由图1的二氧化碳隔离体 系使用的压力交换装置的示意图4为根据本发明的一个具体实施方案由图1的二氧化碳隔离体 系使用的热交换装置的示意图；以及图5为根据本发明的可选择的具体实施方案的二氧化碳隔离体系
的示意图。
图5A为具有所示的剩余氨洗涤器、氨吸收器和C02吸收器的另外 细节的根据本发明的可选择的具体实施方案的二氧化碳隔离体系的进 一步的示意图。
具体实施例方式
在如下描述中，按照用于捕获和隔离包含于火力发电厂排放的烟 道气中的二氧化碳的体系、装置和方法描述本发明的具体实施方案。 然而，应了解所述体系、装置和方法能同样用于得自任何来源的二氧 化碳的永久隔离，并不限于本文描述的特定配置。
参照图1，显示了根据本发明的一个具体实施方案，从含有由发电
厂输出的二氧化碳的原料气流进行二氧化碳(co2)隔离方法的体系
10的流程图。另外参照图2，配置所述体系以进行方法100: (i)在 第一阶段中，将冷冻的研磨金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以制备氨/ 水/金属硅酸盐浆料；(ii)在第二阶段中，用氨/水/金属硅酸盐溶液洗
涤含有二氧化碳的气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性溶液；以及
(iii)将反应性溶液通过反应器，控制该反应器以促进二氧化碳与金属
硅酸盐之间的反应并制备金属碳酸盐和副产物二氧化硅(阶段3)。
在一个具体实施方案中，研磨金属硅酸盐岩石的浆料通过将该浆 料循环通过其中氨蒸发的容器进行冷却。在一个具体实施方案中，在 阶段(ii)之前进行另一阶段，该阶段称为以逆流分级的方式在容器中 接触烟道气，从而从这些气体中洗涤烟道气中的剩余氨而达到允许它 们被最终放出至大气中的足够低的水平。
在说明性的具体实施方案中，所述三个阶段连续进行，前两个阶 段在第一装置20内发生，所述第一装置为称作吸收室28和洗涤室30 的两个分开的反应室的形式，且最后阶段在反应器内发生，所述反应 器为管线52的形式，该管线可例如将矿场连接至发电厂。如将在说明 书的随后段落详细所描述，所述反应器可选择地采取地下室(参见图5) 的形式，该地下室挖掘在足以有利于发生碳酸化反应的条件的深度。 在本发明的具体实施方案中使用的二氧化碳隔离方法基于矿物碳酸化。矿物碳酸化为带有金属氧化物的材料与二氧化碳之间的反应。
所述带有金属氧化物的材料可例如为碱土金属。有利地，方法100不
要求二氧化碳源特别纯净。在矿物碳酸化中，二氧化碳与带有金属氧
化物的材料反应产生不可溶碳酸盐，也就是说
MO + C02 —MC03+热量 (1)
该反应为在高温(通常200°C以上)下发生更迅速的放热反应。
某些化学药品可用于增加该反应进行的速率而不会消耗自身，即它们
用作催化剂。本发明人发现使用氨作为催化剂具有特定的优点能够 用单个集成方法既用于从气体混合物中分离二氧化碳(称为碳捕获)，
也用于其永久隔离。
由所述反应形成的不可溶碳酸盐的确切特性取决于所述带有金属 氧化物的材料。合适的材料可为天然生成的富碱土金属硅酸盐岩石， 其含有如蛇纹岩(Mg3Si205(OH)4)、橄榄石(Mg2Si04)、斜方辉石 (MgSi03)、滑石(Mg3Si4Cho(OH)2)和硅灰石(CaSi03)的矿物成分。 在实践中，元素铁(Fe)可取代一些镁(Mg)或钙(Ca)。其他合适 的材料包括碱工业残留物，如来自钢铁制造的熔渣、来自煤粉锅炉的 灰末(飞灰和底灰)、纸回收残留物燃烧剩余的灰末(脱墨灰)，和水 泥。反应中产生的热量取决于特定的金属和含有金属氧化物的矿物， 如由下述三种天然硅酸盐的情况可知(热值以每单位摩尔C02并在标 准条件(25。C和0.1兆帕)下给出) 橄榄石
Mg2Si04 + 2C02 — 2MgC03+ Si02+ 89千焦摩尔"C02 (2a) 蛇纹石
Mg3Si205(OH)4 + 3C02— 3MgC03+ 2Si02+ 2H20 + 64千焦摩尔"C02 (2b) 硅灰石
CaSi03 + C02 — CaC03 + Si02 + 90千焦摩尔-1 C02 ( 2c )
优选的硅酸盐岩石(由于其在大陆板块中的更高丰度)包含矿物 蛇纹石、Mg3Si205(OH)4。所有这些矿物可进行预处理以增加将与二氧 化碳直接接触的岩石表面积。在一个具体实施方案中，所述预处理包 括矿物的粉碎(crushing)、研磨(grinding)和/或铣削(milling)， 以及一些机械分类和分离。通常，这些矿物在球磨机或类似物中进行湿磨以形成细磨金属硅酸盐浆料(此后称为'硅酸盐浆料，)36，其
中90%的矿物质细于40微米。然而，所述预处理的程度取决于在所述
方法中所用矿物质的来源和类型。
具体参照图1，现将详细描述二氧化碳隔离体系10。体系10接收由发电厂(未显示)产生并随后排放的粗烟道气混合物原料流32。在本文描述的具体实施方案中，粗烟道气混合物32通过过滤器34以去除颗粒物质。合适的过滤器可包括织物过滤器、静电沉降器等。清洗粗烟道气混合物32是用于最小化下游气处理设备的维护费用以及最后放出至大气的烟道气中的颗粒浓度。然而应了解的是，尽管由于工艺的原因是可取的，但在粗烟道气混合物32进入洗涤室30之前清洗该粗烟道气混合物的颗粒并非必需的。
