专利名称：一种二氧化碳减排和综合利用的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种二氧化碳减排和综合利用的方法和装置。
背景技术：
研究表明，二氧化碳是导致全球变暖的主要温室气体，因此，许多科
学家认为，大气中的二氧化碳的浓度应保持在445ppm的水平上。联合国气候条约签约国已将2。C和445ppm的上限列为最低要求。而2006年全球排放二氧化碳至少为270亿吨，二氧化碳的排放量引起
了世界各国的关注与重视，已经成为当前研究的热门课题。许多科技人员
和工矿企业，提出了各自的二氧化碳减排的方法，诸如将二氧化碳注入油
田、煤层或深海中储存。
澳大利亚Line能源公司2007年11月底宣布，与BioCleanCoal公司联
合开发二氧化碳减排和综合利用的方法，设计一种将二氧化碳转化为氧气
的海藻生物反应器。
美国能源部(DOE)于2007年12月宣布，将投资6670万美元给中西地区地质封存集团，以实施(DOE)第4个大规模二氧化碳封存项目。
道达尔开发与生产公司与印度尼西亚能源和矿产资源部于2007年12月签署二氧化碳的捕集和封存协议，该项目包括从燃烧到二氧化碳的地质贮存的整个过程，主要为一体化的碳捕集与封存的方案提供可行性研究。
美国哥伦比亚大学的科学家2007年宣布，正在研究从大气中直接捕集二氧化碳的工业技术。
用氨水捕集二氧化碳，目前已经进行了大量的研究，采用这种方法虽然二氧化碳的吸收率较高，但是，经济效益不高。
由此可见，上述各种方法，或者目前尚无工业应用价值，或者经济效益不高，因此，开发新的二氧化碳减排和综合利用的方法，已经成为人们所迫切需要解决的世界性问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳减排和综合利用的方法和装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的方法包括如下步骤-
(1) 将氨气与湿土壤接触，使其氨化，生成NH40H，获得含有NH4OH的氨化土壤；
术语"干基土壤"指的是所述湿土壤不含水时的土壤，下同。所述湿土壤中，水的重量含量为干基土壤的5 88%，优选的重量含量为15 80%;
氨气与湿土壤接触时，氨气的线速度为0.001 0.0005米/秒，接触时间为0.1 1.0小时；
氨气的用量使生成的NH40H的重量含量为干基土壤的10 176 %;
(2) 将二氧化碳与氨化土壤接触，使其碳化，获得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被农作物吸收。
二氧化碳与氨化土壤接触时，二氧化碳的线速度为0.001 0.0005米/秒，接触时间为0.1 1.0小时，可获得含有NH4HC03的土壤；
二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量为干基土壤的16 280 %;上述的反应过程，最好在5 25t:的温度下进行。
所述的二氧化碳，可采用来自任何工业装置排放捕集的二氧化碳，如
IGCC发电厂、炼厂制氢装置等排放的二氧化碳。
由于地球陆地面积约为1.49亿平方米，而整个陆地上各种类型的土壤 的总面积约为1.38X 108km2，假设全球只有0.5m深的土壤用于吸附二氧化 碳，那么就有0.69X 108km3的土壤可用于吸附二氧化碳。由此可见，本发 明的方法，不仅可以达到二氧化碳减排的目的，而且达到二氧化碳综合利 用的要求，过程简单实用，便于推广应用，具有较大的社会和经济效益。
图1为实施本发明方法的装置的结构示意图。
图2为氨分布管的结构示意图。
具体实施例方式
参见图l，用于实现本发明的方法的装置包括
置于土壤3表层下0.2 0.6米处的设有氨分布孔101的氨分布管1;
置于土壤3表层下0.2 0.6米处的设有二氧化碳分布孔201的二氧化 碳分布管2;
与所述的氨分布管1相连通的并向上延伸至土壤表面的氨连通管102， 优选的，在所述的氨连通管102上设有氨节流阀103;
与所述的二氧化碳分布管2相连通的并向上延伸至土壤表面的二氧化 碳连通管202，优选的，在所述的二氧化碳连通管202上设有二氧化碳节流 阀203;
优选的如图2，所述的氨分布孔101设置在氨分布管1的两侧和/或底 部，其形状为内大外小的锐孔，其夹角为30 60。；所述的二氧化碳分布孔201设置在二氧化碳分布管2的两侧和/或底部， 其形状为内大外小的锐孔，其夹角为30 60。，结构与图2所示的氨分布 孔101相同。
实施例1
采用图1的装置和图2的氨分布管和二氧化碳分布管，结构参数如下: 氨分布管1和二氧化碳分布管2均置于土壤3表层下0.3米处； 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201的夹角为30° ; 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201分别设置在氨分布管1和二氧化 碳分布管2的底部和两侧；
湿土壤中，水的重量含量为干基土壤的5%; 操作过程
(1) 将来自钢瓶的液氨通过氨节流阀103减压后，由氨连通管102进 入氨分布管l，通过氨分布孔101排出，与湿土壤接触，生成NH4OH，获 得氨化土壤，氨气的用量使生成的NH4OH的重量含量为干基土壤的10%;
氨气与湿土壤接触时，氨气的线速度为0.001米/秒，接触时间为0.1 小时；
(2) 将来自钢瓶的液态二氧化碳通过二氧化碳节流阀203减压后，由 二氧化碳连通管202进入二氧化碳分布管2，通过二氧化碳分布孔201排出， 与湿土壤接触，使其碳化，获得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被农作 物吸收。
