专利名称：清除二氧化碳废气的方法
技术领域：
本发明涉及环保综合利用技术领域，尤其涉及一种清除二氧化碳废气的方法。
背景技术：
在现代社会，由于人类使用化工燃料及砍伐森林扰乱了地球碳循环平衡。来自地面的监 测数据显示，工业革命之前，地球大气中二氧化碳的浓度为280ppm，但目前由于人类活动， 自然生态系统里的二氧化碳浓度已上升至385ppm，也就是说空气中二氧化碳平均含量每年大 约以0.68ppm的速度增长。当空气中二氧化碳浓度变高后，地球温度升高，冰川融化，海水 蒸发速度加快，形成更多的雨水，把更多的二氧化碳带到地面。地球表面气温升高的主要原 因是二氧化碳等温室气体的排放逐渐增加，形成了温室效应。
地球表面三分之二被水覆盖，但其中97.5%是海水。淡水仅占2.5%，其中的90%是人类 难以企及的南北两极冰盖、冰川和冰雪，因此人类目前能够利用的淡水资源相当匮乏，只占 全球水资源总量的0.26%。特别是近十年来，全球用水量每年都以4%-8%的速度递增。据联合 国环境规划署数据显示，如按目前的水资源消耗模式继续下去，2025年全世界将有35亿人 口缺水，涉及的国家和地区将逾40个。导致水危机的原因主要是气候变化，森林植被减少， 人口增加，水污染日益严重，水资源浪费及水资源开发管理不善等。开源增量淡化海水已经 成为解决全球水资源危机的重要途径，关键是尽快形成海水淡化设备市场的完整产业链条， 尽快解决海水淡化成本降低的核心技术、方法及装备，尽快增强大型海水淡化工程的能力。 然而，旨在将能源、工业及运输业领域所造排放的温室废气中二氧化碳转化成高品质的生产 原料的综合利用技术，目前还不多见。
目前，世界各国均十分重视开发二氧化碳回收、净化和再利用技术。将工业废气中的二 氧化碳收取、贮存并应用是一项崭新的课题。
发明内容
本发明提供了一种清除二氧化碳废气的方法，将二氧化碳回收、净化和再利用，达到保 护大气环境、节约能源和综合利用的目的。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种清除二氧化碳废气的方法，该方法包括-(1) 收集各类工厂排放的二氧化碳废气的步骤；
(2) 将收集的二氧化碳废气进行初级加压的步骤；
(3) 将经过初级加压的二氧化碳输送至工厂用作原料制造尿素和/或纯碱，以及输 送至农业温室或大棚用作气肥的步骤；
(4) 将初级加压的二氧化碳进行二次加压的步骤；
(5 )抽取海水并将海水输送到海水淡化系统的步骤；
(6) 将经过二次加压、温度达到-56°C - -78卩的二氧化碳输送到海水淡化系统的
步骤；
(7) 将经过淡化的海水输送到储存系统的步骤。
本发明所述的方法，在收集各类工厂排放的二氧化碳的步骤(1)中，各类工厂产生的烟 气通过烟气预处理、吸收、再生、排气洗涤、溶液加热回收和包括冷凝、气液分离、压縮、 储存的成品气处理步骤完成二氧化碳捕集并达到脱硝、除尘、脱硫的净化目的和所需二氧化 碳的纯度。
本发明所述的方法，在将收集的二氧化碳进行压縮的步骤(2)中，进行初级加压，将二 氧化碳变成压力为0. 2-6 MPa的高压气体。
本发明所述的方法，在所述步骤(3)中，采集工厂余热，采用水循环法制取尿素和/或 采用联合制碱法制造纯碱。
本发明所述的方法，在所述步骤(4)中，在常温和6MPa压强下，进行二级加压，二氧 化碳变成无色液体，继续降温加压由雪状固体变成像冰一样的固体——干冰，即通过冷凝、 气液分离、压縮的作用，将二氧化碳冷却到温度为-56。C至-78'C间，压力为7.8MPa至15Mpa 的致冷剂。
本发明所述的方法，在所述步骤(6)中，在海水池中，引入温度在-56'C至-78。C之间， 压力在7.8MPa至15MPa之间的液态二氧化碳后，通过海水结冰向上移动，高浓度的盐卤水向 下运动而分离开来，采用自然解冻法分批循环化为淡水以供使用。
