[发明专利]化石燃料或生物质发电厂烟气中CO2的回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化石燃料或生物质发电厂烟气中CO₂的回收利用方法，属于发电厂烟气再处理技术领域。

背景技术

目前，化石燃料发电，不管是煤还是石油、天然气，其都是以空气作为氧化剂，因而烟气尾气量大，CO₂难以回收，即使可以回收其回收成本会很高。并且烟气中大量的粉尘氮氧化合物和硫化物排入空气中会造成环境污染和雾霾。

合成氨工业生产至今，仍是以氮气和氢气为原料在铁催化剂作用下合成氨，且合成氨反应需要在高压高温下进行，能耗高，且所需氢主要由煤、石油和天然气与水反应转化而来，而化石燃料中的CO₂除了用于生产尿素以外，多余的CO₂便被排放至大气。CO₂的排放会导致大气中CO₂浓度升高，使全球变暖，进而引起气候变化。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种化石燃料或生物质发电厂烟气中CO₂的回收利用方法。

本发明的目的还在于提供上述方法在化石燃料或生物质发电厂烟气中CO₂的回收再利用中的应用。

为达到上述目的，本发明提供一种烟气中CO₂的回收利用方法，该方法包括以下步骤：

a、O₂或空气与化石燃料或生物质进行燃烧以用于发电，产生烟气，再从烟气中回收CO₂或CO₂与氮气，并对CO₂与氮气进行分离；

b、使金属锂与氮气相接触发生反应，得到氮化锂；

c、在室温、常压、氮气气氛下，使所述氮化锂与水蒸汽相接触发生反应，得到氨气和氢氧化锂；

d、对氢氧化锂进行电解以回收金属锂，再将得到的金属锂按照步骤b继续进行 反应；

e、将所述氨气与CO₂进行反应，得到氮肥尿素。

根据本发明所述的方法，优选地，当采用O₂作为氧化剂进行发电时，步骤a、步骤b中所述的O₂和N₂源自于空气经空分技术分离后得到的O₂和N₂。

根据本发明所述的方法，优选地，当采用空气作为氧化剂进行发电时，步骤b中所述的氮气源自于烟气经分离后得到的氮气。

根据本发明所述的方法，当采用O₂作为氧化剂与化石燃料或生物质进行燃烧进行发电时，此时烟气尾气中主要是CO₂；而当采用空气作为氧化剂与化石燃料或生物质进行燃烧进行发电时，烟气尾气中主要是CO₂和氮气。

根据本发明所述的方法，步骤c中氮化锂与水蒸汽的反应为放热反应，因此步骤b中不需要额外加热，并且出于实验安全考虑，本发明需要将反应放出的热量进行热交换以避免反应温度过高。反应生成的氢氧化锂微溶于水(100克水能溶解12.7克氢氧化锂)，因此步骤c选用水蒸汽作为反应原料不但可以控制(降低)反应放热，还可以防止一部分锂的流失。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤d所述电解过程采用的电极为碳质材料电极。

根据本发明所述的方法，优选地，所述碳质材料包括碳纸、碳布、多孔石墨板或泡沫石墨烯。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤d所述电解过程采用的电解工作液包括乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚电解液，双三氟甲烷磺酰亚胺锂电解质及碘化锂添加剂；

更优选地，以所述电解工作液的总体积计，双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为0.10-0.50mol/L；碘化锂的浓度为0.01-0.10mol/L。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤d所述电解过程采用的隔膜包括玻璃纤维隔膜或高分子隔膜。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤d所述的电解是在常温、常压下进行的，电解过程的电压为2.0-4.5V，电流强度为0.04-0.40A/g金属锂。在本发明优选的实施方式中通过电解过程的电压来判断电解反应是否结束，即当电解过程的电压达到4.5V时认为电解反应结束。

根据本发明所述的方法，在本发明优选的实施方式中，所述CO₂与N₂的摩尔比为1:1。

根据本发明所述的方法，所述空分技术为本领域的常规技术，本领域技术人员可以根据现场作业需要进行操作。本发明所使用的空分装置也为本领域常规的设备。