生产肥料和CO₂的方法

专利名称：生产肥料和CO₂的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i )肥料和(ii ) 浓缩C02物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组 成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合組成的组。
背景技术：
肥料的年使用量高达数百万吨。这些肥料在全球使用而且在全年 中的大部分时间使用。所述肥料中的一些是通过酸与碱的直接中和产 生的盐。主要的实例有硝酸铵(它一般是通过氨与硝酸的直接反应形 成的)和磷酸铵类(它们一般是在磷酸与氨之间的反应中形成的)。 这种直接反应产生中和能。所述中和能的应用数量有限。C02排放和全球变暖的日益增长的效应已经迫使工业化世界寻求 新的更好方式来满足对能源日益增长的需求，同时减少温室气体。最 近在日本京都谈判的条约将要求发达国家在2010年以前将它们的温 室气体排放降低到1990年的排放水平以下。因此，需要经济地控制温 室气体排放的新战略。氧化钙是根据如下反应通过加热石灰石(CaC03)、珊瑚、海产 贝壳或白垩(它们主要是CaC03)释放二氧化碳来制备的CaC03 — 500-60(TC—CaO+C02。这个反应是可逆的；氧化钙将与二氧化碳反应 形成碳酸钙。此外，通过在二氧化碳释放时将其从混合物脱除而向右 驱动该反应。当将氧化钙与水混合时，氧化钙根据如下反应形成氢氧 化钙:CaO + H20— Ca(OH)2。从石灰石生产氧化钩是人类创造的最古老的化学转化之一。在古 英语中，石灰石的名称是//迈，这是关于氧化钙的现代商用名的起源，即石灰。石灰具有很多性能，这些性能使其颇有价值。它太有用了，以致于当前它被大规模地工业生产；2000年在美国就生产了两千公 吨。这种方法的缺点中有一些如下l.为了在这些高温中反应而需要 的高能耗；2.排放大量的含高浓度C02 (高于20% )的烟道气；3.由 于这些烟道气包括S02和N0x而使排放的C02难以利用。本发明的一个目的是联合生产(i )选自由硝酸铵和磷酸铵类组 成的组的肥料；和(ii )浓缩的C02物流。另一个目的是通过用选自由硝酸、磷酸及其组合组成的组的酸间 接中和氨来生成肥料。又一个目的是为了从含二氧化碳的气体生产碳化合物，利用与肥 料的生产有联系的驱动力，所述肥料可以在很多地方而且在一年中的 大部分时间内获得。本发明的再一个目的是减少由0)2导致的空气污染。本发明还有 一 个目的是提供一种可以替代由石灰石生产氧化钙/ 氢氧化钓的传统方法的环境友好的方法，目的是产生氧化钙和产生具 有经济价值的较清洁的C02物流，而无需目前现有技术方法中所需的高育fe^c。发明公开内容了解了现有技术水平，现根据本发明提供了 一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩C02物流的方法，其中所述酸选 自由贿酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、 磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(I) 使碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的 组的反应物反应而形成C02，以及含有氨组分的肥料；和(II) 使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形 式与所述肥料分开。在本发明的优选实施方案中，提供了一种通过用酸间接中和氨来 联合生产(i )肥料和(H )浓缩的C02物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(a) 使含二氧化碳的气体与在和C02反应时能形成碳酸盐产物的 碱反应，由此形成碳酸盐产物；(b) 使来自步骤(a)的、含有C02组分的碳酸盐产物与选自由 硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成所述肥料 和C02;和(c )使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式 与所述肥料分开。在步骤(a)中使用的含二氧化碳的气体可以得自涉及烃类燃烧 的各种工业生产，钢铁的生产，但是最感兴趣的是利用从油和煤的燃 烧得到的烟道气。