为了最大化体系IO中的热量回收，然后将过滤的烟道气混合物通过热交换器34形式的热交换装置，从而使得过滤的烟道气混合物(通常以大约135°C的温度排放)的显热与从第一装置20的洗涤室30排出的较冷气体交换，且使得过滤的烟道气混合物冷却至其水蒸气饱和温度(即冷却至约50。C)。合适的热交换器可包括例如回热型热交换器，如用于发电厂中的空气预热的Ljungstrom回转设计。
如前述段落所述，二氧化碳隔离体系10接收硅酸盐衆料源36。根据本文描述的具体实施方案，所述硅酸盐浆料源接近或位于硅酸盐岩石来源的矿场。如前所述，来源于矿场的硅酸盐矿物被细磨(优选通过球磨机或类似物中的湿磨形成浆料)，其中90%的矿物质细于40微米。硅酸盐浆料36随后逋过第一压力交换装置38。为了最小化功耗，硅酸盐浆料36的压力可通过与最终金属碳酸盐/二氧化硅产物(此后称为"最终产物")交换压力来增加，通常增加至大约10巴的压力。此外，为了最小化从体系10的热量损失(并确保在将最终产物安置于其最终永久贮藏室(repository)之前将其冷却至合适的温度)，硅酸盐浆料36逆流通过第二热交换器40以吸收包含于最终产物中的剩余显热。在第二压力交换装置42中，硅酸盐浆料36的压力此时进一步增加至显著更高的水平(通常100巴)。该压力的增加再次通过交换压力实现，但此次在碳酸盐/硅酸盐浆料进行在氨气回收容器54中的处理之前与其进行交换(如将在随后段落中详细所述)。管线44将第一装置20连接至矿场，并用于传送在隔离方法100中所用的硅酸盐浆料36。如将在随后段落更详细地描述，在该具体实施方案中，在管线44中的交替路(alternate path) 52也用作其中金属碳酸化反应主要进行的受控反应器。在发电厂址或接近发电厂址处，硅酸盐浆料36逆流通过第三热交换器46和第三压力交换装置48，其中硅酸盐浆料36在直接送料至蒸发器容器82之前通过与从第一装置20放出的反应性浆料交换而被冷却并降低压力，其中已通过膨胀阀29并在此时处于极低温度的氨将该硅酸盐浆料冷却至接近凝固。为了确保所述硅酸盐浆料36实际上不凝固， 一部分该浆料循环通过蒸发器容器。冷冻的硅酸盐浆料向下通过容器、残留氨洗涤器，这样，大部分二氧化碳含量被洗涤的清洗并冷却的烟道气由下向上通过。可存在多至6个逆流接触级(contacting stages)，使得清洁的主要不含二氧化碳的烟道气以具有小于百万分之一的氨而离开所述体系。
现在装有由下方到达烟道气的任何氨的硅酸盐浆料进入氨吸收器28，其中所述硅酸盐浆料将在氨回收容器54中回收的所有氨吸收进入溶液，从而制备氨/水/金属硅酸盐浆料。
氨由所述方法的氨气回收阶段(在随后段落中描述)再循环，其具有仅要求补偿损失的较小的额外量。回收的液氨(其可含有少量水)在压力下通过管线60供应至吸收室28。在一个优选的具体实施方案中，加压液氨通过压力降低阀29，所述阀将液氨的压力降低至接近大气压，液氨在进入吸收室28之前在此压力下被放出至容器，蒸发器室82。 一部分氨在进入蒸发器室82时闪蒸为蒸汽。在蒸发时，氨吸收大量的潜热，由此冷冻至接近凝固，所述潜热从循环通过蒸发器室82中的管束的浆料抽出。在图1所示的具体实施方案中，在氨蒸发时吸收的热量从用作残留氨洗涤室中的残留二氧化碳洗涤介质的硅酸盐浆料中提取。这是为了确保最后与冷却过滤的烟道气接触的洗涤介质是大多数冷冻的。
蒸发的氨从蒸发器室82直接流入氨吸收室28，其中该蒸发的氨迅速吸收进入向下通过残留二氧化碳洗涤器的数级之后的循环的硅酸盐浆料36的雨淋(deluging)喷雾中，从而制备用作二氧化碳洗涤室30的循环洗涤介质的氨/水/金属桨料。当氨被吸收进入硅酸盐浆料36时
16释放大量的热氨气在水中的溶液的热量。许多所述热量在浆料循环
通过热交换器84时被去除。如所说明的，热交换器84和冷却塔也用作去除许多产生自氨吸收进入硅酸盐浆料的过量低势热。
通过热交换器34的冷却过滤的烟道气混合物进入洗涤室30，其中气体混合物向上通过吸收剂浆料的雨淋喷雾，所述吸收剂浆料从氨吸收室28提取并放出至洗涤室30的顶部空间。当二氧化碳被吸收进入氨/水/金属硅酸盐浆料时，由于二氧化碳和氨在溶液中形成一系列碳酸铵化合物，进一步大量的热被释放。当供应至吸收室28的氨足以获得二氧化碳的90%捕获时，趋势是形成碳酸氢盐NH4HC03而不是通常的碳酸盐(NH4)2C03和也可以较少量存在的氨基甲酸盐NH2COONH4 (可能与一些尿素CO(NH2)2—起存在)。以基本上消除氨流失(最终烟道气至大气的损失)的方式配置体系10使得最冷的浆料最后接触汽提(二氧化碳)的烟道气混合物。在图1所示的具体实施方案中，显示洗涤室30与吸收室28分开建造。合适的洗涤室通常可类似于用于烟道气脱硫的类型。
