[发明专利]一种钙钠双载体循环氢氮氧多联产协同CO2捕集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙钠双载体循环氢氮氧多联产协同CO₂捕集方法，属于燃烧化工技术领域。

背景技术

氢气作为一种主要化工原料，在石油化工、电子冶金、食品加工以及航空航天等各个领域都有着广泛的应用。近些年，将氧化钙或改性的钙基吸附剂用于天然气重整、煤和生物质的气化技术，通过对反应过程中的CO₂气体进行吸附，促进反应平衡移动，从而制备得到高纯度氢气。地壳中钙元素含量占总元素的4.15％，大量存在于石灰石、白云石、萤石以及石膏等含钙矿物，此外蛋壳、珊瑚以及动物的壳体等中。因此以钙载体作为循环介质，成本低廉资源丰富。然而，采用钙基吸附剂进行数次循环吸附与煅烧后，钙载体存在孔径堵塞与烧结现象，吸附活性急剧下降，无法单纯的通过吸附与煅烧的方法实现钙基吸附剂的再生。因此，针对钙基吸附剂的利用、循环与再生，需要一种更为合理可行的方法，解决钙基吸附剂的循环再生问题。

空气主要成分为氧和氮，其分离方法目前主要分为低温法、吸附法以及膜分离法。采用低温法作为目前最为广泛应用的空气分离方法，但其流程较为复杂，投资大，成本高；采用吸附法对空气进行分离，得到的氧气纯度在93％左右，很难得到高纯度产品；而膜分离法虽然装置简单操作方便，但只适用于小规模的富氧燃烧与医疗保健等应用。综上所述，提出一种新型空气分离技术，并进而考虑其与传统空气分离方法的优势与缺点至关重要。

发明内容

技术问题：本发明提供一种实现了空气间接分离、生物质气化吸附制氢、生物炭分离以及CO₂气体捕集的钙钠双载体循环氢氮氧多联产协同CO2捕集方法。该方法解决了钙基吸附剂多次循环煅烧后性能严重下降等问题、CO₂大量排放造成温室效应全球变暖、钙基吸附制氢过程中的积碳问题，并提出了采用载体循环转化的方式实现空气的间接分离同时可提高生物质资源的利用率。

技术方案：本发明的钙钠双载体循环氢氮氧多联产协同CO₂捕集方法，包括如下步骤：

1)采用亚硝酸钠与硝酸钙作为原料，经过复分解法制备得到亚硝酸钙与硝酸钠，对硝酸钠加热，得到的亚硝酸钠与O₂；

2)将所述步骤1)复分解法得到的亚硝酸钙加热，温度控制为600-700℃，分解得到氧化钙与NO气体；

3)将所述步骤2)生成的氧化钙与生物质混合，采用水蒸气低温650-700℃下气化，得到高纯度氢气以及碳酸钙与生物炭的固体混合物；

4)采用空气对所述步骤2)产生的NO气体逐级氧化，得到NO₂气体与欠氧空气，多次循环吸收后得到得到NO₂与N₂混合气，再将所述NO₂与N₂混合气通入水中逐级循环吸收，最终得到硝酸与高浓度N₂；

5)将生成的硝酸加入到所述步骤3)生物质气化后的固体混合物，得到固液气三相产物，分别为生物炭、硝酸钙溶液与高纯的CO₂气体，捕集CO₂气体后，通过过滤分离硝酸钙溶液，同时得到生物炭；将所述硝酸钙溶液经过干燥研磨后作为原料循环往复，实现钙载体的循环。

进一步的，本发明方法中，步骤3)中还包括氧化钙与碳酸钙的循环转化与利用，具体为：将所述固体混合物于850-900℃、O₂气氛下煅烧，使其中的碳酸钙分解生成氧化钙与CO₂气体，捕集CO₂气体，将得到的氧化钙继续用于生物质气化制氢，循环利用。

进一步的，本发明方法中，步骤3)中氧化钙与生物质中碳的摩尔比Ca∶C为(0.5～2)∶1。

进一步的，本发明方法中，步骤4)中用于氧化NO气体的空气中氧气与NO气体的摩尔比为(0.75-1)∶1。

本发明方法通过钙载体的Ca(NO₃)₂→Ca(NO₂)₂→CaO→CaCO₃→Ca(NO₃)₂循环以及钠载体的NaNO₂→NaNO₃→NaNO₂循环，实现了空气间接分离、生物质气化吸附制氢、生物炭分离以及CO₂气体捕集。