二氧化碳与氨化土壤接触时，二氧化碳的线速度为0.001米/秒，接触 时间为0.1小时，二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量为干基土壤的25 %,上述的过程，在9'C的温度下进行。实施例2
采用图1的装置和图2的氨分布管和二氧化碳分布管，结构参数如下-氨分布管1和二氧化碳分布管2均置于土壤3表层下0.6米处； 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201的夹角为60° ; 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201分别设置在氨分布管1和二氧化 碳分布管2的底部；
湿土壤中，水的重量含量为干基土壤的13%;
操作过程-
(1) 将来自钢瓶的液氨通过氨节流阀103减压后，由氨连通管102进 入氨分布管l，通过氨分布孔101排出，与湿土壤接触，生成NH40H，获 得氨化土壤，氨气的用量使生成的NH4OH的重量含量为干基土壤的26%;
氨气与湿土壤接触时，氨气的线速度为0.0005米/秒，接触时间为0.5 小时；
(2) 将来自钢瓶的液态二氧化碳通过二氧化碳节流阀203减压后，由 二氧化碳连通管202进入二氧化碳分布管2，通过二氧化碳分布孔201排出， 与湿土壤接触，使其碳化，获得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被农作 物吸收。
二氧化碳与氨化土壤接触时，二氧化碳的线速度为0.0005米/秒，接触 时间为0.5小时，二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量为干基土壤的65 %的土壤。上述的过程，在20'C的温度下进行。
权利要求
1.一种二氧化碳减排和综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将氨气与湿土壤接触，使其氨化，生成NH4OH，获得氨化土壤；(2)将二氧化碳与所述氨化土壤接触，使其碳化，获得NH4HCO3，固定于土壤中；上述步骤(1)和步骤(2)的反应温度为5～25℃。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿土壤中，水的重量含量为干基土壤重量的5 88%;所述干基土壤指的是所述湿土壤不含水时的土壤。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述湿土壤中，水的重量含量为干基土壤重量的15 80%。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨气的用量使生成的所述NH40H的重量含量为千基土壤重量的10 176%;所述干基土壤指的是所述湿土壤不含水时的土壤。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨气与所述湿土壤接触时，所述氨气的线速度为0.001 0.0005米/秒，接触时间为0.1 1.0小时。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳与所述氨化土壤接触时，所述二氧化碳的线速度为0.001 0.0005米/秒，接触时间为0.1 1.0小时。
7. 根据权利要求1 6任一项所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳采用来自工业装置排放捕集的二氧化碳。
8. 用于实现权利要求1 7任一项方法的装置，其特征在于，包括如下组成部件置于土壤(3)表层下0.3 0.6米处的设有氨分布孔(101)的氨分布管(l);置于土壤(3)表层下0.3 0.6米处的设有二氧化碳分布孔(201)的二氧化碳分布管(2);与所述氨分布管(1)相连通的并向上延伸至土壤表面的氨连通管(102);与所述二氧化碳分布管(2)相连通的并向上延伸至土壤表面的二氧化碳连通管(202)。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述氨分布孔(101)设置在所述氨分布管(1)的两侧和/或底部，其形状为内大外小的锐孔，其夹角为30 60° ;所述二氧化碳分布孔(201)设置在所述二氧化碳分布管(2)的两侧和/或底部，其形状为内大外小的锐孔，其夹角为30 60。。
10. 根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，在所述氨连通管(102)上设有氨节流阀(103)，在所述二氧化碳连通管(202)上设有二氧化碳节流阀(203)。
全文摘要
本发明提供了一种二氧化碳减排和综合利用的方法和装置，所述方法包括如下步骤(1)将氨气与湿土壤接触，使其氨化，生成NH<sub>4</sub>OH，获得氨化土壤；(2)将二氧化碳与氨化土壤接触，使其碳化，获得NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>，固定于土壤中；用于实现该方法的装置包括氨分布孔、氨分布管、二氧化碳分布管、氨连通管、二氧化碳连通管等部件。本发明的方法，不仅可以达到二氧化碳减排的目的，而且可达到二氧化碳综合利用的要求，过程简单实用，便于推广应用，具有较大的社会和经济效益。
文档编号B01D53/14GK101642661SQ20091019517
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者于广锁, 代正华, 刘海峰, 周志杰, 李伟锋, 梁钦锋, 王亦飞, 王兴军, 王辅臣, 许建良, 郭庆华, 郭晓镭, 陈雪莉, 欣 龚 申请人:华东理工大学