如前所述，在过滤的烟道气混合物进入洗涤室30之前在第一热交换器34中从该烟道气混合物去除显热，将其冷却至大约50°C。退出洗涤室30的清洁的烟道气通常包含大约95体积％的氮气和惰性气体。剩余物包含一些氧气和大约1.5%的二氧化碳，其为在一些90%在洗涤室30中被汽提出之后该气体的残余量。
该二级方法的所得产物为在水相中的金属硅酸盐浆料形式的反应性溶液，该溶液本身主要为碳酸铵的溶液。反应性氨化金属硅酸盐浆料(此后称为"反应性浆料")流从洗涤室30被提取并经由管线44的回路52进入矿场，所述回路也有利地充当受控反应器。在通向矿场的路径上、在发电厂或接近发电厂处，所述反应性浆料在第三压力交换装置48被加压至大约120巴的高压(氨的临界压力以上)，且也被加热至接近在所述压力下水的沸点。加热首先伴随着在热交换器46中从来自矿的进入的硅酸盐浆料传递热，也伴随着蒸汽54的注入。不受限于理论，本发明人预期，根据实施例1 (参见下表)的方法设计假设，需要大约600吨/小时的蒸汽以将反应性浆料的温度升高大约100°C至比方说225。C，在此温度下碳酸化反应可能达到可接受的速率。反应性浆料中的二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应(该反应高度放热)所释
放的热量自身能够将反应性浆料的温度升高大约75。C (在实施例1的假设下)，从而在反应性浆料到达矿场附近或其他最终位置时得到大约300。C的最终温度。尽管沿回路管线52的长度有一些损失，但也将获得该温度升高，虽然试图通过用合适的绝热层(防护套)沿该管线52的长度将其覆盖来最小化这种损失。
在管道反应器的回路管线52中，在运输的大约最初数小时的过程中，反应性浆料中存在的大多数(若不是全部)二氧化碳能与硅酸盐矿物反应并转化为不可溶碳酸盐。每小时可对应于10公里长的该管线。然而在实践中，发电厂和矿场可比该距离分得远得多，由此提供多于反应基本上完全进行而生成含有大多数(若不是全部)最初来自发电厂烟道气洗涤的二氧化碳的金属碳酸盐产物的足够时间。氨的高浓度在其从发电厂至矿/采石场或其他位置的整个通路中保持于浆料中。
当回路管线52中的最终产物到达矿场附近时，如上所述，在进入氨气回收容器54之前，该最终产物通过第二压力交换装置42以将流的压力由可能高至120巴降低至大约15-20巴。在图1中指出的温度时，当最终产物进入氨气回收容器54时，所有的氨和一些水闪蒸为蒸汽(水将沸腾，氨被赶出溶液)，结果是温度下降100°C以上。如图1所示，热的加压最终产物将其显热传递给氨气回收容器54的内容物。该热量输入协助最大化体系的效率，在气体吸收大量热能时从产物汽提氨。为了最小化体系10产生的废品，在进入用于传递至连续反应器22的管线44之前，来自矿场的硅酸盐浆料被送料并再循环至残留氨吸收器56，其中通过来自氨气回收容器54的残留蒸汽。从氨气回收容器54顶部放出的气相流基本上含有所有的自由氨，该自由氨与一些水蒸气在冷凝器58中冷凝下来形成大部分为氨的液相。在一个具体实施方案中，冷凝器58由来自干燥(例如散热器型)冷却塔、翅扇式冷却器，或如用于发电厂中的冷却的自然通风冷却塔(未显示)(由于不需要风扇)的循环水冷却。该回收的液氨在压力下(由泵协助，未显示)经由陆上氨管线60流至发电厂址，所述回收的液氨为注入吸收室28中的循环浆料的大部分氨。
最终产物碳酸盐浆料(含有接近全部在原发电厂烟道气中但现在作为碳酸盐被隔离的二氧化碳)离开氨气回收容器54的底部。所述最 终产物浆料不含氨，并采取适于永久安置于矿空隙或其他特建的贮藏 室(未显示)的形式。在这些位置固体能沉淀并结合，释放许多作为 透明上清液的水相。该上清液可被收集并在方法中再次使用，例如， 从而经由管线44制备硅酸盐浆料36并返回至发电厂址。
应注意并非在第一装置20中加入的所有氨能被回收并经由陆上氨 管线60返回至所述方法。 一些氨可作为亚硫酸铵盐和硫酸铵盐，以及 作为亚硝酸铵和硝酸铵告终，上述铵盐分别得自粗烟道气中的SOx和 NOx。若所述粗烟道气源为典型火力发电厂产生的烟道气，且假设使 用现代低-NOx燃烧器，则经由这些反应的氨的损失会较小。它们在最 终碳酸盐产物浆料中的存在可另外协助碳酸盐矿物的最终位置的复 原。图1A说明了包括置于洗漆室30内的残留氨洗涤器的可选择的具 体实施方案。
降低以此方式发生的氨的损失是需要的。在一个具体实施方案中， 这通过在反应浆料进入氨回收容器58之前立刻投配(dosing)或向该 反应浆料加入适当量的熟石灰或其他合适的碱来实现。这种碱的来源 可为发电厂飞灰或粉状底灰。石灰石或白云石在原煤中的存在可使得 它们适于此责任，在通过锅炉时许多该石灰石或白云石将转化为适于 氨回收的碱分别为生石灰或煅烧白云石(白云石-石灰)。