使含二氧化碳的气体接触，优选在脱除飞灰和调节 温度之后进行接触。在本发明的优选实施方案中，步骤(a)中所述含二氧化碳的气 体中二氧化碳的浓度低于30%而且在步骤(c)中形成的所述冷凝且 较浓的二氧化碳物流是70%0)2的物流，优选是气流。在一个优选实施方案中，使含二氧化碳的气体与氨接触(参见图 1)，并且添加液体，由此形成含碳酸盐的产物而且所得气体具有降低 的C02含量。能以溶液或气体形式引入氨。所述液体可以是水或水溶 液，包括含有碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、亚硫酸铵的再循环物流； 在下一个步骤中形成的物流，例如来自步骤(c)中的分离过程的母液； 或者来自另 一过程的物流，例如来自石灰石湿式洗涤(LWS )装置的排 放物流。使步骤(a)中形成的含有碳酸盐的产物(它可以是固体或液 体)与选自由硝酸、磷酸及其混合物组成的组的反应物反应。这个反 应形成所述肥料和浓缩的二氧化碳气流。为简单起见，如果我们将步 骤(a)中形成的碳酸盐产物描述为液体中的碳酸氢铵，那么这个步骤 中各反应中的一些反应就可以表示为<formula>formula see original document page 9</formula>和(3) NH4HC03 + NH4H2P04 — (NH4) 2HP04 + C02 + H20。 在这些反应中，以及在下文中的那些反应中，化学反应可能比方程式中显示的复杂得多。在另一个优选实施方案中，在第一步骤中，使含二氧化碳的气体 与不同于氨的碱反应(参见图2和3)。然而，在该方法的后一步骤 中，交换所述碱以形成所述碳酸铵产物。在这些优选实施方案中选择的碱是这样的碱，它的特征在于在水 溶液中非常低的溶解度，于是，可以轻易地将它与后一步骤中的铵盐 溶液分开。所述碱选自由Ca(0H)2、 CaO、及其混合物、固体吸收剂、 或有机碱(在水相中具有有限的溶解度)组成的组。根据一个实施方案，所述固体吸收剂和所述有机碱的官能团选自 由伯胺、仲胺、^又胺及其组合组成的组。这个步骤中的各反应中的一些反应可以表示为(4) Ca(0H)2 +C02+H20— CaC03 +2H20;(5) R3N固体+ C02 +H20 —R3NH+ HC()3固体+H20;和(6) R〗N有机的+ C02 +H20 — R3NH—HCO 3有机的 +H20。 Ca(0H)2和CaO可以以水溶液中的悬浮体的形式引入。所迷水溶液可以是水或水溶液，包括含有碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、亚碗 酸铵、硝酸铵、硝酸钓的再循环物流；在下一步骤中形成的物流，例 如来自步骤(c)中的分离过程的母液；或者来自另一过程的物流，例 如来自石灰石湿式洗涤(LWS)装置的排放物流。在一个实施方案中，该实施方案也可以如图2中所示，在步骤(b) 中，首先使所述碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组 成的组的反应物反应，以形成冷凝的C02和一种中间产物，该中间产 物是通过所述碱(在步骤(a)中)与所述反应物之间的反应形成的。 这个步骤中的各反应中的一些反应可以表示如下(7) CaC03+ 2HN03卄Ca (N03) 2 + C02 +H20;(8) R3NH—跳固体+跳—R3NH+—N03 + C02 +H20;和(9) R3NH—HC。3有机的+ HN03 — R3NH+—NO〗有机的+ C02 +H20。这里，在第二步骤中，然后使上述中间产物(在步骤(C)中) 与氨反应以形成所述肥料并且由此再生至少一部分所述碱，在这个步骤中各反应中的一些反应可以表示如下(10) Ca (N03) 2 +NH4+0H— — NH4N03+ Ca (OH) 2;(11) R3NH+—N03,+ NH/0ir — NH4 N03+ R3N固体；和(12) R3NH—冊3有机的+ NH;OIT — NH4N03+ RW有机的。 在另一个优选实施方案中，使上述实施方案的步骤(b)和(c)的顺序交换(参见图3)。在这个实施方案中，使含二氧化碳的气体 与所述碱接触(步骤(a ))，由此形成碳酸盐产物而且所得气体具有降 低的C02含量。在步骤(b)中，使所述碳酸盐产物与氨反应以形成选 自由碳酸铵、碳酸氢铵及其混合物组成的组的铵盐，并且由此再生至 少一部分的所述碱。