[发明专利]生产肥料和CO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩CO₂物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组。

背景技术

肥料的年使用量高达数百万吨。这些肥料在全球使用而且在全年中的大部分时间使用。所述肥料中的一些是通过酸与碱的直接中和产生的盐。主要的实例有硝酸铵(它一般是通过氨与硝酸的直接反应形成的)和磷酸铵类(它们一般是在磷酸与氨之间的反应中形成的)。这种直接反应产生中和能。所述中和能的应用数量有限。

CO₂排放和全球变暖的日益增长的效应已经迫使工业化世界寻求新的更好方式来满足对能源日益增长的需求，同时减少温室气体。最近在日本京都谈判的条约将要求发达国家在2010年以前将它们的温室气体排放降低到1990年的排放水平以下。因此，需要经济地控制温室气体排放的新战略。

氧化钙是根据如下反应通过加热石灰石(CaCO₃)、珊瑚、海产贝壳或白垩(它们主要是CaCO₃)释放二氧化碳来制备的：CaCO₃→500-600℃→CaO+CO₂。这个反应是可逆的；氧化钙将与二氧化碳反应形成碳酸钙。此外，通过在二氧化碳释放时将其从混合物脱除而向右驱动该反应。当将氧化钙与水混合时，氧化钙根据如下反应形成氢氧化钙：CaO+H₂O→Ca(OH)₂。

从石灰石生产氧化钙是人类创造的最古老的化学转化之一。在古英语中，石灰石的名称是lim，这是关于氧化钙的现代商用名的起源，即石灰。石灰具有很多性能，这些性能使其颇有价值。它太有用了，以致于当前它被大规模地工业生产；2000年在美国就生产了两千公吨。这种方法的缺点中有一些如下：1.为了在这些高温中反应而需要的高能耗；2.排放大量的含高浓度CO₂(高于20％)的烟道气；3.由于这些烟道气包括SO₂和NO_x而使排放的CO₂难以利用。

本发明的一个目的是联合生产(i)选自由硝酸铵和磷酸铵类组成的组的肥料；和(ii)浓缩的CO₂物流。

另一个目的是通过用选自由硝酸、磷酸及其组合组成的组的酸间接中和氨来生成肥料。

又一个目的是为了从含二氧化碳的气体生产碳化合物，利用与肥料的生产有联系的驱动力，所述肥料可以在很多地方而且在一年中的大部分时间内获得。

本发明的再一个目的是减少由CO₂导致的空气污染。

本发明还有一个目的是提供一种可以替代由石灰石生产氧化钙/氢氧化钙的传统方法的环境友好的方法，目的是产生氧化钙和产生具有经济价值的较清洁的CO₂物流，而无需目前现有技术方法中所需的高能耗。

                发明公开内容

了解了现有技术水平，现根据本发明提供了一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩CO₂物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括：

(I)使碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成CO₂，以及含有氨组分的肥料；和

(II)使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所述肥料分开。

在本发明的优选实施方案中，提供了一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩的CO₂物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括：

(a)使含二氧化碳的气体与在和CO₂反应时能形成碳酸盐产物的碱反应，由此形成碳酸盐产物；

(b)使来自步骤(a)的、含有CO₂组分的碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成所述肥料和CO₂；和

(c)使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所述肥料分开。