二氧化碳捕集與催化循環利用的制備方法技術

本發明專利技術涉及二氧化碳的利用及轉化領域，尤其涉及二氧化碳捕集與催化循環利用的制備方法，包括從煙氣中捕集及熱解產生的二氧化碳經大功率等離子體催化后生成一氧化碳，一氧化碳用于燃燒或工業應用后生成二氧化碳被捕集循環利用。本發明專利技術的有益效果在于：（1）本發明專利技術通過碳酸納、催化劑、活性劑的協同作用，顯著提高二氧化碳捕集率；（2）溶液快速分解二氧化碳，降低分解成本；（3）在等離子體、催化劑、活性劑的協同作用下，顯著降低二氧化碳轉化溫度，提高二氧化碳轉化率；（4）節能環保，節約燃煤10%—85%，實現二氧化碳近零排放；（5）設備投資少，可大量捕集和轉化循環利用二氧化碳資源，適合重點耗煤行業規?；澞墉h保。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及二氧化碳的利用及轉化領域，尤其涉及。
技術介紹
CO2作為大氣溫室效應的主要元兇及全球天氣異常的重要因素，減排CO2是現今的重要研究課題之一。據統計，CO2每年的排放量正在逐年上升，截止到2006年年底，全球CO2的排放量已經達到62億公噸，如今大氣中的CO2水平比過去65萬年高出了 27%，達到了一個非常嚴峻的數字。在CO2的排放源中，以燃煤電站占據絕大多數，其次是工業上的一些燃廢氣的排放及全球汽車廢氣排放，另外還有一些生活廢氣，這些廢氣的排放大大增加了 CO2在空氣中的比重，在極短時間內改變了空氣質量，造成了溫室效應。燃煤電站是長期穩定的排放CO2源，是CO2減排的重中之重，因此如何做好CO2減排工作，使我國免受減排指標的困擾，實現可持續發展。捕集CO2有多種方法，工業上一般通過化學吸收法，其原理是工業上產生的CO2與化學吸收劑發生反應而被吸收，吸收了 CO2的溶液經過再生熱解塔釋放出CO2，釋放出CO2的溶液被再次用于吸收CO2循環利用。早期工業上用于吸收CO2的化學吸收劑為碳酸鈉，碳酸鈉吸收CO2后生成NaHCO3, NaHCO3后分解成Na2CO3與CO2。但是由于在分解反應過程中，反應的溫度不高，因此反應的效率受到了極大的影響，且吸收速度低、效果不高，造成工業成本與能耗過高。二氧化碳的化學轉化可以采用多種途徑，主要包括:直接分解為碳、氧氣、一氧化碳、與有機物反應、與氫氣反應生成甲醇等，轉化反應的供能方式除加熱外，還有光、電以及等離子體等。其中，等離子體輔助二氧化碳是非常有前景的，因為等離子體中含有大量活性的電子、離子、激發態的分子和自由基，這些活性粒子容易使穩定的分子活化并參加化學反應?，F今國內外對等離子體技術在煤氣化、煤化工、以及二氧化碳轉化的應用上，都有公開報道，但這些應用由于技術實施投資大、效果不理想、運行成本高等原因，所以也少有較大規模的產業應用成功案例報道
技術實現思路
本專利技術為克服上述的不足之處，目的在于提供，以Na2CO3為化學吸收劑，在原有的工業基礎上，解決Na2CO3吸收速度低、效果不高的問題，降低工業成本與能耗，提高CO2的轉化率；同時通過大功率等離子體實現大批量的二氧化碳轉化，生成一氧化碳再利用后生成的二氧化碳被捕集循環利用，實現工業上的零排放。本專利技術是通過以下技術方案達到上述目的:，包括:二氧化碳捕集與熱解方法及大功率等離子體催化二氧化碳方法，從煙氣中捕集及熱解產生的二氧化碳經大功率等離子體催化后生成一氧化碳，一氧化碳用于燃燒或工業應用后重新生成二氧化碳被捕集，循環利用并實現二氧化碳的近零排放:所述二氧化碳捕集與熱解方法包括以下步驟:Al)將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；A2)將碳化塔的溫度控制在60— 70°C，將步驟Al)所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產生化學反應:Na2C03+C02+H20——2NaHC03,生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液；A3)將步驟A2)所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進行熱解處理，熱解控制優選溫度為85— 