然后使上述铵盐与选自由硝酸、磷酸、其盐及其 混合物组成的组的反应物反应(在步骤(c)中)以形成冷凝的C02和 所述肥料。根据一个实施方案，在其中所述碱选自由Ca(0H)2和CaO组成的 组的情况下，步骤(a)中的碳酸钙形成是自然发生的而且所述方法采 用产生的(mined)碳酸钩。在这个方法中，使产生的碳酸钩与硝酸反 应以形成Ca (N0》2和C02，其中其至少一部分以冷凝且相对浓缩的物流 的形式得到分离。在下一个步骤中，使形成的Ca(NO^与氨反应而形 成月巴料、冊揭3和Ca(0H)2。根据一个实施方案，在其中所述碱选自由Ca(0H)2、 CaO及其混 合物组成的组的情况下，把被称为第一碱的附加碱(参见图4和5) 加到该方法中。在这个方法中，将选自由Ca(0H)2、 CaO及其混合物组 成的组的所述碱称为第二碱。所述第一碱选自由NaOH、 K0H、可溶于 水溶液的伯胺、可溶于水溶液的仲胺、可溶于水溶液的叔胺或其组合 组成的组。在这种情况下，所述第一碱充当用于吸收C02的促进剂。 在NaOH作为第一碱而Ca(0H)2作为第二碱的情况下，在步骤(a)中， 使NaOH在水溶液中与C02反应形成钠盐碳酸钠、碳酸氢钠或其混合物。 在步骤(b)中，使氢氧化钙与所述钠盐反应以形成碳酸钙并且由此再生被再循环回步骤(a)的所述第一碱。在步骤(a)和(b)中的各反 应中的一些反应可以分别表示如下(13) 2Na0H +2C02 +2H20 — 2^《03;和，(14) 2Na2C03 + Ca(0H)2— CaC03 + 2Na0H。 在下面的那些步骤中，使所述碳酸钩与所述反应物接触以形成冷凝的C02以及通过在所述第二碱与所述反应物之间的反应形成的中间 产物，而且，在一个单独的步骤中，使所述中间产物与氨反应以形成 所述肥料，并且由此再生被再循环回来的至少一部分所述第二碱。在另一个实施方案中，将这后两步的顺序交换。使形成的CaC03 与氨接触而形成碳酸铵产物，并且由此再生被再循环的至少一部分所 述第二碱，即Ca(0H)2。这个步骤之后是使所述碳酸铵产物与选自由硝 酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应，形成C02和所述肥料。根据又一个实施方案，在其中所述碱选自由Ca(0H)2、 Ca0及其 混合物组成的组(第二碱)，将附加的碱加入该过程(第一碱)的情 况下，在一个步骤中添加所述第一碱和第二碱，由此，如方程式U3) 和(14)中所示的步骤(a)和步骤(b)实际上是在一个步骤中进行的。在本发明的另一个优选实施方案中，提供了一种可以替代从石灰 石生产氢氧化钙的传统方法的环境友好的方法。在这种情况下(参见 图6)，使碳酸钙与硝酸接触而形成硝酸钙和C02，以冷凝且相对浓缩 的物流的形式使所迷C02与所述硝酸钙溶液分开。在下一步骤中，使 硝酸钓溶液与氨反应以形成肥料硝酸铵，并且由此再生至少一部分 Ca(0H)2。使Ca(0H)2沉淀并且由此将其至少一部分与所述肥料分开。这些反应可以表示如下(15) CaC03 + 2跳—Ca(N03)2 + C02 +H20(16) Ca(N03)2 + NH3 +2H20 — Ca (OH) 2 + 2NH4N03于是，本发明还提供了一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i) 肥料和(ii )浓缩的C02物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(a) 使CaC03与硝酸反应以形成C02和硝酸钙；(b) 使至少一部分所述C02以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所 述硝酸4丐溶液分开；(c )使所述硝酸钩溶液与氨反应以形成肥料硝酸铵并且由此再 生至少一部分Ca (0H)2;(d)从步骤(c)中形成的混合物中分离至少一部分所述肥料。在本发明的所有方法中，生产了选自由硝酸铵、磷酸铵、磷酸二 氢铵及其混合物组成的组的肥料。一种在工业中被广泛用于从含有低浓度的二氧化碳的气流中脱 除C02的技术是通过使用胺(例如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、 二甘醇胺、甲基二乙醇胺和二异丙醇胺)的溶液来分离C02。这类专利 是美国专利No. 1,783， 901和美国专利No. 1， 934， 472。这个反应是可 逆的，使得溶液能通过加热来再生。