若石灰石或白云石在煤燃料中的含量不足以用于所述责任(其可 能是大多数发电厂飞灰的情况)，有可能将适当量的粉状石灰石或白 云石投配至发电厂锅炉(未显示)。该投配可在热燃烧气道中的位置 进行，在其中气体温度为800-l,000°C，即足以将这些矿物转化为反应 性氧化物形式(分别为石灰，或煅烧白云石)。例如，这可发生在锅 炉节热器的上游。当氨回收容器接近发电厂时，正如在地下室反应器 具体实施方案的情况(图5) —样，将所有发电厂飞灰加入最终产物浆 料以最大化再使用于所述方法的氨的再生是适当的。以此方式，飞灰 和得自碳隔离方法的最终产物浆料可作为单流进行处理和共同处理。 源于在最终产物中具有火山灰性能(在碱和湿气的存在下凝结的趋势) 的飞灰的存在的预期优点将通过促进最终产物/飞灰混合物"凝结"而 协助复原方法。参照图3，显示了如上所述的压力交换装置的配置。在反应方法结 束时，最终富碳酸盐产物的压力必须由大约120巴降低至大气压。如 上所述，这以两个阶段进行由120巴降低至大约15巴(适于氨回收 阶段的操作的压力)，然后由15巴降低至大气压。该压力具有的能量 可通过将其以尽可能的程度以两个阶段传递至硅酸盐浆料而被保存， 而不是仅通过节流阀降低压力从而损失该压力中具有的能量。在图3 中，浆料A包含当氨化、碳酸化的硅酸盐浆料经由管线44从发电厂流 到矿场时所发生的反应的产物，而浆料B表示得自矿的硅酸盐浆料。 在这两个阶段中的压力交换的结果是浆料A的压力从大约120巴下降 至接近环境压力，而浆料B的压力上升在第一阶段中(由右到左工 作)上升至大约10巴，然后在第二阶段中上升至可能100巴。
另一压力交换装置也在发电厂址使用。这里，使用图3的术语， 浆料A表示从矿经由管线到达的热硅酸盐浆料，而浆料B包含离开洗 涤室30的浆料(即现在装有氨和二氧化碳，但在接近环境压力下的硅 酸盐浆料)。在此阶段中的压力交换的结果是浆料A的压力从其到达 压力(可为120巴，该压力通过在战略位置的加压泵站(未显示)沿 管线44保持以克服摩擦损失)下降至接近环境压力。该压力可以尽可 能的程度传递(交换)至浆料B，由此最小化将该浆料的压力升高至 所需水平(这里假设为120巴)而需要的抽运能的量。由于此时浆料A 远低于120巴，因此仅仅浆料A和B之间的压力交换不能将桨料B的 压力升高至120巴。而且，浆料B的体积可超过浆料A的体积。这是 由于高得多的二氧化碳和氨含量，以及从发电厂烟道气冷凝出的水含 量。在一个具体实施方案中，可安装另外的抽运能力以将浆料B压力 增加至管线44所需的压力，并将不能通过与浆料A的压力交换加压的 浆料B的那些(相对较小)量加压。为了该功能，可运用常规高压隔 膜泵，如Weir Netherlands b.v.制造的Geho泵。该抽运与沿管线长度保 持压力所需的抽运能一起占输入整个方法的总机械能的重要比例。其 他合适的压力交换/水泵水轮机(pump-turbine)组可包含离心泵和辐射 式水轮机。由于压力相对较高，离心泵的类型可为多级桶式泵。
参照图4，显示了根据本发明的一个具体实施方案的热交换器配置 40和46的结构。如前所述，需要高温来引发并加速碳隔离反应硅酸盐转化至碳酸盐。这些放热反应产生另外的热，所述另外的热能够并 应该被用于协助创造这些反应最有效进行所需的条件。如所示，热交 换器配置为简单的管壳式热交换器，其由两个同心管组成内部的形 成"管"，外部的为"壳"。该配置的一个优点是热交换器可制成如 所需一样长以完成期望的热传递如需要，数百米长。对于热交换器 40 (即在矿场侧的热交换器)，热能在热的最终碳酸盐/二氧化硅产物 (即浆料A)和冷的硅酸盐浆料(浆料B)之间传递。对于热交换器
46 (即在发电厂侧的热交换器)，浆料A为来自矿的热硅酸盐浆料， 而浆料B为离开洗涤室30 (即现在装有氨和二氧化碳，但在接近环境 温度下)的浆料。
现在转向图5，显示了用于进行二氧化碳隔离的可选择的体系200， 与图1说明的管线反应器相反，该体系使用(其中地质条件允许)地 下室作为反应器。在该具体实施方案中，反应器为在足够深度的基岩 挖掘的室70的形式，所述深度足以提供仅通过静压头完全或部分产生 芯碳酸化反应的条件(例如对于碳酸化反应的120巴，和对于从反应 产物回收氨气的20巴)。可设想在大约1,000米的深度挖掘并具有 150,000立方米体积，足以提供内容物24小时的停留时间的室70用于 保留从安装在效率1，000兆瓦的燃煤发电厂的体系200输出的反应性浆 料。如果反应在较短时间内基本上完成，则在实践中更小的室可足够。
硅酸盐浆料36可在蛇纹石矿场制得并陆上抽运至发电厂址，或者 可将矿物火车装运、汽车装运或另外合适地运输至发电厂址，并在那 里制得。若采用前者操作过程，管线配置44将比参照图l如上描述的 管线反应器实施例明显更加简单。特定地，硅酸盐浆料36无需由矿场 至发电厂址收集并传递热和压力能，也无需承载任何残留氨。管线44 仅用于矿石传输，其作为块状产品通过铁路运输还是作为浆料通过管 线运输主要由经济考虑来确定。将认识到在该具体实施方案中，硅酸 盐浆料密度可显著更高(例如60%固体)，由此降低需要抽运的硅酸 盐桨料的体积，并由于在较密浆料中固体分离并堵塞管线44的趋势的 降低而允许更低的管线速度。而且，保存热量和压力的配置比管线反 应器选择所需的简单得多。
