[发明专利]二氧化碳吸附剂的制备方法、二氧化碳减少方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种捕捉二氧化碳的吸附剂，更具体地涉及一种二氧化碳吸附剂的制备方法、二氧化碳减少方法及其装置。

背景技术

化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是导致地球变暖的典型温室气体，目前正在加强对二氧化碳的排放限制。对于炼铁厂的燃烧废气或高炉煤气等大量含有二氧化碳的气体，其中的二氧化碳一般通过变压吸附(pressure swing adsorption，PSA)工艺被捕捉及吸收。

常规变压吸附设备由利用吸附剂捕捉二氧化碳的吸附塔和对捕捉到二氧化碳的吸附剂进行加热，以使吸附剂得到再生的再生塔组成。经过再生的吸附剂重新供应到吸附塔并参加反应。使用一定周期以上而失去吸附活性点的吸附剂被废弃，并补充不足的吸附剂到吸附塔。

在变压吸附工艺中，作为吸附剂使用活性炭、二氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)等固体吸附剂，并通过物理吸附方法捕捉二氧化碳。然而，这种方法由于常用的吸附剂价格高而导致成本上升，并且因为利用物理吸附方式所以结合力较弱，进而捕捉大量及高浓度二氧化碳的效率较低。

发明内容

技术问题

本发明提供一种制备成本低且二氧化碳捕捉效果优异的二氧化碳吸附剂的制备方法、以及使用所述吸附剂的二氧化碳减少方法及其装置。

技术方案

为了达到上述目的，本发明实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：提供炼铁废弃物；混合所述炼铁废弃物和粘合剂；向混合有所述粘合剂的所述炼铁废弃物注入氨，并制成颗粒；以及对所述颗粒进行干燥。

在所述颗粒的制备步骤所注入的氨的浓度可为5～30wt％。

所述二氧化碳吸附剂的制备方法，还可包括以下步骤：在将所述炼铁废弃物与粘合剂混合之前，进行浓缩及脱水处理。

所述脱水处理可使用压滤器。

经所述脱水处理的炼铁废弃物中可包含8％的水分。

所述粘合剂可为水泥(cement)或膨润土(bentonite)。

所述颗粒的大小可为1～25mm。

另外，本发明实施例的二氧化碳减少装置，包括：吸附装置，使用以所述制备方法来制备的吸附剂，并且喷入包含二氧化碳的废气，以使包含于所述废气中的二氧化碳吸附在所述吸附剂上；再生装置，对经所述吸附装置吸附有二氧化碳的吸附剂进行加热，以使所述被吸附的二氧化碳脱附；pH检测装置，用于检测经所述再生装置脱二氧化碳的所述吸附剂的pH值；以及旋转腔室，用于向经过所述pH检测装置的吸附剂喷射氨，而且，根据所述pH检测装置检测到的pH值，可向所述旋转腔室有选择地供应所述吸附剂。

所述再生装置中可使用炼铁工艺的废热，以向所述吸附剂供热。

如果在所述pH检测装置中检测到的pH值大于10，所述吸附剂就会供应到旋转腔室，如果在所述pH检测装置中检测到的pH值小于或等于10，所述吸附剂就会再用于还原铁的制备。

所述二氧化碳减少装置，还可包括：冷凝器，从所述再生装置中接收脱附的氨和二氧化碳的化合物，并利用冷凝温度的差异，使其分离成氨及二氧化碳。

在所述冷凝器中被分离的所述氨可供应到所述旋转腔室。

所述包含二氧化碳的废气可为选自高炉废气(BFG)、焦炉煤气(COG)及FINEX废气(FOG)中的至少一种。

进一步地，本发明实施例的二氧化碳减少方法使用以所述制备方法来制备的吸附剂，并包括以下步骤：使所述吸附剂与包含二氧化碳的废气接触，以从所述废气中吸附二氧化碳；使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附；判断所述脱二氧化碳的吸附剂的pH值是否大于设定值；以及如果所述吸附剂的pH值大于设定值，就向所述吸附剂喷射氨，而且可使用喷射有所述氨的所述吸附剂，从所述吸附二氧化碳的步骤开始重新进行。

所述二氧化碳的脱附可使用炼铁工艺的废热。

如果所述吸附剂的pH值小于或等于设定值，所述吸附剂就会再用于还原铁的制备。

所述pH值的设定值可为10。

使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附时，所述氨和所述二氧化碳的化合物脱附，所述二氧化碳减少方法还可以包括将所述化合物分离成所述氨及所述二氧化碳的步骤。

所述被分离的氨可用于所述向吸附剂喷射所述氨的步骤。

所述包含二氧化碳的废气可为选自高炉废气(BFG)、焦炉煤气(COG)及FINEX废气(FOG)中的至少一种。

此外，本发明实施例的二氧化碳吸附剂以所述制备方法来制备，并可负载有氨。