然而，这个方法的一个缺点是， 再生溶剂所需的能量高(1. 0至2. 0 MJ/kg C02)。此外，溶剂再生后 获得的二氧化碳物流处于低压下。Resnik等人提出了采用氨法从气体中脱除C02、 S02和Nox的类似 方法(Aqua Ammonia for Simultaneous Removal of C02， S02 and Nox International Journal of Environmental Technology Management Vol.4 Nos.1/2, 2004 by Kevin P.Resnik， James T. Yeh, Henry W. Pennline)。这个方法的缺点与前一个方法相同。美国专利6, 447, 437描述了一种方法，用于将C02、 C0、 N0X和 S0x排放转化为含有碳酸盐的肥料，主要是NIUC03和/或(NH2)2C03，外 加小部分的NH4N03和(NH4)2SO"这篇专利与本发明之间的相似性在于，在该过程中从烟道气形成 NH4HC03,此外这篇专利在数个其它重要方面有区别。在美国专利6， 447, 437中所述的方法中，最终产物是冊411(:03和 /或(NH2)2CO，它含有少部分的NH4N03—(NIU2S0"比较而言，本发明所述方法中形成的NHJC03仅仅是中间产物而 最终产物是(U选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组的肥料， 和Ui )浓缩的C02物流。此外，美国专利6, 447,437与本发明的区别在于用于形成 NH4HC03的反应的类型。美国专利6， 447， 437集中于在添加剂存在下N2 与C02的缩合反应。这些反应的特征在于高的活化能，因此需要催化 剂，其中优选的催化剂包括Ru、 Os、 W、 Fe、 Pt、 Pd和Ni的纳米-结 构化的和/或杂化的金属催化剂，和/或Ru、 Os、 W、 Fe、 Pt、 Pd和Ni 的杂化的金属催化剂。不同的是，在本发明中采用两个反应，它们是中和反应和离子交 换反应。这些反应是简单而快速的，而且由于它们的特征在于高反应 速率和低活化能，所以也不需要催化剂。因此，它们可以在室温下进行。有 一 些专利例如美国专利Nos. 6， 344， 066; 3， 625， 720;和 5， 624， 649描述了在氨溶液中吸收S02。 S02的一些性质与C02的那些性 质有关系，例如这两种化合物在大气条件下都在气相中，而且两种化 合物都与水反应形成酸性化合物，分别是112303亚硫酸和H工03碳酸。然而，在其它很多方面，所述S02体系完全不同于所述C02体系， 因此， 一种体系不能教导另一种体系。碳酸是一种较弱的酸，其pKal 为6. 35而pKa2为10. 33，而亚硫酸的第一和第二 pKa分别为1. 85和 7.2。特别是当反应的碱是弱碱时这些体系有很大区别，所述弱碱例如 是氨(铵pKa约为9，这低于碳酸的pKa2)。在使亚硫酸与氨反应的情况下，形成一种稳定的二代盐，它是 (NH4)2S03，亚硫酸铵。相反，0)2与氨反应形成碳酸铵(冊4)20)3与碳酸 氢铵NH4HC03的混合物。其原因在于，氨充当与碳酸的质子化第二酸性 基团有关的较弱的碱，因此，虽然向体系中添加化学计量比为2: 1的 氨与碳酸，这些化合物也不是按化学计量进行反应。此外，碳酸铵和 碳酸氢铵的特征在于恶臭，这一点在工艺中必须加以考虑。另外，氨和碳酸的这些酸-碱性质就是如下事实的原因碳酸铵是一种不稳定的盐，它在大气压条件下、在较低温度(大约60°C )下 就会分解，形成氨和C02。碳酸铵盐在较低温度下的低稳定性是一个至 关重要的问题，特别是在从大约200 - 40(TC的温度下排放的烟道气中 吸收C02的情况下。有一些专利中使用选自下组的碱与C(L反应形成各自的碳酸盐产 物Ca(OH)2和CaO (参见，例如W094/01203 )固体吸收剂、NaOH (参 见，例如JP2002293537 ) 、 KOH、可溶于水溶液的伯胺、仲胺或^又胺 (参见，例如美国专利1, 783, 901和美国专利1， 934， 472 )或其组合。 然而，在所述这些出版物中没有一篇描述或启示过形成冷凝的C02和 再生所述碱以形成游离碱同时间接地利用来自肥料生产过程的中和 能，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵、磷酸二氢铵及其混合物组成的 组。