专利名称：从气流去除二氧化碳的方法
技术领域：
本发明涉及降低包含ニ氧化碳的气体中的ニ氧化碳浓度的方法。
背景技术：
许多エ业方法(包括水泥的制造)产生了大量的在烟道气中排放的ニ氧化碳。ニ氧化碳被认为是造成全球变暖的“温室气体”。因此需要减少释放到大气中二氧化碳的量。一种减少ニ氧化碳エ业排放的方法是在将烟道气释放到大气中之前处理包含所述ニ氧化碳的烟道气，从而捕集ニ氧化碳。原则上，使用包含碱土金属的可碳酸盐化的固体材料，ニ氧化碳可作为稳定的碱土金属碳酸盐而被捕集。然而，在典型的烟道气的温度和压力下，即使该碳酸盐化通常在热力学上是有利的，但是使用ニ氧化碳对这种材料进行直接的碳酸盐化可能会非常缓慢。烟道气通常具有约200° C以下的温度和约ー个大气压的压 力，并且还通常具有高含量的水蒸气。为了在尺寸和成本合理的处理单元中俘获大部分的水泥厂ニ氧化碳排放物，必须具有能迅速去除ニ氧化碳的有效的气体洗涤系统。一种以稳定形式储存被俘获的ニ氧化碳的方法是将其转化成为稳定的矿物碳酸盐，例如碱土金属碳酸盐(如碳酸钙、碳酸镁或混合的碳酸钙/碳酸镁的形式)。已知碱金属碳酸盐在水溶液中与ニ氧化碳反应形成包含碳酸氢盐离子的溶液。所涉及的反应可通过以下方程式来描述。I碱金属碳酸盐在水中解离以得到离子溶液
R2CO3 + H20(液体，过量)B 2R+(aq) + C03=(aq)其中R表示碱金属。2 ニ氧化碳气体的溶剂化
C02 + H20(液体，过量)HC02(aq) 3溶剂化的CO2与碳酸的平衡
C02(aq) + H2O H2CO^aq)4碳酸盐与碳酸氢盐的平衡
H2CO;,(aq)ネ CO,(aq) ^ 2HCO,(aq)方程式2、3和4所表述的平衡能够显示，在任意给定温度下，与溶液平衡的CO2气体分压应该近似地与水溶液离子活度比{ (hco3_)2/(CO3=M成比例地变化，并且假设除了以上所示的那些离子以外不存在大量的其他已溶解离子，则初始碱金属碳酸盐溶液溶解ニ氧化碳气体的有效能力近似地与已溶解的碱金属浓度成比例地増加。在最引人关注的用于气体洗涤的操作条件下，即在接近大气压力和例如10° C至80° C (通常10° C至70° C)的温度下，与使用纯净水相比，使用浓缩的碱金属碳酸盐溶液作为洗涤液能够使ニ氧化碳在水中的有效溶解度增加多达两个数量级。在用于溶解ニ氧化碳气体的碱金属碳酸盐溶液还包含显著浓度的氢氧离子的情况下，所述氢氧离子进一步增加了所述碱金属碳酸盐溶液的碱度并且由此提高了其溶解ニ氧化碳气体的能力，反应(5)会趋于优先于反应(4)而发生，直到所有的氢氧离子已经耗尽，其后反应(4)会再次如上文地占主导地位5氢氧化物与碳酸盐的平衡
权利要求
1.一种降低包含ニ氧化碳的气体的ニ氧化碳浓度的方法，所述方法包括，在第一阶段中将包含ニ氧化碳的气体与包含碱金属碳酸盐和/或碱金属氢氧化物的处理溶液以及催化剂接触，以促进ニ氧化碳的吸收，从而形成包含碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐的第二溶液，和在第二阶段中将所述第二溶液与包含可碳酸盐化的硅酸盐的材料接触，所述包含可碳酸盐化的硅酸盐的材料包含能够形成不溶的碳酸盐的碱土金属阳离子，从而生成ニ氧化硅和包含所述阳离子的固体碳酸盐，并由此使包含碱金属碳酸盐的溶液再生。
2.根据权利要求I所述的方法，其中在所述碱金属碳酸盐溶液再生之后，将所述碱金属碳酸盐溶液重新用于所述处理溶液中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将碱金属氢氧化物加入至待重新使用的所述碱金属碳酸盐溶液。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述碱金属是钠或钾。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述碱土金属阳离子是钙或镁。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述催化剂是碳酸酐酶。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第二溶液形成之后，在所述第二阶段之前从所述溶液去除酶。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述包含ニ氧化碳的气体是水泥厂烟道气。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述包含ニ氧化碳的气体在高pH、无催化剂时与包含碱金属碳酸盐和碱金属氢氧化物的溶液接触，并且当所述氢氧化物转化成碱金属碳酸盐而所述碳酸盐形成碳酸氢盐、所述溶液的PH降低时，将该pH降低的溶液与催化剂接触。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中用包含碱土金属碳酸盐的悬浮液预处理所述包含ニ氧化碳的气体。
11.ー种成形形式的组合物，所述组合物包含可通过前述权利要求任一项所述的方法得到的不溶的碳酸盐和ニ氧化硅。
全文摘要
本发明提供一种降低包含二氧化碳的气体的二氧化碳浓度的方法，所述方法包括，在第一阶段中将包含二氧化碳的气体与包含碱金属碳酸盐和/或碱金属氢氧化物的处理溶液以及催化剂接触，以促进二氧化碳的吸收，从而形成包含碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐的第二溶液，和在第二阶段中将所述第二溶液与包含可碳酸盐化的硅酸盐的材料接触，所述包含可碳酸盐化的硅酸盐的材料包含能够形成不溶的碳酸盐的碱土金属阳离子，从而生成二氧化硅和包含所述阳离子的固体碳酸盐并使包含碱金属碳酸盐的溶液再生。
文档编号B01D53/14GK102686297SQ201080053416
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年11月30日
发明者E·加特纳, M·吉梅内斯, M·帕利亚德 申请人:拉法基公司