专利名称：联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法
技术领域：
本发明涉及化石燃料燃烧产生的烟气中co2的脱除和浓縮方法，尤其是进一步脱
除sop属于联合脱除coysc^技术领域。
背景技术：
随着世界经济的发展，能源的消耗以及由此带来的温室气体的排放与日倶增，地
球变暖所产生的一系列效应也逐渐显现出来。限制各国温室效应气体排放为目的的《京都
议定书》于2005年正式生效。二氧化碳减排已成为各个国家的研究热点。因此，研究和开 发适用于电厂的二氧化碳减排技术显得尤其重要。燃烧后烟气脱除二氧化碳技术在我国的 研究和应用，具有广泛的市场前景。二氧化硫一直是烟气中最主要的污染物之一，虽然目 前，脱硫技术的应用已较为成熟，但适应当前形势，能联合脱除烟气中C02和S02的方法在世 界范围内，还只是一个理论性的设想，在国内更是一个空白，未见任何报道。
利用碱金属基固体吸收剂在燃烧后脱除C02技术，由于其碳酸化温度低，再生反应 能耗少，吸收剂不易失活，循环利用率高，对设备腐蚀轻，无二次污染等优点被认为最适用 于已建电厂的脱碳技术。 美 国 Louisiana State University, Research Triangle Institute 和Church&Dwight在DOE的资助下，开展了相关研究，并申请了美国专利第 6387337B1(2002. 5. 14.)、第6280503B1 (2001. 8. 28.)等。韩国KyungpookNational University, Ye皿gnam University, Korea Electric Power Research Institute禾口 Korea Institute ofEnergy Research在韩国禾斗学技术部"21st Century Frontier Programs，，的 资助下也开展了相关的研究。韩国电力公社在中国申请了专利CN200410101564.0，在美国 申请了专利USP20060148642。东南大学也针对该项技术开展了相关的研究工作，并申请了 中国专利CN200810024780. 8、 CN200810122644. 2、 CN200820037600. 5。
发明人在研究利用碱金属基吸收剂脱碳的过程中发现，在水蒸气存在的情况下， 同时通入C02和S02会发生如下几个化学反应
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其中，M代表Na或K 通过这些化学反应，可以将C02和S02会同时脱除。当温度升高到150-30(TC时，重碳酸盐发生分解，可以将C02分离出来，亚硫酸盐不发生分解，将S02固定在固体吸收剂内，
最后随失效物料一起排出。该方法操作方便，设备简单，co2/so2脱除效率高是投资和能耗
较低的一种优化方案。
发明内容
技术问题本发明旨在提供一种联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，该 发明与碱金属基固体吸收剂联合脱除(A和S02的装置有机结合，适用于新建电厂和已建电 厂的联合脱碳脱硫，是投资和能耗较低的一种优化方案。 技术方案本发明联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法为使用碱金属碳 酸盐负载在载体上作为固体吸收剂，在60-10(TC条件下，同时利用烟气吸收反应器烟气中 的水蒸气将C02和S02联合脱除，生成碱金属的重碳酸盐和亚硫酸盐；对反应后的吸收剂进 行升温至150-300°C ，亚硫酸盐不发生分解，重碳酸盐发生分解，生成碳酸盐丄02和水蒸气， 冷凝后分离出高纯C02 ;生成的碳酸盐作为吸收剂进行循环使用，S02被固定在碱金属碳酸 盐吸收剂中，经过多次循环后，随失效的物料排出。 烟气吸收反应器采用固定床或鼓泡床或循环床或输运床的操作方式。 对反应后的吸收剂进行升温至150-30(TC所采用的吸收剂再生反应器为固定床或
鼓泡床或循环床或输运床的操作方式。 所述的固体吸收剂，其碱金属碳酸盐部分为碳酸钠或碳酸钾或碳酸钠与碳酸钾的 混合物。 所述的固体吸收剂，其载体部分为活性氧化铝或活性炭或氧化镁或者几种物质的 混合物。 所述的碱金属碳酸盐负载在载体上作为固体吸收剂的方法为浸渍法或湿混法或 喷雾法。
有益效果 1.高活性固体吸收剂联合脱除烟气中C0yS02工艺脱除效率高，系统所需能耗低， 设备和运行成本较低，是高效，节能，环保，经济的优化方案。 2.使用碱金属基在60至IO(TC下吸收C02和S02与燃烧后烟气温度吻合，该反应 为放热反应，因此不需要添加额外的加热设备，节省投资。 3.烟气吸收反应器和再生反应器均可根据不同的情况采用固定床和各种流化床 的操作方式，使反应器内物料混合充分，温度分布均匀，有利于反应进行，也使得吸收反应 器和再生反应器之间的物料循环容易实现。 4.通过该方法吸收的0)2和502，前者以气态形式收集出来，后者以固态形式存在， 有利于对两种污染物在捕集后分别进行不同的再利用或处理工艺。 5.该方法不受燃料和燃烧方式的影响，不仅适用于新建电厂的联合脱硫脱碳，也 适用于已建电厂的联合脱硫脱碳，适用范围广。
图1是本发明所使用装置的结构示意图。其中有气体混合器1、增压风机2、烟气 吸收反应器3、再生反应器4、水蒸汽冷凝器5和循环风机6。
具体实施例方式
