[发明专利]一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的系统及方法

说明书

本申请提出一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的系统及方法，其中加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的方法，包括：以氨水作为吸收剂，吸收脱硫后的烟气中的二氧化碳，获得碳酸铵吸收液；加热脱硫石膏，获得半水石膏；将半水石膏水化，获得半水石膏水化后的溶液；将碳酸铵吸收液、半水石膏水化后的溶液和氨水进行矿化反应，获得固体碳酸钙和硫酸铵的混合物。本申请所述加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的方法，将脱硫后的二水石膏加热转化为半水石膏，再利用半水石膏的高溶解度特点，先将半水石膏溶解，形成高钙离子浓度溶液，再与碳酸铵进行液液反应，矿化反应的速度非常快，矿化效率高，可显著降低脱除及固定COsubgt;2/subgt;的成本。

技术领域

本申请涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的系统及方法。

背景技术

利用氨水(NH₃)和石膏(CaSO₄)与烟气中的CO₂反应，生产硫酸铵(化肥)和碳酸钙(见式1)，从而实现烟气脱碳并将其矿化。

CO₂+2NH₃+CaSO₄·2H₂O→(NH₄)₂SO₄+CaCO₃↓+2H₂O (1)

该技术把CO₂的捕集与利用两个环节合二为一，整个过程不涉及高温和有机溶剂，避免了高成本和次生污染的问题；矿化产物为碳酸钙，其形态稳定，不存在泄漏等环境风险，节省监测成本，可重新用于烟气脱硫或永久安全封存；反应产物硫酸铵为高附加值工业品(化肥)，用于农业生产。整套技术可使脱碳成本显著降低，同时获得收益，具有很高的技术经济性。该技术脱碳还涉及石膏这一工业垃圾的消纳问题，可有效再利用工业固废，可产生巨大的社会与经济效益。

目前直接矿化的原料多直接采用磷石膏和脱硫石膏，主要磷石膏中二水硫酸钙的成分在占比大于85％(一级品)，脱硫石膏中二水硫酸钙的占比大于95％(一级品，半水硫酸钙含量小于0.5％)，烟气CO₂直接与工业固废石膏矿化反应生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是石膏的溶解，而二水硫酸钙的溶解度较低(20℃，2.05g/L溶解度)，溶解速度慢，导致反应速度慢，工程化应用过程中为了维持石膏足够时间溶解，反应设备体积庞大，导致出投资成本高，系统效率较低，脱碳成本高。

发明内容

有鉴于此，本申请的一个目的在于提供一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的方法，将脱硫后的二水石膏加热转化为半水石膏，再利用半水石膏的高溶解度特点，先将半水石膏溶解，形成高钙离子浓度溶液，再马上与碳酸铵进行液液反应，矿化反应的速度非常快，矿化效率高，可显著降低脱除及固定CO₂的成本。

本申请的另一个目的在于提供一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的系统。

为达到上述目的，本申请的第一方面实施例提出一种加速脱硫石膏直接矿化烟气二氧化碳的方法，包括：

以氨水作为吸收剂，吸收脱硫后的烟气中的二氧化碳，获得碳酸铵吸收液；

加热所述脱硫石膏，获得半水石膏；

将所述半水石膏水化，获得半水石膏水化后的溶液；

将所述碳酸铵吸收液、所述半水石膏水化后的溶液和氨水进行矿化反应，获得固体碳酸钙和硫酸铵的混合物。

在一些实施例中，所述半水石膏水化的停留时间为5-20min。

在一些实施例中，所述半水石膏在纯水或含有硫酸铵的水溶液中水化，且所述半水石膏的添加量为纯水或含有硫酸铵的水溶液的5-30wt％。