[发明专利]一种氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气净化技术领域，特别是烟气中脱除二氧化碳的工艺。

背景技术

近年来随着全球气候变暖、极端天气的频繁出现，国际社会在提出减少温室气体CO₂排放同时，也意识到它也是一种取之不尽、用之不竭的廉价资源，因此碳捕集、利用与封存技术（CCUS）成为科学界和产业界共同关注的焦点，此项技术利用CO₂合成基础化学品、燃料和高分子材料等，并有效减少碳排放，帮助人类摆脱因过量使用化石能源所造成的能源、资源和环境的三重困境。以煤炭为主的火电厂（CO₂最大排放源）实现清洁生产和CO₂的有效利用是实现可持续发展的关键。

在另一方面，以CO₂作为生产原料合成尿素、生产碳酸盐、制取脂肪酸和水杨酸及其衍生物等已经成为成熟的生产工艺，现在又成功研究了合成甲酸及其衍生物、高分子单体及一系列高分子材料等新的工艺方法。上述技术中，虽然利用CO₂作为生产原料，但对CO₂纯度要求比较高，比如尿素的合成工艺，以及合成碳酸盐工艺，就都需要利用经过提纯、浓缩后的CO₂，而火电厂排放的低浓度CO₂则无法直接得到有效利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服已有技术之缺陷，提供一种氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，它以氨水为吸收剂对烟气中的CO₂进行捕集，并以硫酸钠为转化媒介生产碳酸钠、碳酸氢钠等化工产品，同时减少CO₂的排放。

本发明所述技术问题是以下述技术方案实现的：

一种氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，它在烟气吸收合成装置内运行，所述烟气吸收合成装置包括烟气管路、并联的吸收塔和碳化塔、除氨塔和固液分离设备；

所述方法具体按如下步骤进行：

A、吸收脱除CO₂：

预处理后的烟气经烟气管道分流后分别进入吸收塔和碳化塔，氨水通过吸收塔中的吸收液循环管路至塔体上层的喷淋装置，喷淋的氨水与进入吸收塔的烟气逆向接触并吸收烟气中的CO₂，得到含有中间产物(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃晶体的吸收液；

B、碳化产出碳酸氢钠：

将步骤A得到的吸收液抽出进入碳化塔，吸收液与碳化塔中的硫酸钠混合，反应得到中间母液，中间母液通过碳化塔的母液循环管路至塔体上层的喷淋装置，中间母液经喷淋与进入碳化塔烟气中的CO₂反应得到含有NaHCO₃晶体的碳化母液

C、烟气水洗回收氨：

从吸收塔和碳化塔的塔顶排出的烟气汇集进入除氨塔，对烟气中挥发出的氨气进行水洗脱除，从除氨塔顶部排出洁净烟气；

D、固液分离：

将步骤B中的碳化母液移入固液分离设备内进行分离、洗涤、脱水，使固体碳酸氢钠同母液分离，经干燥得到产品碳酸氢钠。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，所述步骤A中进入吸收塔内的烟气流量为烟气总量的50%-70%，进入碳化塔的烟气流量为烟气总量的30%-50%。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，所述步骤B中碳化反应的反应温度35℃-40℃，碳化母液的pH范围为8.4-9.5。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，所述步骤B中硫酸钠为破碎、筛分后的硫酸钠颗粒，硫酸钠颗粒的粒径为20mm以下。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，所述步骤D中固液分离设备为相连的旋流器和离心机，或者固液分离设备为一体离心机或真空抽滤机。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，所述步骤D中将固液分离设备分离出的湿碳酸氢钠经煅烧器煅烧，使其加热分解生成产品碳酸钠和副产物高纯度二氧化碳。

上述氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，其特征在于，所述步骤D中分离过程中产生的母液经浓缩蒸发器浓缩、结晶，生产出作为肥料的副产品硫酸铵。