该方法主要是针对已建电厂和新建电厂燃烧后烟气，使用碱金属碳酸盐负载在载 体上作为固体吸收剂，在60-10(TC条件下，同时利用电厂烟气中存在的水蒸气将C02和S02 联合脱除，生成碱金属的重碳酸盐和亚硫酸盐，将反应后的吸收剂升温至150-30(TC，亚硫 酸盐不发生分解，重碳酸盐发生分解，生成碳酸盐，C02和水蒸气，冷凝后可分离出高纯C02。 生成的碳酸盐作为吸收剂进行循环使用，S(^被固定在固体吸收剂中，经过多次循环后，随 失效的物料排出。 使用的固体吸收剂由碱金属碳酸盐和载体两部分组成。碱金属碳酸盐部分为碳酸
钠或碳酸钾或碳酸钠与碳酸钾的混合物，载体部分为活性氧化铝或活性炭或氧化镁或者几
种物质的混合物。该固体吸收剂通过浸渍法或湿混法或喷雾法制备而成。 其烟气吸收反应器和吸收剂再生反应器均可采用固定床或鼓泡床或循环床或输
运床的操作方式。物料在两者之间循环，可实现连续的将C02和S02联合脱除。 实施例1 : 电厂烟气中除含有N2和部分02夕卜，含有约10 %的水蒸汽，10 % 20 %的C02和 2500ppm的S02等。将一定量碳酸钠或碳酸钾或碳酸钠与碳酸钾的混合物和活性氧化铝或 活性炭或氧化镁或者几种物质的混合物通过浸渍法或湿混法或喷雾法制得的吸收剂颗粒 置于烟气吸收反应器内，反应器温度维持在60°C 8(TC之间，运行方式采用输运床。烟气 经过反应器时C02和S02被吸收。脱除C02/S02后的烟气直接经烟道和烟囱排入大气。反 应后的吸收剂颗粒进入再生反应器。再生床反应器温度维持在15(TC 30(TC之间，运行方 式采用鼓泡床。颗粒在再生反应器内经加热分解后再生，产生的气体，经冷凝后获得纯(A。 再生后物料经物料循环装置返回碳酸化反应器循环利用。S(^被固定在固体物料内，多次循 环后，随失效物料一起被排出处理。
实施例2 : 电厂烟气中除含有N2和部分02夕卜，含有较少的水蒸汽，10 % 20 %的C02和 2500卯m的S02等。在汽轮机排汽管路上设置旁路，引出一部分低压蒸汽经流量调节装置 调至10%后与烟气混合，将一定量碳酸钠或碳酸钾或碳酸钠与碳酸钾的混合物和活性氧化 铝或活性炭或氧化镁或者几种物质的混合物通过浸渍法或湿混法或喷雾法制得的吸收剂 颗粒置于烟气吸收反应器内，反应器温度维持在60°C 8(TC之间，运行方式采用鼓泡床。 烟气经过反应器时C02和S02被吸收。脱除C02/S02后的烟气直接经烟道和烟囱排入大气。 反应后的吸收剂颗粒经物料循环装置进入再生反应器。再生床反应器温度维持在150°C 30(TC之间，运行方式采用鼓泡床。颗粒在再生反应器内经加热分解后再生，产生的气体，经 冷凝后获得纯(A。再生后物料经物料循环装置返回碳酸化反应器循环利用。S(^被固定在 固体物料内，多次循环后，随失效物料一起被排出处理。
权利要求
一种联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于使用碱金属碳酸盐负载在载体上作为固体吸收剂，在60-100℃条件下，同时利用烟气吸收反应器烟气中的水蒸气将CO2和SO2联合脱除，生成碱金属的重碳酸盐和亚硫酸盐；对反应后的吸收剂进行升温至150-300℃，亚硫酸盐不发生分解，重碳酸盐发生分解，生成碳酸盐、CO2和水蒸气，冷凝后分离出高纯CO2；生成的碳酸盐作为吸收剂进行循环使用，SO2被固定在碱金属碳酸盐吸收剂中，经过多次循环后，随失效的物料排出。
2. 根据权利要求1所述的联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于烟 气吸收反应器采用固定床或鼓泡床或循环床或输运床的操作方式。
3. 根据权利要求1所述的联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于对 反应后的吸收剂进行升温至150-30(TC所采用的吸收剂再生反应器为固定床或鼓泡床或循 环床或输运床的操作方式。
4. 根据权利要求1所述的联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于所 述的固体吸收剂，其碱金属碳酸盐部分为碳酸钠或碳酸钾或碳酸钠与碳酸钾的混合物。
5. 根据权利要求1所述的联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于所 述的固体吸收剂，其载体部分为活性氧化铝或活性炭或氧化镁或者几种物质的混合物。
6. 根据权利要求1所述的联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法，其特征在于所 述的碱金属碳酸盐负载在载体上作为固体吸收剂的方法为浸渍法或湿混法或喷雾法。
全文摘要
联合脱除烟气中二氧化碳和二氧化硫的方法主要是使用碱金属碳酸盐负载在载体上作为固体吸收剂，在低温条件下(60-100℃)，同时利用烟气吸收反应器烟气中的水蒸气将CO2和SO2联合脱除，生成碱金属的重碳酸盐和亚硫酸盐，对反应后的吸收剂进行升温(升至150-300℃)，亚硫酸盐不发生分解，重碳酸盐发生分解，生成碳酸盐，CO2和水蒸气，冷凝后可分离出高纯CO2。生成的碳酸盐作为吸收剂进行循环使用，SO2被固定在固体吸收剂中，经过多次循环后，随失效的物料排出。烟气吸收和吸收剂再生反应器均可采用固定床，鼓泡床，循环床或输运床等多种操作方式。该方法CO2/SO2脱除效率高，设备简单，是投资和能耗较低的一种优化方案。
文档编号B01D53/50GK101780371SQ20101012926
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者吴烨, 梁财, 赵传文, 赵长遂, 陈晓平 申请人:东南大学