在根据本发明的所有方法中，将氨引入步骤之一而将酸(例如硝 酸、磷酸或其组合)引入作为一个完全单独的步骤的另一步骤。形成 了铵态氮肥。因此，与方程式(1 )有关的总体过程可以用一种简单的 方式表示力口下(17) 2C02 + 2NH3 + 2H20 — 2NH4HC03(1) 2NH4HC03 + H肌—(肌)2线+ 2C02 + 2H20(18 ) 2NH3 + H3P04 —(匪丄线在本发明的这个方法以及所有其它方法中，产物盐或其至少一部 分是由所述碱、氨和所述酸形成的，所述碱、氨和所迷酸是在该方法 的不同步骤中引入的。所以，它们的反应是间接的而且中和能不是完 全或部分以热能形式放出。而是，通过这个方法，这种能量，在一些 情况下是与其它能量(例如结晶能) 一起，提供了用于从含0)2的气 体中分离C02的驱动力。在本发明方法中形成的肥料可以以溶液形式或结晶形式使用。用 于水蒸发作用的能量可以得自烟道气的热能。肥料溶液或晶体中可能 存在NH4HC03，因为NH4HC03本身就可以充当含碳酸盐的肥料。为了使本发明的各个方面都能得到更加充分的理解和领会，现将联系下文实施例中的某些优选实施方案并参照附图来描述本发明，但 不是要将本发明限制到这些特定的实施方案。相反，旨在覆盖能包括 在由所附权利要求书限定的发明范围内的所有选项、变形和等同物。 因此，包括优选实施方案的如下实施例将用于阐释本发明的实施，应 当理解的是，所示这些特例仅仅是实例的形式而且是为了解释性讨论 本发明的优选实施方案，并且提出这些特例是为了提供被认为对本发 明的详细过程以及原理和构思方面的最有用、最容易理解的描述的内容。在附图中


图1-6显示了本发明实施方案的流程图。优选实施方案描述实施例1使15匸下的、95%氮和5%0)2的气体混合物鼓泡通过装有含氨 的浓缩水溶液的塔。在塔的出口处气体的C02含量降低了一半以上， 而且所得溶液含有(NH4) 20)2和NH^C()3的混合物。实施例2使15°C下的、95 %氮和5 % C02的气体混合物鼓泡通过装有含NaOH 的浓缩水溶液的塔。在塔的出口处气体的C02含量降低了一半以上， 而且所得溶液含有NaHC03晶体。实施例3使15。C下的、95%氮和5%C02的气体混合物鼓泡通过装有 Ca(0H)2的水悬浮液的塔。在塔的出口处气体的C02含量降低了一半以 上，而且所得溶液含有CaC03晶体。实施例4使实施例3中形成的CaC03晶体与50%囬03水溶液接触。(:02气泡从所述晶体释放出，而且形成了肌03与CaN03的混合物溶液。在后一 步骤中，将60%氨水溶液加入H冊3与CaN03的混合物溶液，沉淀出 Ca(0H)2晶体，并且形成了硝酸铵溶液。实施例5使88 %氮、10%0)2和2%302的气体混合物鼓泡通过装有含氨的 浓缩水溶液的塔。在塔的出口处气体的0)2和S02含量降低了 一半以上， 而且所得溶液含有NH4HC02、 (NH4)2C02和(NH,)2S03。使该溶液与Ca(N03)2 反应以形成冊4仰3、可溶性的CaC03和CaS03晶体。将含有硝酸铵的剩 余水溶液转入蒸发结晶器以回收等效量的硝酸铵。实施例64吏15'C下的、由大约73%&、 13%C02、 10%H20、 4%02和0. 3% S02组成的气体緩慢鼓泡通过装有氨溶液的塔。流入的气体中50%以 上的0)2和90 %的S0^皮吸收。实施例7使25。C下的、由大约73。/。N2、 13%C02、 10%H20、 4%02和0. 3% S02组成的气体鼓泡通过装有Ca(0H)2的水悬浮液的塔。流入的气体中 50Q/。以上的0)2和90%的S02被吸收。实施例8使实施例3中形成的溶液的一部分与30%硝酸溶液反应。选择 这些溶液的相对体积以使硝酸与(氨+铵离子)的摩尔比为1.1至 1.0。形成了硝酸铵而且释放出大部分的0)2和S02。对本领域技术人员而言显而易见的是，本发明不限于前述说明性 实施例的细节而且在不背离本发明的基本属性的情况下可以以其它具 体形式体现本发明。因此，希望本发明的这些实施方案和实施例在所有方面被视为说明性的而不是限制性的，参照所附权利要求书而不是 参照前文的描述，因此，落入各权利要求书的等同含义和范围内的所 有变化形式都要被包含在各权利要求之内。
权利要求
