一種二氧化碳吸收和純化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體的分離和純化方法，具體涉及一種二氧化碳吸收和純化方法。
【背景技術】
[0002]在大氣環境中具有多種的化學物質，在一般的情況及濃度下都不會對生態造成影響，但隨著工業化的腳步，使用各種的工業化機械及交通工具，所排的化學物質越來越多，并且排放的濃度超出標準，只要任一種化學物的濃度超出標準，即會造成空氣污染。空氣污染會對人類及環境成直接或間接的影響，其中直接的影響包含:對生態圈生存的人類及動植物的健康造成傷害；而間接的影響包括:酸雨及全球暖化所帶來的相關環境問題。
[0003]目前，人為排放的二氧化碳越來越多，在室內，二氧化碳濃度超過0.15%時人體就會感到不適，在0.3%?0.4%時人呼吸加深，出現頭疼、耳鳴、血壓增加等癥狀，當達到
0.8%以上時就會引起死亡。二氧化碳還是引起溫室效應的主要污染物。大氣中最主要的溫室氣體為二氧化碳、甲烷及二氧化氮等三種，所謂溫室氣體就是會造成地球氣溫上升的大氣氣體，地球氣候的高溫化是目前最受重視的環保課題，尤其以二氧化碳對全球氣候暖化的影響最大，而氣候高溫化最主要的因素在在大氣的溫室氣體增加，因此，如何使大氣中的二氧化碳濃度降低，是目前地球環保最迫切的課題，各國無不積極進行二氧化碳排放減量的工作。而工廠排放的二氧化碳需要經過處理后才能排放，但目前主要是用堿性溶液吸收法，但是吸收速度慢，吸收不完全，達不到二氧化碳去除的指標。
[0004]人們曾設想采用封存的方式減少大氣中的二氧化碳氣體，二氧化碳封存是指把二氧化碳存放在特定的自然或人工容器中，利用物理、化學、生化等機制，達到封存二氧化碳百年以上的目的。森林、海洋、地層、人工貯槽、化學反應器等都可做為封存二氧化碳的容器。而在國際間所提出大規模的二氧化碳封存方式，可分為地質封存、地表封存及海洋封存三大類。目前每公噸二氧化碳的捕獲、運輸及封存的操作成本，分別約為5-115美元、每百公里0.4-3.2美元與0.5-100美元。其中，新型氣化復循環發電廠的每噸二氧化碳捕獲成本約為13-37美元，而每噸二氧化碳的地質封存成本約為0.5-8美元，海洋封存成本約為5-30美元，地表礦化封存成本約為50-100美元。可見封存技術部件成本比較高，且難于選擇合適的封存容器，因此該技術未見成熟，也沒有得到推廣，有待于進一步的研究和開發。
[0005]為了解決二氧化碳大量排放的問題，人們提出了二氧化碳的捕集和純化方法。對二氧化碳的碳捕集與純化是指將大型發電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產生的二氧化碳收集并純化，以利于后續用各種方法儲存，并加以利用，從而避免其排放到大氣中的一種技術。它包括二氧化碳的捕集、純化兩個環節。該技術將對溫室氣體的減排做出貢獻，為人類減緩氣候變暖帶來希望。二氧化碳捕集-純化技術的工作原理:排放煙氣通過可以吸收二氧化碳氣體的化學物質，此過程中二氧化碳得以捕獲和收集，再通過物理或化學手段純化已捕獲的二氧化碳，以利于后續對二氧化碳的儲存和再利用。目前，二氧化碳的捕集-純化技術主要是以氧化鈣為吸收劑，生成碳酸鈣，再煅燒碳酸鈣生成氧化鈣和純凈的二氧化碳。此種方法為固相反應，反應效率低且操作條件要求高溫高壓，能耗高。研究者們已經做出了很多的研究:
[0006]中國專利CN102512932A公開了一種高效去除二氧化碳的方法，在熱的碳酸鉀溶液中添加活化劑加快碳酸鉀與二氧化碳的反應速度，并降低堿液面上二氧化碳平衡分壓，從而提高二氧化碳的吸收速度和氣體凈化度。所述的活化劑選三氧化二砷、硼酸、二乙醇胺、氨基乙酸中的一種，采用該法的優點是二氧化碳去除速度快，成本較低廉，但卻無法對二氧化碳氣體進行收集。
[0007]專利CN1827562A公開了一種除去CO2的方法和除去0)2的裝置，所述裝置包括第I反應流路和第2反應流路，第I反應流路包括，對于供應的氣體在催化劑的存在下加熱而進行反應的第I反應部分、將至少含有014及CO2的原料氣體供應至上述第I反應部分的原料氣體供應部分、設置在上述第I反應部分的下游的從作為反應生成物的混合氣體中除去H2O的冷卻器、和將經過上述冷卻器的混合氣體與上述原料氣體混合再次供應至上述第I反應部分的循環流路；第2反應流路，與上述第I反應流路相連，從而能供應作為反應生成物的混合氣體的一部分，包括在催化劑的存在下加熱而使該混合氣體中的0)2及CO與H2反應、從而轉化為CH4的第2反應部分。可見該方法設備復雜，運行成本也比較高；
[0008]專利CN102686297A公開了一種降低包含二氧化碳的氣體的二氧化碳濃度的方法，包括，在第一階段中將包含二氧化碳的氣體與包含堿金屬碳酸鹽和/或堿金屬氫氧化物的處理溶液以及催化劑接觸，以促進二氧化碳的吸收，從而形成包含堿金屬碳酸鹽和堿金屬碳酸氫鹽的第二溶液，和在第二階段中將所述第二溶液與包含可碳酸鹽化的硅酸鹽的材料接觸，所述包含可碳酸鹽化的硅酸鹽的材料包含能夠形成不溶的碳酸鹽的堿土金屬陽離子，從而生成二氧化硅和包含所述陽離子的固體碳酸鹽并使包含堿金屬碳酸鹽的溶液再生。該方法工藝復雜，需要用到催化劑，降低了其可實施性。
[0009]專利CN102553392A公開了一種用于去除二氧化碳的方法和系統，該系統包括第一和第二吸著劑床、換熱系統和用于降低壓力的裝置，吸著劑床的每一個均具有用于吸附和解吸0)2的固態胺吸著劑，在給定時間，吸著劑床中的一個吸附CO 2并且另一個吸著劑床解吸C02，換熱系統冷卻0)2吸附床并且加熱CO 2解吸床，使得CO 2解吸床的溫度高于CO 2吸附床的溫度，用于壓力的裝置降低CO2解吸床處的CO2壓力；該方法包括將氣體流供應到包含固態胺吸著劑的吸著劑床吸附C02，降低另一個吸著劑床處的壓力以解吸C02，加熱0)2解吸床，冷卻0)2吸附床，以及從CO2解吸床去除CO 2。該方法過程負責，吸附和脫附過程中容易造成吸附劑的污染