本发明所述的方法，在所述步骤(6)之后，进一步执行以下步骤将高压气态的二氧化 碳气输送至工厂用作原料，并采集工厂余热，采用水循环法制取尿素和/或采用联合制碱法制 造纯碱。
本发明所述的方法，在所述步骤(6)之后，进一步执行以下步骤采集工厂余热，将经 过制冷器后的二氧化碳排放到制取氯化钠设备的脱气室，并将处理槽内的高浓度盐卤水也排放到脱气室内，同时加入作为减弱盐分子结合力的催化剂氨，用盐卤水做载体混合分散成混 浊液，经振荡分离出的沉盐经用盐卤水洗涤，再经干燥制成氯化钠。
本发明所述的方法，迸一步执行以下步骤采集工厂余热，精炼金属钾或镁。 本发明所述的方法，在所述步骤(2)和/或步骤(4)之后，进一步执行以下步骤进行 二氧化碳和干冰的存储。
本发明清除二氧化碳废气的方法，通过对二氧化碳废气进行循环再利用来达到清除二氧 化碳废气的目的，将收集压缩后的二氧化碳用作制造尿素和纯碱的原料、农业气肥、海水淡 化的制冷剂及介质，海水淡化过程中产生的盐卤水又与二氧化碳结合生成纯碱、尿素，整个 工艺中充分利用工业余热作为能源。本发明二氧化碳废气循环再利用的思路可以彻底解决各 类工厂排放的大量二氧化碳和余热，既保护环境又创造了较高的经济效益。
图1为本发明清除二氧化碳废气的方法的系统图。
具体实施例方式
二氧化碳是一种宝贵的资源，其分子由一个碳原子和两个氧原子组成，并能被液化，其 相对密度1.101 (-37'C)，沸点-78.5'C，可用作化工、饮料充填、制冷剂、压力源、气体肥 料等，将工业废气中的二氧化碳收取、贮存并应用是一项崭新的课题。
下面结合附图对本发明的清除二氧化碳废气的方法的具体实施方式
进行详细描述。 参考图l，本发明清除二氧化碳废气的方法，该方法执行的步骤是 (1)收集各类工厂排放的二氧化碳废气的步骤； (2〉将收集的二氧化碳废气进行初级加压的步骤；
(3) 将经过初级加压的二氧化碳输送至工厂用作原料制造尿素和/或纯碱，以及输送至 农业温室或大棚用作气肥的步骤；
(4) 将初级加压的二氧化碳进行二次加压的步骤；
(5) 抽取海水并将海水输送到海水淡化系统的步骤；
(6) 将经过二次加压、温度达到-56'C - _78"的二氧化碳输送到海水淡化系统的步骤
(7) 将经过淡化的海水输送到储存系统的步骤。 下面对上述方法步骤的具体实施方式
进行详细描述。
在步骤(1)中，各类工厂产生的烟气通过烟气预处理、吸收、再生、排气洗涤、溶液加 热回收和包括冷凝、气液分离、压縮、储存的成品气处理步骤完成二氧化碳捕集并达到脱硝、除尘、脱硫的净化目的和所需二氧化碳的纯度。
在步骤(2)中，进行初级加压，将二氧化碳变成压力为0.2-6 MPa的高压气体。 同时，在步骤(3)中，将经过压縮的二氧化碳输送至工厂，采集工厂余热，采用水循环 法制取尿素和/或采用联合制碱法制造纯碱，以及输送至农业温室或大栩用作气肥。
然后，在步骤(4)中，在常温和6MPa的压强下，进行二级加压，二氧化碳可变成无色 液体。若继续降温，加压很快可由雪状固体变成像冰一样的固体——干冰，即通过冷凝、气 液分离、压縮的作用，将二氧化碳的温度冷却到-56。C至--78。C间，压力达到7. 8MPa至15MPa。 此时它是一种比冰更好的致冷剂，致冷的温度比冰低的多，可产生-78.5'C的低温，其冷却效 果特别好。
在步骤(2)和/或步骤(4)后，对收集的二氧化碳和干冰进行存储，并可作为产品销售。 在进行海水淡化的步骤(5)、 (6)、 (7)中，在海水池中，引入温度为-56"C至-78'C之 间，压力在7.8MPa至15MPa之间的液态二氧化碳后，池中的海水将结冰向上移动，高浓度的 盐卤水向下运动，从而分离开来。对处理槽内的冰进行加熱，使得化为淡水，排出利用，或 用自然解冻的方法分批循环化为淡水供使用。而同时二氧化碳通过吸热变成气态，并在高压 下进入下一步的应用。进一步的应用包括制取氯化钠、尿素和纯碱以及精炼金属钾或镁等。