1.通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩的CO2物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(I)使碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成CO2，以及含有氨组分的肥料；和(II)使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所述肥料分开。
2. 通过用酸间摔中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩的C02 物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组， 所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(a) 使含二氧化碳的气体与在和C02反应时能形成碳酸盐产物的 碱反应，由此形成碳酸盐产物；(b) 使来自步骤(a)的、含有C02组分的碳酸盐产物与选自由硝 酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成C02，以及含 有氨组分的肥料；和(c) 使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式 与所述肥料分开。
3. 权利要求2的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产(i) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包4舌(a) 使含二氧化碳的气体与氨和水成液接触，由此形成碳酸盐产 物而且所得气体具有降低的C02含量；(b) 使得自步骤(a)的产物与选自硝酸、磷酸、其盐及其混合物 的反应物反应，从而形成所述肥料和C02,和(c) 使至少一部分所述C02以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所 述肥料分开。
4. 权利要求2的方法，其中步骤(a)中所述含二氧化碳的气体中 二氧化碳的浓度低于35%。
5. 权利要求2的方法，其中步骤(b)中形成的所述C02物流是至少 70%0)2的物流。
6. 权利要求5的方法，其中所述至少70%0)2的物流是气流。
7. 权利要求2的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产(i) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包括(a) 使含二氧化碳的气体与碱接触，由此形成碳酸盐产物；(b) 使得自步骤(a)的产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合 物组成的组的反应物反应以形成C02，以及通过在所述步骤(a)中的碱 与所述反应物之间的反应形成的中间产物；(c ) 使至少 一部分所述C02以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所 述中间产物分开；(d )使所述中间产物与氨反应以形成所述肥料并且由此再生至少 一部分所述碱；(e)从步骤(d)中形成的混合物中分离至少一部分所述肥料。
8. 权利要求2的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产(i ) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包括(a) 使含二氧化碳的气体与碱接触，由此形成碳酸盐产物；(b) 使得自步骤(a)的产物与氨反应而形成碳酸铵产物并且由此 再生至少一部分所述碱；(c) 使至少一部分碳酸铵产物与所述再生的碱分开；(d) 使所述碳酸铵产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组 成的组的反应物反应而形成C02，以及所述肥料；(e) 使至少一部分步骤(d)中形成的所述C02以冷凝且相对浓缩 的物流的形式与所述肥料分开。
9. 权利要求7和8的方法，其中所述碱选自由氧化钙、氢氧化钙、 含有氧化4丐的物流、含有氢氧化钩的物流或其组合组成的组。
10. 权利要求9的方法，其中所述碱的物流包括第二碱，该第二碱 选自由NaOH、 KOH、可溶于水溶液的伯胺、可溶于水溶液的仲胺、可溶 于水溶液的7k胺或其组合组成的组。
11. 权利要求7和8的方法，其中所述碱选自由有机碱、碱性固体 吸收剂、或其在水相中的溶解度可以忽略的任何碱组成的组。