在图5中，喷射泵72用于驱动反应性浆料从洗涤室40，经过多个逆流热交换器74、 76，地下反应器70和氨气回收容器78 (闪蒸/整流 容器)并返回至表面的循环。可设想当反应浆料从地下反应器70上升 (上升伴随着静压头的损失，从而压力的损失)时，可发生氨气起泡 的形成，由此降低从反应器上升的反应浆料的堆积密度。因此所需循 环可通过完全天然的方式获得在喷射泵72获得反应进行所需的循环 之后，可使其脱离线路。喷射泵72的设计可为若通过在反应器出口 管80中形成的氨气泡的浮力效应所产生的天然循环速率足够强，则所 述喷射泵可向后运行以产生动力。
热交换器74、 76在图5中以示意图方式显示在两个位置。在实践 中，所述热交换器74、 76可为长的管壳设计，如图4所示它们可延 伸由洗涤室40直至地下室70的大部分垂直距离。也就是说，在图5 中暗示两个分开的管线，在实践中，对于大部分它们的长度，它们可 为同心的在外部和同心内部管道之间形成的套管传递热反应产物， 而内部管道传递向下前往反应室的产物。本领域技术人员应了解该选 择可颠倒。
相比于图1所示的管线反应器结构，反应性浆料的加热的完成是 通过首先从由氨气回收容器78上升的热反应产物交换热量，并随着粗 浆料进一步下降，从由地下室70上升的热浆料交换热量。在需要一些 补充热量的同时，由公式2 (b)产生的热量可被保持，并可用于加热 粗反应性浆料。
地下室70的设计可被优化以获得一些栓塞流特征。在一个具体实 施方案中，室70可具有高长径比，并可垂直排列。以此方式，比反应 室70的平均内容物更冷并因此略微更密的进入的反应性浆料趋于在更 低水平成层，向上置换较热的浆料。在一个具体实施方案中，地下室 70可细分为两个或更多个垂直堆积的副室。
在反应室中不需要分开的搅拌设备以保持悬浮液中的固体。如图5 所示，进入的反应性浆料进入容器接近其基底，可设想沉降速率相对 于浆料总的上流(up-flow)速率将是小的。然而如果需要大的停留时 间(反之暗示大的反应器体积)，可进行搅拌形式。
易于理解地，从地下室70和管线的热量损失可比从带套的地上管 线的热量损失小得多，并可通过包围反应器、管线和所有其他地下方法容器的绝热而进一步降低。尽管陆上管线表示栓塞流反应器，碳隔
离涉及的相对较慢的系列反应的理想条件也可在图5所示的具体实施
方案中得到。
可选择的氨吸收回收方法也在图5中使用。在该具体实施方案中， 当最终产物浆料从地下室70上升时，其经历的静压头可降低。其结果 是沸点温度下降，最终低于在产物管线中上升的浆料的沸点温度，从 而导致一些水闪蒸为蒸汽，且氨从溶液汽提。当氨作为气体从溶液跑 出时，其将从最终产物浆料吸收潜热，部分冷却该最终产物浆料，温 度会趋于在现行(prevailing)压力下追踪(track)水的沸点。氨的气 泡将热产品管线中浆料的平均密度降低至进入反应物管线中桨料的平 均密度以下，从而造成体系的压差，该压差用于驱动反应物和产物桨 料从C02吸收器30经过地下室70、热交换器和处理厂的其他项目的循 环。如图5所示，氨回收容器78和用于从产物桨料回收氨的其他必要 的工厂和设备被安装的水平(可能在地面水平以下150米)促进使用 静压头来保持容器78内的压力为15巴，即足够高以使得氨在接近环 境温度下为液体。
对于管线反应器的情况，氨作为气体从容器78的顶部排出，然而 由于如上所列的情况，该容器78在设计上简单得多，在一个具体实施 方案中，该容器78需要只不过是气-液分离器。需要另外一些热能以回 收基本上全部的氨(其作为气体，通常作为蒸汽)，所提出的配置可极 大降低碳隔离的热能负担。
实施例
再次具体参照图2，现在给出本文所述的第一体系结构10 (即图1 描述的体系)的碳隔离过程流程的非限制性的例子，其中为了方便， 那些与在先具体实施方案所示的部分类似的部分以同样的数字编号。
实施例l表l:来自1.000兆瓦黑燃煤发电厂的指示质量和热平衡数字
#辨每年
产生的总co2:6.4百万吨800吨
吸收90%的该C02的硅酸盐岩石14.5百万吨1，800吨
制备30重量％浆料所需的水33.6百万吨4，200吨
将90%的C02转化为(NH4)2C03的氨4.45百万吨560吨
释放的热量(3.6千兆焦/吨C02):2,800千兆焦
与(NH4)2C03的总浆料58百万吨7,250吨
浆料密度-1.3吨/立方米1.3吨/立方米
浆料管道直径(均具有2米/秒的速度1.0米1.0米
氨管道直径，2米/秒的速度0.4米0.4米
在吸收器水相中氨的浓度12重量％
由于SOx的氨损失16,000吨2.0吨
由于NOx的氨损失3,000吨0.37吨
其他氨损失ll，OOO吨1.38吨
至吸收器的流的氨补充％:0.67%0.67%
表l提供了二氧化碳隔离方法的详细质量和热平衡，假设 -从1,000兆瓦黑燃煤发电厂捕获和隔离90%的二氧化碳，当以基 本负载模式运行时，所述发电厂预期每年产生8,000百万千瓦小时 (GWh)电；
-以不含干燥煤灰计，煤炭具有81.3重量％碳和0.65重量％硫(作 为S)，且烟道气含有400ppmNOx。
