[发明专利]一种二氧化碳吸收和纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体的分离和纯化方法，具体涉及一种二氧化碳吸收和纯化方法。

背景技术

在大气环境中具有多种的化学物质，在一般的情况及浓度下都不会对生态造成影响，但随着工业化的脚步，使用各种的工业化机械及交通工具，所排的化学物质越来越多，并且排放的浓度超出标准，只要任一种化学物的浓度超出标准，即会造成空气污染。空气污染会对人类及环境成直接或间接的影响，其中直接的影响包含：对生态圈生存的人类及动植物的健康造成伤害；而间接的影响包括：酸雨及全球暖化所带来的相关环境问题。

目前，人为排放的二氧化碳越来越多，在室内，二氧化碳浓度超过0.15％时人体就会感到不适，在0.3％～0.4％时人呼吸加深，出现头疼、耳鸣、血压增加等症状，当达到0.8％以上时就会引起死亡。二氧化碳还是引起温室效应的主要污染物。大气中最主要的温室气体为二氧化碳、甲烷及二氧化氮等三种，所谓温室气体就是会造成地球气温上升的大气气体，地球气候的高温化是目前最受重视的环保课题，尤其以二氧化碳对全球气候暖化的影响最大，而气候高温化最主要的因素在在大气的温室气体增加，因此，如何使大气中的二氧化碳浓度降低，是目前地球环保最迫切的课题，各国无不积极进行二氧化碳排放减量的工作。而工厂排放的二氧化碳需要经过处理后才能排放，但目前主要是用碱性溶液吸收法，但是吸收速度慢，吸收不完全，达不到二氧化碳去除的指标。

人们曾设想采用封存的方式减少大气中的二氧化碳气体，二氧化碳封存是指把二氧化碳存放在特定的自然或人工容器中，利用物理、化学、生化等机制，达到封存二氧化碳百年以上的目的。森林、海洋、地层、人工贮槽、化学反应器等都可做为封存二氧化碳的容器。而在国际间所提出大规模的二氧化碳封存方式，可分为地质封存、地表封存及海洋封存三大类。目前每公吨二氧化碳的捕获、运输及封存的操作成本，分别约为5-115美元、每百公里0.4-3.2美元与0.5-100美元。其中，新型气化复循环发电厂的每吨二氧化碳捕获成本约为13-37美元，而每吨二氧化碳的地质封存成本约为0.5-8美元，海洋封存成本约为5-30美元，地表矿化封存成本约为50-100美元。可见封存技术部件成本比较高，且难于选择合适的封存容器，因此该技术未见成熟，也没有得到推广，有待于进一步的研究和开发。

为了解决二氧化碳大量排放的问题，人们提出了二氧化碳的捕集和纯化方法。对二氧化碳的碳捕集与纯化是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集并纯化，以利于后续用各种方法储存，并加以利用，从而避免其排放到大气中的一种技术。它包括二氧化碳的捕集、纯化两个环节。该技术将对温室气体的减排做出贡献，为人类减缓气候变暖带来希望。二氧化碳捕集-纯化技术的工作原理：排放烟气通过可以吸收二氧化碳气体的化学物质，此过程中二氧化碳得以捕获和收集，再通过物理或化学手段纯化已捕获的二氧化碳，以利于后续对二氧化碳的储存和再利用。目前，二氧化碳的捕集-纯化技术主要是以氧化钙为吸收剂，生成碳酸钙，再煅烧碳酸钙生成氧化钙和纯净的二氧化碳。此种方法为固相反应，反应效率低且操作条件要求高温高压，能耗高。研究者们已经做出了很多的研究：

中国专利CN102512932A公开了一种高效去除二氧化碳的方法，在热的碳酸钾溶液中添加活化剂加快碳酸钾与二氧化碳的反应速度，并降低碱液面上二氧化碳平衡分压，从而提高二氧化碳的吸收速度和气体净化度。所述的活化剂选三氧化二砷、硼酸、二乙醇胺、氨基乙酸中的一种，采用该法的优点是二氧化碳去除速度快，成本较低廉，但却无法对二氧化碳气体进行收集。

专利CN1827562A公开了一种除去CO₂的方法和除去CO₂的装置，所述装置包括第1反应流路和第2反应流路，第1反应流路包括，对于供应的气体在催化剂的存在下加热而进行反应的第1反应部分、将至少含有CH₄及CO₂的原料气体供应至上述第1反应部分的原料气体供应部分、设置在上述第1反应部分的下游的从作为反应生成物的混合气体中除去H₂O的冷却器、和将经过上述冷却器的混合气体与上述原料气体混合再次供应至上述第1反应部分的循环流路；第2反应流路，与上述第1反应流路相连，从而能供应作为反应生成物的混合气体的一部分，包括在催化剂的存在下加热而使该混合气体中的CO₂及CO与H₂反应、从而转化为CH₄的第2反应部分。可见该方法设备复杂，运行成本也比较高；