98°C，產生化學反應:2NaHC03——Na2C03+C02+H20,獲得二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液；A4)將步驟A3)所述的二氧化碳氣體輸入冷凝氣水分離器進行冷凝脫水處理，再壓縮成液態置入C02氣罐儲存；A5)將步驟A3)所述的碳酸鈉液體按步驟Al)所述方法重新配成二氧化碳吸收劑溶液重復使用；所述大功率等離子體催化二氧化碳方法包括以下步驟:BI)活性劑傳感計重器、催化劑傳感計重器、煤粉傳感計重器分別按計量比例輸送活性劑、催化劑、煤粉進入管道，C02氣罐向管道內輸送二氧化碳氣體；B2)將催化反應爐的溫度控制在550— 1500°C，步驟BI)中的二氧化碳吹送活性齊IJ、催化劑、煤粉經過500W-8000KW等離子體催化器后進入催化反應爐中，二氧化碳、煤在等離子體、活性劑、催化劑的協同作用下，在催化反應爐中充分反應，二氧化碳與煤發生化學反應C+C02-CO,生成一氧化碳；B3)將步驟B2)產生的一氧化碳輸入燃燒爐作為燃料燃燒或將一氧化碳氣體用于化工應用，一氧化碳燃燒或用于化工應用后重新生成二氧化碳，重新生成的二氧化碳通過步驟Al) — A5)被捕集后存儲在C02氣罐中并用于步驟1)，實現二氧化碳的循環利用及近零排放。本專利技術，其特征在于，步驟Al)所述催化劑與二氧化碳用量的重量比例為0.01%—0.5%。作為優選，步驟Al)所述催化劑與二氧化碳用量的重量比例為0.01%—0.5%。作為優選，步驟Al)所述活性劑與二氧化碳用量的重量比例:0.01%—0.5%。作為優選，步驟A3)所述的熱解處理采用閃蒸熱解方式。作為優選，步驟BI)所述催化劑與二氧化碳用量的重量比例為0.1% — 5%。作為優選，步驟BI)所述催化劑還包括有:偏堿性化合物、含量在1%以上的腐植酸鉀、含量在1%以上的鈦、鈀、錳、鈉、鐵、鈣、鎂、鋅、銅、鋁、硅、磷的腐植酸類、黃腐植酸類合物、含量在1%以上的鈦、鈀、錳、鉀、鈉、鐵、鈣、鎂、鋅、銅、鋁、硅、磷的氧化物及氫氧化物。作為優選，步驟BI)所述活性劑與二氧化碳用量的重量比例:0.1% — 5%。作為優選，步驟BI)所述活性劑還包括有:植物葉綠素粉、銨類、包括含量在5%以上的多肽蛋白類氨基酸、含量在1%以上的銨、鉀、鈉、鐵、鈣、鎂、鋅、銅、鋁、硅、磷的腐植酸類、黃腐植酸類合物、含量在1%以上的鉀、鈉、鐵、鈣、鎂、鋅、銅、鋁、硅、磷的氧化物及氧化合物。作為優選，步驟B2)中在有氧情況下，二氧化碳與氧氣的濃度比為65—82%: 18—35%。作為優選，二氧化碳捕集與催化循環利用的全過程對壓力、溫度、流量采用遠程智能防爆監控系統進行監控。本專利技術的有益效果在于:(1)本專利技術通過碳酸納、催化劑、活性劑的協同作用，顯著提高二氧化碳捕集率；(2)溶液快速分解二氧化碳，降低分解成本；(3)在等離子體、催化齊U、活性劑的協同作用下，顯著降低二氧化碳轉化溫度，提高二氧化碳轉化率；(4)節能環保，節約燃煤10% — 85%，實現二氧化碳近零排放；(5)設備投資少，可大量捕集和轉化循環利用二氧化碳資源，適合煤電、煤化工、鋼鐵、水泥、造紙、冶金、印染、化工等重點耗煤行業規模化節能環保。附圖說明圖1是本專利技術的工藝流程示意圖；圖2是本專利技術具體實施例的大功率等離子體催化二氧化碳的第二種工藝流程示意圖；圖3是本專利技術具體實施例的大功率等離子體催化二氧化碳的第三種工藝流程示意圖；圖4是本專利技術具體實施例的等離子體發生器的結構示意圖；圖5是本專利技術具體實施例的等離子體催化器的結構示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術進行進一步描述，但本專利技術的保護范圍并不僅限于此:圖1是本專利技術的工藝流程示意圖，圖中裝置為二氧化碳捕集與催化循環利用裝置，包括:煙氣進口 1、碳化塔2、碳酸氫鈉溶液輸送管3、碳酸氫鈉溶液泵4、碳酸氫鈉熱解閃蒸器5、C02+H20氣體輸送管6、冷凝水與碳酸鈉溶液輸送管7、C02氣體出口管8、C02氣柜9、氣水冷凝分離器10、冷凝水出口 11、降本文檔來自技高網...