由氨、水和二氧化碳形成溶液中的碳酸铵的热量为大约2.0千兆焦 /吨二氧化碳当量，足以加热浆料75。C。当每吨氨在吸收区域汽化时吸 收的热量(大约1.0千兆焦/吨氨)抵消上述热量。这相当于每吨二氧 化碳吸收的大约1.8千兆焦，并足以将浆料进料冷却大约60°C。接着 在浆料进料进入吸收区域的时候和其进入回路管线52的时候之间有总 的大约15°C的温度升高。在实践中，有必要设计所述方法使得最终不 含大部分二氧化碳的烟道气为最冷的最后浆料进料低于5°C。
同样地，当溶液中的碳酸铵与硅酸盐岩石反应时释放的热量(大 致1.45千兆焦/吨吸收的二氧化碳)足以将浆料进料的温度升高大约55°C。这在回路管线52中发生。
在矿上，大约300吨/小时氨的冷凝将释放大约160兆瓦热能，该 热能可经由冷却塔排向环境。
根据本发明的具体实施方案的二氧化碳隔离方法100和体系10、 20的一个优点是通过选择氨作为催化剂/促进剂，可提供既捕获也隔离 二氧化碳的单个集成方法。在一个具体实施方案中，二氧化碳的隔离 在反应器中发生，该反应器为管线44的回路52的形式，所述管线44 有利地将发电厂(即二氧化碳的源头)连接至所述方法中使用的吸收 剂材料的源头/终点。在可选择的具体实施方案中，当地质条件允许时， 所述反应器可采取地下室的形式，所述地下室有利地促进反应而无需 管线具体实施方案所需的压力交换和头回收(head-recovery)设备。二 氧化碳隔离方法和体系的另一优点是反应动力学可通过使用氨被改 进。因此，通过使用氨并利用放热反应产生的热量，方法100的能耗 能保持最小。由于反应产物为热力学稳定的，二氧化碳能以永久稳定 固体形式贮存。因此，进一步的优点包括更低操作和资本成本。
本领域技术人员将认识到进一步的优点可来自在分离中进行上述 具体实施方案的某些步骤。例如，氨溶液与铵盐(其可为通过将富氨 溶液暴露于含有二氧化碳的气流而形成的碳酸铵)在二氧化碳隔离方 法中的催化效应也能用于从如富镁金属硅酸盐的金属硅酸盐中抽提金 属(例如镁、铁、镍、铜和其他存在于硅酸盐岩石中的金属)。在这种 具体实施方案中，包含氨和铵的溶液可与金属硅酸盐(通常为浆料形 式)混合以通过氨使得镁离子溶解，从而回收金属，在此具体实施方 案中，金属化合物为碳酸镁的形式。所述混合可在如先前与在前具体 实施方案相关描述的氨吸收室中发生。氨溶液优选包含在溶液中的铵 盐(如碳酸铵)存在下的浓縮氨以防止氢氧化镁的沉淀，因此使得通 过氨的镁离子的溶解继续。源于该方法的进一步的优点是在抽提碳酸 镁之后，在硅酸盐岩石内存在的其他矿物(金属)也易于回收。所述 硅酸盐岩石可包含镁铁质(mafic)或超镁铁质岩石(即具有高镁含量 的岩石)。
氨的催化效应产生自其与包括镁(Mg2+)、 二价铁(Fe2+)、铜(Cu2+) 和镍(Ni2+)的某些金属离子形成络合物(氨络物)的趋势。铵盐，尤其是氨与二氧化碳之间的反应形成的碳酸盐的存在防止不可溶氢氧化 镁的沉淀。然而碳酸镁在这种环境中是不可溶的，因此该化合物的沉 淀将形成自氢氧化镁与碳酸铵的反应，从而在溶液中生成氢氧化铵和
自由氨，后者继续通过形成氨络物络合物从硅酸盐岩石中抽提另外的 镁和其他金属直至全部这种易感金属被抽提。
随后，氨通过氨回收容器从溶液中回收，结果是在反应性浆料中
自由氨浓度的逐渐降低。这导致金属氨络物络合物的破坏，但是以逐 步的方式，取决于络合物的稳定性，该稳定性反之在金属之间不同。 镁的络合物相对较弱(原因是大部分镁作为碳酸镁沉淀出来)，因此沉 淀的第一种盐为进一步的碳酸镁。随着溶液中的氨浓度继续下降，其 他金属依次沉淀，从而提供以相对较纯的形式获得每单个金属的沉淀 的机会。
最后，可认识到在不脱离本发明的精神或范围下可对前述部分进 行各种变化或增加。所述方法不限于具有单个二级连续反应器，或单 个管状反应器，因为所述方法可安排另外使用适应源于不同原始材料、 资本和操作成本的工艺变量所需的设备的配置项目。例如，在前述的 示例性具体实施方案中，工厂设计是基于从现有技术的黑燃煤发电厂
产生的800吨C02/百万千瓦小时的排放。作为比较，分别能够产生2，640 兆瓦和2,040兆瓦，并更古老且因此效率较低的在澳大利亚新南威尔士 的猎人谷中的Bayswater发电厂和Liddell发电厂预期排放850至900
吨C02/百万千瓦小时。
因此由发电厂放出的烟道气中的二氧化碳排放浓度和速率可变 化，使得工厂设备设计可进行再配置以适应这些变量。例如，能配置 可选择的设备用于不同的热和压力交换站。二氧化碳吸收区域和洗涤 区域可成系列安排在两个分开的容器中(而不是如图1所示的嵌套结 构)。二氧化碳向不可溶碳酸盐的转化可限制在较低值(如70%)而 仍然获得反应器的良好的总转化。同样地，浆料进料中的相应固体浓 度可高于或低于30重量％固体。金属硅酸盐溶液可能包含金属硅酸盐 的掺合物，例如蛇纹石和橄榄石，甚至辉石的混合物。反应动力学可 要求从反应性溶液中去除热量(而不是如上所述的添加热量)。这些 因素将影响并改变体系压力。可存在两个或两个以上用于运输金属硅酸盐溶液和反应性溶液的管线，由于存在更多的管线，可使用另外的 热交换器和压力交换装置。发电厂烟道气可包括另外的预加工步骤，
