[发明专利]从气流中捕获二氧化碳的方法和系统

说明书

技术领域

公开了一种从气流中捕获二氧化碳的方法和系统。所述气流可以为源自燃煤发电厂的烟气或者源自其他点源，如燃烧包括天然气在内的其他化石燃料的发电厂，以及钢铁厂、水泥厂和包括石油和金属精炼厂在内的其他工业用地，或者源自其他含碳燃料的燃烧，包括生物质衍生燃料，如醇、农业残余物和生物气。

背景技术

减少向大气中排放二氧化碳越来越受到重视，以帮助最小化全球变暖的效应。二氧化碳会自然沉降，包括硅酸盐岩石风化形成碳酸盐，以及全球的海洋。植物也是二氧化碳沉降的一种有效形式，利用光合作用通过将其吸收入生物体而将碳从大气中清除。然而，这些自然发生的沉降无法有效地跟上当今电力紧缺环境下产生的大量二氧化碳。

尽管已表明点源很多，这种过量二氧化碳气来源的主要类型为大型化石燃料发电厂，当以黑煤为燃料时，这种化石燃料发电厂通常平均每产生1兆瓦时(MWh)的电力便排放约0.8至1吨气体。例如，如澳大利亚新南威尔士州的猎人谷中的2640MW的贝斯沃特(Bayswater)大型发电厂一年产生两千万MWh的电力，同样将排放一千八百万吨的二氧化碳。如果存在一种能够捕获并永久隔离至少一部分由这种发电厂排放的二氧化碳的系统和方法将是有利的。如果能提供一种用于对永久需要独立检查的气体进行处置的系统和方法同样是很有利的。

与本申请同一申请人的AU2008217572公开了一种隔离二氧化碳的系统、装置和方法。在AU2008217572的方法中，对金属硅酸盐岩石进行开采、研磨并形成浆料，所述浆料将通过管道从岩石矿/采石场传输至含二氧化碳气体的点源。将所述浆料喷射到氨吸收器中，与氨气接触并反应以形成由金属硅酸盐组成的浆料，所述金属硅酸盐分散在以水中的氨为主要成分的溶液中。然后将所述浆料输送入洗涤塔，二氧化碳气体被送入该洗涤塔进行洗涤。将所述浆料喷射到所述洗涤塔的上部区域，用于捕获其中的二氧化碳。所述浆料的水相变成包括碳酸氢铵NH₄HCO₃、普通碳酸铵(NH₄)₂CO₃在内的碳酸铵盐溶液，并含有少量氨基甲酸铵NH₄COONH₂和尿素CO(NH₂)₂。然后通过管道将所述浆料从所述洗涤塔送回岩石矿/采石场，在这方面，所述管道形成反应器，在该反应器中，溶液中的碳酸铵盐与分散在所述浆料中的金属硅酸盐岩石反应形成金属碳酸盐、二氧化硅以及氨，其中所述碳酸盐和二氧化硅不溶于所述溶液，而氨主要以氢氧化铵的形式留在溶液中。在岩石矿/采石场中，氨从金属碳酸盐/二氧化硅浆料中分离，然后通过管道返回点源处的氨吸收器。所述金属碳酸盐/二氧化硅固体作为清洁的填充剂返回矿场/采石场。

在专利AU2008217572的方法中，装置必须能够在较高温度和压力下将固体含量相对较高的浆料泵送很长距离。此外，在主要的碳化反应期间形成的不可溶的金属碳酸盐可能会作用于煤，并因此钝化金属硅酸盐岩石颗粒表面，从而减慢金属硅酸盐向金属碳酸盐的转化。此外，在管道或其他反应器中，金属硅酸盐向碳酸盐和二氧化硅的转化不完全时，氨的回收变得更加困难，因为所采用的热处理会使未反应的碳酸铵/碳酸氢铵分解产生大量二氧化碳。

以上背景技术中的参考内容并不意味着承认这些技术形成本领域技术人员的公知常识的一部分。上述参考内容同样并非意在限定此处所公开的本申请的方法和系统。

发明内容

本文公开了一种从气流中捕获二氧化碳的方法。所述气流可以来源于燃烧煤及其他含碳燃料的发电厂(例如，化石燃料，如天然气，生物质衍生燃料，如醇、农业残余物、生物气等)的烟气。所述气流可以来源于其他点源，如钢铁厂、水泥厂、石油和金属精炼厂等。所述气流可以包含其他废气。例如，二氧化碳可能仅为所述气流的次要成分。在这方面，在燃煤发电厂的情况下，所述烟气的主要成分为大气中的氮。

所述方法包括在第一反应器中使金属硅酸盐浆料与水溶液中的铵盐反应。