【技術保護點】
二氧化碳捕集與催化循環利用的制備方法，其特征在于，包括：二氧化碳捕集與熱解方法及大功率等離子體催化二氧化碳方法，從煙氣中捕集及熱解產生的二氧化碳經大功率等離子體催化后生成一氧化碳，一氧化碳用于燃燒或工業應用后重新生成二氧化碳被捕集，循環利用并實現二氧化碳的近零排放：所述二氧化碳捕集與熱解方法包括以下步驟：A1）將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸；A2）將碳化塔的溫度控制在60—70℃，將步驟A1）所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產生化學反應：Na2CO3+CO2+H2O——2NaHCO3，生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液；A3）將步驟A2）所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進行熱解處理，熱解控制優選溫度為85—98℃，產生化學反應：2NaHCO3——Na2CO3+CO2+H2O，獲得二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液；????A4）將步驟A3）所述的二氧化碳氣體輸入冷凝氣水分離器進行冷凝脫水處理，再壓縮成液態置入CO2氣罐儲存；A5）將步驟A3）所述的碳酸鈉液體按步驟A1）所述方法重新配成二氧化碳吸收劑溶液重復使用；所述大功率等離子體催化二氧化碳方法包括以下步驟：B1）活性劑傳感計重器、催化劑傳感計重器、煤粉傳感計重器分別按計量比例輸送活性劑、催化劑、煤粉進入管道，CO2氣罐向管道內輸送二氧化碳氣體；????B2）將催化反應爐的溫度控制在550—1500℃，步驟B1）中的二氧化碳吹送活性劑、催化劑、煤粉經過500W?8000KW等離子體催化器后進入催化反應爐中，二氧化碳、煤在等離子體、活性劑、催化劑的協同作用下，在催化反應爐中充分反應，二氧化碳與煤發生化學反應C+CO2——CO，生成一氧化碳；????B3）將步驟B2）產生的一氧化碳輸入燃燒爐作為燃料燃燒或將一氧化碳氣體用于化工應用，一氧化碳燃燒或用于化工應用后重新生成二氧化碳，重新生成的二氧化碳通過步驟A1)—A5)被捕集后存儲在CO2氣罐中并用于步驟1），實現二氧化碳的循環利用及近零排放。...

【技術特征摘要】
1.二氧化碳捕集與催化循環利用的制備方法，其特征在于，包括:二氧化碳捕集與熱解方法及大功率等離子體催化二氧化碳方法，從煙氣中捕集及熱解產生的二氧化碳經大功率等離子體催化后生成一氧化碳，一氧化碳用于燃燒或工業應用后重新生成二氧化碳被捕集，循環利用并實現二氧化碳的近零排放: 所述二氧化碳捕集與熱解方法包括以下步驟: Al)將碳酸氫納溶液與催化劑、活性劑充分溶合，制成二氧化碳吸收劑溶液，其中催化劑為含量5%以上全溶性腐植酸，或全溶性黃腐植酸；活性劑為含量5%以上的全溶性生化氨基酸； A2)將碳化塔的溫度控制在60— 70°C，將步驟Al)所述的二氧化碳吸收劑溶液在碳化塔中與進入的煙氣中接觸，使煙氣中二氧化碳產生化學反應:Na2C03+C02+H20——2NaHC03,生成含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液； A3 )將步驟A2 )所述的含有碳酸氫鈉的二氧化碳吸收劑溶液輸入熱解塔進行熱解處理，熱解控制優選溫度為85— 98°C，產生化學反應:2NaHC03——Na2C03+C02+H20，獲得二氧化碳氣體和碳酸鈉溶液；A4)將步驟A3)所述的二氧化碳氣體輸入冷凝氣水分離器進行冷凝脫水處理，再壓縮成液態置入C02氣罐儲存； A5)將步驟A3)所述的碳酸鈉液體按步驟Al)所述方法重新配成二氧化碳吸收劑溶液重復使用； 所述大功率等離子體催化二氧化碳方法包括以下步驟: BI)活性劑傳感計重器、催化劑傳感計重器、煤粉傳感計重器分別按計量比例輸送活性齊U、催化劑、煤粉進入管道，C02氣罐向管道內輸送二氧化碳氣體；B2)將催化反應爐的溫度控制在550—1500°C，步驟BI)中的二氧化碳吹送活性劑、催化劑、煤粉經過500W-8000KW等離子體催化器后進入催化反應爐中，二氧化碳、煤在等離子體、活性劑、催化劑的協同作用下，在催化反應爐中充分反應，二氧化碳與煤發生化學反應C+C02——CO,生成一氧化碳；B3)將步驟B2)產生的一氧化碳輸入燃燒爐作為燃料燃燒或將一氧化碳氣體用于化工應用，一氧化碳燃燒或用于化工應用后重新生成二氧化碳，重新生成的二氧化碳通過步驟A...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程禮華，沈宏良，應惟白，
申請(專利權)人：程禮華，沈宏良，應惟白，
類型：發明
國別省市：