所述步骤包括烟道气脱硫(FGD)和选择性催化还原(SCR)以分别 降低SOx和NOx的浓度，从而降低氨从体系损失。此外，服务有效性 (the availability of services)，如蒸汽和冷却水，可能需要不同的设备 配置。
除非另外指出，本文包含的任何对现有技术的引用不被认为是承 认该信息为公知常识。
在本发明的权利要求和在前描述中，除了上下文由于表述语言或 必要的暗示而另外要求，词语"包含"或其变体(例如"包括"或"含 有")以包括的方式使用，即明确说明所述特征的存在而不排除在本发 明的各种具体实施方案中存在或加入另外的特征。
权利要求
1、一种二氧化碳隔离方法，该方法包括如下步骤(i)在第一阶段中，将金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以制备氨/水/金属硅酸盐浆料；(ii)在第二阶段中，用得自(i)的溶液洗涤含有二氧化碳的气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性浆料；以及(iii)在第三阶段中，将得自(ii)的反应性浆料通过反应器，控制该反应器以促进二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并制备金属碳酸盐。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(0中，将加压的液氨以如下方式装入金属硅酸盐浆料液氨部分闪蒸为蒸汽以制备氨/水/ 金属硅酸盐浆料。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中洗涤气流的步骤包含将 含有二氧化碳的气流暴露于浆料的喷雾。
4、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中控制反应器的步 骤包含升高反应器的压力和温度的至少一个以提高二氧化碳与金属硅 酸盐之间的反应。
5、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中所述反应器为管线。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中所述管线包含多个流路，且 其中反应沿流路之一的长度发生。
7、 根据权利要求6所述的方法，其中另一流路用于将金属硅酸盐 浆料供应至第一阶段。
8、 根据权利要求7所述的方法，其包含在管线之前和/或之后在反应性浆料与金属硅酸盐浆料之间交换压力和热量的至少一个的进一步 的步骤。
9、 根据权利要求1至4的任一项所述的方法，其中所述反应器为 位于地下使用的室。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中所述室位于的深度提供足 以提高二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应的压力。
11、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，该方法包含回收得 自反应阶段(iii)的氨并将其再循环至第一阶段的进一步的步骤。
12、 根据权利要求ll所述的方法，该方法包含在进行氨回收步骤 之前将碱引入得自反应阶段(iii)的金属碳酸盐产物的进一步的步骤。
13、 根据权利要求11或12所述的方法，其中氨作为液体和气体 回收，液体被部分转化至蒸汽以用于再循环至第一阶段，且气体在供 应至第一阶段之前被抽提、浓縮并与金属硅酸盐混合。
14、 根据权利要求11至13所述的方法，其中回收氨的步骤在回 收容器中完成，该回收容器被加压以促进液体形式的氨的回收。
15、 根据权利要求14所述的方法，其中在用的所述回收容器位于 的深度足以获得回收液体形式的氨的压力。
16、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，该方法包含研磨金 属硅酸盐岩石以制备金属硅酸盐浆料的进一步的步骤。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中所述金属硅酸盐浆料包含 30重量％的细磨固体。
18、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中所述金属硅酸盐为富镁硅酸盐。
19、 根据权利要求18所述的方法，其中所述富镁硅酸盐为蛇纹石 和/或橄榄石和/或辉石。
20、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中在将所述金属 硅酸盐岩石的浆料通入第二阶段之前冷冻该桨料。
21、 一种用于隔离得自气流的二氧化碳的体系，该体系包含(a) 用于从气流去除二氧化碳并将其吸收进入氨化浆料的第一装 置，所述氨化浆料含有分散其中的金属硅酸盐；以及(b) 用于接收得自(a)的浆料的反应器，控制该反应器以促进 二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并制得金属碳酸盐。
