[发明专利]一种采用镁基吸收剂实现烟气中CO2捕集与分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及CO₂的捕集与分离技术，具体是一种采用镁基吸收剂实现烟气中CO₂捕集与分离的方法。

背景技术

近年来，全球变暖已成为国际社会非常关注的焦点问题，温室气体特别是CO₂的大量排放是气候变暖的主要因素，控制和减少CO₂排放是人类社会面临的紧迫任务。在我国煤电、钢铁、化工、石化和水泥行业在工业中占有重要的地位，同时也是能源消耗和CO₂排放的重要产业，所以关于CO₂捕集技术主要是针对以上行业进行，依据捕集系统的技术基础和适用性，工程界通常将CO₂捕集系统分成以下四种：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧技术和化学链燃烧技术。

目前正在大力开发的CO₂捕集技术主要有3种，化学溶剂吸收法、吸附法和膜分离法。其中以化学溶剂吸收法研究的最多, 此法占据CO₂捕集70%的市场，也被认为最经济可行，被用于二氧化碳捕集的吸收剂有氨水、氢氧化钠、一级醇胺（MEA）、二级醇胺（DEA、DIPA）及三级醇胺（MDEA）等，二氧化碳与胺吸收剂发生化学反应后形成一种含CO₂的化合物，在温度为100℃～140℃和比标准大气压略高的压力条件下化合物分解，胺吸附剂进行再生，分离出吸附剂和高纯度的CO₂，但此法由于在吸收剂进行再生过程中需要消耗大量的能源，同时由于醇胺类物质的CO₂捕集能力较低、工艺复杂、设备投资较大，所以醇胺吸收法的CO₂捕集成本较高。

发明内容

为了降低现有技术中CO₂的分离与捕集成本，简化工艺过程，本发明提供一种采用镁基吸收剂实现烟气中CO₂捕集与分离的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种采用镁基吸收剂实现烟气中CO₂捕集与分离的方法，包括以下几个步骤：

（1）、将MgO与水混合制备成Mg(OH)₂悬浊液作为烟气吸收剂，MgO和水的加入比例使悬浊液中固体与液体的质量比小于3.5；

（2）、将步骤（1）配制的烟气吸收剂和待吸收的烟气分别通入到带有搅拌功能的CO₂吸收器中，并控制吸收剂的温度为13.5℃～50.0℃，pH为8.5～10.2，CO₂吸收器内吸收剂存量与烟气存量的体积比为1.8～3.5，单位时间内通入的烟气中的CO₂的物质的量与通入的烟气吸收剂中总共的镁的物质的量之比为0.9～1.0；

（3）、反应后的混合物进入离心分离机进行固液分离，得到的液体循环至吸收剂的制备工序作为添加的水循环利用，将所得的固体MgCO₃·3H₂O晶体在130℃～170℃的温度下进行加热干燥以脱除其中的物理水分和化学水分；

（4）、将干燥后得到的固体MgCO₃加入到密闭的回转窑中加热以实现捕集剂MgO的再生，控制回转窑窑温在350℃～500℃，加热后得到MgO固体和CO₂气体，MgO重新进入吸收剂的制备工序，所得的高纯度CO₂气体经过除尘处理后，进行降温压缩制得食品级CO₂产品。

所述的含CO₂的烟气为煤电、水泥、冶炼、化工行业所进行的燃煤、燃油、燃气所产生的工业烟气，以及其它由于化学反应所得到的含有CO₂的气体。

所述的MgO为镁菱矿、白云石、水镁石等含镁矿物煅烧所得的氧化镁或化学法制备而得的氧化镁。

有益效果：

（1）、捕集能力强。本发明用Mg(OH)₂悬浊液作为吸收剂对烟气中CO₂进行捕集，并通过控制悬浊液中固体与液体的质量比，以及通入反应器的烟气与吸收剂的比例等条件，提高了单位质量吸收剂吸收CO₂的量，最终使得本发明对CO₂的捕集能力与现行的CO₂捕集能力相比有了较大的提高。

（2）、再生成本低。只需要对脱水干燥后的捕集产物进行简单的加热分解即可实现捕集剂的再生，降低了捕集剂的再生成本，而且还制得了食品级CO₂产品。