[发明专利]从烟道气分离二氧化碳的方法和相关设备

权利要求书

1.通过二氧化碳(CO₂)与氨(NH₃)的多相催化反应从废气中分离出二氧化碳(CO₂)的方法，

其具有以下顺序的过程步骤：

-将含CO₂的废气导引通过催化剂，在该催化剂的活性中心积聚有NH₃，

-此时，CO₂在第一过程温度(T₁)通过与NH₃的化学反应转化为稳定的化合物，该稳定的化合物同样结合至催化剂表面，

-随后，使这种加载CO₂的催化剂在高于第一过程温度的第二过程温度(T₂＞T₁)经受由CO₂和水蒸气(H₂O)组成的洗涤气体流，由此，由CO₂和NH₃形成的化合物分解，CO₂释放进入洗涤气体流，但NH₃仍然积聚在催化剂的表面上，

-然后将富集CO₂的洗涤气体流转送至另一反应器，且在该反应器中冷却至低于第一过程温度的温度(T₃＜T₁)，从而将水冷凝且排出，

-最后，将在水表面上方的干燥的纯CO₂用泵抽出，输送用于其它用途。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，第一过程温度选择低于200℃的温度，以便含碳的反应产物，如异氰酸(HNCO)和尿素((NH₂)₂CO)，也结合至催化剂表面。

3.按权利要求1和权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一过程温度位于70℃至140℃的范围内。

4.按权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述催化剂表面上结合根据以下反应方程式进行

其中s表示结合至催化吸附剂表面的分子。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，在低温和NH₃表面浓度高的情况下，所述反应平衡根据方程(2)导致形成尿素，在高温或NH₃表面浓变低的情况下，相反地由方程(1)决定，并且导致释放CO₂。

6.按权利要求4所述的方法，其特征在于，在使用水蒸气的情况下，在释放CO₂时所述吸收剂根据下式恢复至其初始状态

(NH₂)₂CO→NH₃(s)+HNCO(s)    (2a)

HNCO(s)+H₂O→NH₃(s)+CO₂    (3)。

7.按权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，组合使用压力控制和温度控制通过冷凝来分离水蒸气和CO₂。

8.按权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用备选反应机理结合CO₂，其例如导致形成碳酸铵(NH₂CO₂NH₄⁺)，其根据下式

2NH₃(s)+CO₂→NH₂CO₂^-NH₄⁺(s)    (4)。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述碳酸铵在水溶液中和/或在合适的催化剂表面上，在低温时通过水解转化为碳酸铵，其根据下式

NH₂CO₂^-NH₄⁺(s)+H₂O→(NH₄)₂CO₃    (5)。