22、 根据权利要求21所述的体系，其中所述第一装置包含氨吸收 冷冻器，配置该冷冻器以将金属硅酸盐与氨混合从而制备氨化浆料。
23、 根据权利要求21或22任一项所述的体系，其中所述反应器 为如权利要求5至8任一项所限定的管线。
24、 根据权利要求21或22任一项所述的体系，其中所述反应器 为如权利要求9或10任一项所限定的室。
25、 根据权利要求21至24任一项所述的体系，其中所述金属硅 酸盐包含如权利要求17或18任一项所限定的富镁硅酸盐。
26、 根据权利要求21至25任一项所述的体系，该体系进一步包 含配置用于回收包含于金属碳酸盐产物中的氨的氨吸收回收容器。
27、 在管线中，提供带有金属硅酸盐浆料的第一流路，所述金属 硅酸盐浆料由第一装置在碳隔离方法中使用；以及带有来自第一装置 的反应性浆料并包含吸收于氨/水/金属硅酸盐浆料中的二氧化碳的第二流路，其中控制所述第二流路以促进二氧化碳与金属硅酸盐反应并 制得金属碳酸盐。
28、 一种用于引起包含吸收于氨/水/金属硅酸盐浆料中的二氧化碳 的浆料反应以制得金属碳酸盐的方法，该方法包含如下步骤-将室置于地下足以提供提高二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应以 制得金属碳酸盐的室中的压力的深度；以及将浆料提供至室中足够的时间以使其能够反应。
29、 根据权利要求28所述的方法，其中提供至室中的浆料为在权 利要求1至4中的任一项，或从属于权利要求1至4任一项时的权利 要求11至20中的任一项的方法中制得的反应性浆料。
30、 根据权利要求28或29所述的方法，该方法包含与提供至室 中的浆料交换来自室的产物的热量的进一步的步骤。
31、 根据权利要求30所述的方法，其中在一个或多个热交换器单 元中交换热量，所述热交换器单元安排在室产物和浆料的相邻流路内 或相邻流路处。
32、 一种使用根据权利要求21至27任一项所述的碳隔离体系的 发电厂，配置所述体系以隔离得自由发电厂排放的烟道气的二氧化碳。
33、 在其中金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以制备用于二氧化碳 隔离方法中的氨/水/金属硅酸盐桨料的氨吸收方法中，提供如下步骤(i) 在将氨通至吸收方法之前，使得加压液体形式的氨在蒸发器 阶段中膨胀以提供在该阶段中的冷却效果；以及(ii) 将在吸收方法中生成的氨/水/金属硅酸盐浆料通过蒸发器阶 段以冷却该氨/水/金属硅酸盐浆料。
34、 根据权利要求33所述的方法，该方法包含将冷冻浆料提供至 洗涤阶段的进一步的步骤，其中用冷冻的氨/水/金属硅酸盐浆料洗涤含有二氧化碳的气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性浆料。
35、 根据权利要求34所述的方法，该方法包含在再循环之前，将 待再循环的反应性浆料经由蒸发器阶段通过洗涤室的进一步的步骤。
36、 根据权利要求33至35任一项所述的方法，其中所述蒸发器 阶段在蒸发器室中完成。
37、 根据权利要求34或36所述的方法，其中所述洗漆阶段在如 权利要求21或22所限定的第一装置中完成。
38、 一种配置用于完成根据权利要求33至37任一项所述的方法 的氨吸收室。
39、 一种从金属硅酸盐抽提目标金属的方法，该方法包含将金属 硅酸盐与包含氨和铵盐的溶液混合的步骤，由此氨与金属硅酸盐反应 以使得目标金属溶于溶液。
40、 根据权利要求39所述的方法，该方法包含在将金属硅酸盐与 溶液混合之前研磨金属硅酸盐并使其进入浆料的进一步的步骤。
41、 根据权利要求39或40所述的方法，其中所述混合在氨吸收 室中进行。
42、 根据权利要求39至41任一项所述的方法，其中所述金属硅 酸盐为富镁硅酸盐。
43、 根据权利要求42所述的方法，其中所述富镁硅酸盐为蛇纹石 和/或橄榄石和/或辉石硅酸盐金属。
44、 根据权利要求39至43任一项所述的方法，其中溶液中的铵 包含碳酸铵。
45、 根据权利要求44所述的方法，其中所述目标金属溶于溶液， 然后作为金属碳酸盐沉淀以被移出而回收。
46、 根据前述权利要求39至45任一项所述的方法，其中所述目 标金属为镁、铁、铜和镍中的一种或多种。
全文摘要
本发明涉及一种包括如下步骤的二氧化碳隔离方法。在第一阶段中，将金属硅酸盐岩石的浆料与氨混合以制备氨/水/金属硅酸盐浆料。在第二阶段中，所述方法包括用得自第一阶段的溶液洗涤含有二氧化碳的气流，由此将二氧化碳吸收进入反应性浆料。在第三阶段中，将得自第二阶段的反应性浆料通过反应器，控制该反应器以促进二氧化碳与金属硅酸盐之间的反应并由此制备金属碳酸盐。
文档编号B01D53/62GK101641145SQ200880006610
公开日2010年2月3日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月20日
发明者R·J·安维科 申请人:R·J·安维科