12. 权利要求11的方法，其中所述碱的官能团选自由伯胺、仲胺、 井又胺及其组合组成的组。
13. 权利要求2的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产(i) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包4舌(a )使含二氧化碳的气体与第 一碱接触，由此通过所述C02与所述 第一碱的反应形成第一碳酸盐产物而且所得气体具有降低的C02含量； (b)使所述第一碳酸盐产物与第二碱反应，由此形成第二碳酸盐产物，并且由此再生至少一部分所述第一碱；(c) 使得自步骤(b)的产物与氨反应而形成碳酸铵产物并且由 此再生至少一部分所述第二碱；(d) 使至少一部分碳酸铵产物与所述再生过的碱分开；(e) 使所述碳酸铵产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组 成的组的反应物反应而形成C02,以及所述肥料；(f )使至少一部分步骤(e)中形成的所述C02以冷凝且相对浓缩 的物流的形式与所述肥料分开。
14. 权利要求2的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产(i) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磚酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包括(a )使含二氧化碳的气体与第 一碱接触，由此通过所述C02与所述 第一碱的反应而形成第一碳酸盐产物而且所得气体具有降低的C02含 量；(b) 使所述第一碳酸盐产物与第二碱反应，由此形成第二碳酸盐 产物，并且由此再生至少一部分所述第一碱；(c) 使所述第二碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合 物组成的组的反应物反应而形成C02，以及通过在所述笫二碱与所述反 应物之间的反应形成的中间产物；(d) 使至少一部分所述C02以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所 述中间产物分开；(e )使所述中间产物与氨反应而形成所述肥料并且由此再生至少 一部分所述第二碱；(f )从步骤(e)中形成的混合物中分离至少一部分所述肥料。
15. 权利要求13和14的方法，其中所述第一碱选自由NaOH、 K0H、 可溶于水溶液的伯胺、可溶于水溶液的仲胺、可溶于水溶液的叔胺以及含有所述物质的物流组成的组。
16. 权利要求13和14的方法，其中所述第二碱选自由CaO、Ca (0H)2、 含有氧化钙的物流、含有氢氧化钙的物流或其組合组成的组。
17. 权利要求l的方法，用于通过用酸间接中和氨来联合生产U) 肥料和(ii)浓缩的C02物流，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及 其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组； 所述方法包4舌(a)使CaC03与硝酸反应以形成C02和硝酸钙； (b )使至少 一部分所述C02以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所述 硝酸4丐溶液分开；(c) 使所述硝酸钙溶液与氨反应而形成肥料硝酸铵，并且由此再 生至少一部分Ca (0H)2;(d) 从步骤(c)中形成的混合物中分离至少一部分所述肥料。
18. 肥料，只要是按照方法权利要求l - 17任一项生产的。
全文摘要
本发明提供了一种通过用酸间接中和氨来联合生产(i)肥料和(ii)浓缩的CO₂物流的方法，其中所述酸选自由硝酸、磷酸、其盐及其组合组成的组，所述肥料选自由硝酸铵、磷酸铵类或其组合组成的组；所述方法包括(I)使碳酸盐产物与选自由硝酸、磷酸、其盐及其混合物组成的组的反应物反应而形成CO₂，以及含有氨组分的肥料；和(II)使至少一部分所述二氧化碳以冷凝且相对浓缩的物流的形式与所述肥料分开。
文档编号C05C1/00GK101277901SQ200680034907
公开日2008年10月1日 申请日期2006年7月31日 优先权日2005年8月11日
发明者R·加纳里 申请人:克鲁有限公司