1. 进一步制取氯化钠的步骤
将经过制冷器后的二氧化碳排放到制取氯化钠设备的脱气室，并将处理槽内下方的高浓 度盐卤水也排放到脱气室内，同时加入作为减弱盐分子结合力的催化剂氨。用盐卤水做载体 混合分散成混浊液，经振荡分离出的沉盐经用盐卤水洗涤，再经干燥制成氯化钠。
用盐卤水做载体混合分离高温盐的方法是以盐化工废渣高温盐为原料的方法，这里不做详述。
2. 进一步制取尿素的步骤
反应方程式2NH3+C02=C0(NH2)2+H20，这里是利用海水淡化产生的二氧化碳作为原料的。 采用水循环法制取尿素的方法，这里不做详述。
3. 进一步制取纯碱的步骤
冷冻法分离出来的大量盐卤水(约占海水量的4%以上)是制造纯碱的基本原料。纯碱是 一种大吨位重要的化工原料，纯碱为NA^03，易溶于水，呈强碱性，都能提供NA+离子。这些 性质使他们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金、各种玻璃及 其它化学工业等部门中。反应方程式NH3 + C02 + H20 + NaCl = NH4C1 + NaHC03 }
2NaHC03 -加热—Na2C03 + C02 t + H20 其中计算依据摩尔比例来计算，NaCl和C02重复使用。这里是利用海水淡化产生的二 氧化碳作为原料的。采用联合制碱法制碱，这里不做详述。 4.进一步精炼金属钾或镁的步骤
在进一步制取氯化钠的步骤后，将延续到金属精炼的应用中，在此不作赘述。
本发明的实施例通过冷冻法淡化海水，即冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的 同时盐被分离出来，如果采用水电联合，即可以利用电厂的电力将收集压縮废弃的二氧化碳 为冷冻淡化海水提供了功能强大的致冷剂，无疑其能耗和成本都具有巨大优势。
本发明通过对二氧化碳废气进行收集再利用来达到彻底清除二氧化碳废气的目的，将工 厂中产生的大量废弃二氧化碳收集压缩后用作制造尿素和纯碱的原料、农业气肥、海水淡化 的制冷动力及介质，海水淡化过程中产生的盐卤水又与上述一遍工序后的二氧化碳结合生成 纯碱、尿素，并在整个工艺中充分利用余热。本发明二氧化碳废气循环再利用的思路可以彻 底解决各类工厂排放的大量二氧化碳和余热，既保护环境又创造了较高的经济效益。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定， 在不脱离本发明设计精祌的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各 种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1、一种清除二氧化碳废气的方法，其特征在于该方法包括(1)收集各类工厂排放的二氧化碳废气的步骤；(2)将收集的二氧化碳废气进行初级加压的步骤；(3)将经过初级加压的二氧化碳输送至工厂用作原料制造尿素和/或纯碱，以及输送至农业温室或大棚用作气肥的步骤；(4)将初级加压的二氧化碳进行二次加压的步骤；(5)抽取海水并将海水输送到海水淡化系统的步骤；(6)将经过二次加压、温度达到-56℃--78℃的二氧化碳输送到海水淡化系统的步骤；(7)将经过淡化的海水输送到储存系统的步骤。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在收集各类工厂排放的二氧化碳的步 骤(1)中，各类工厂产生的烟气通过烟气预处理、吸收、再生、排气洗涤、溶液加热回 收和包括冷凝、气液分离、压縮、储存的成品气处理步骤完成二氧化碳捕集并达到脱硝、 除尘、脱硫的净化目的和所需二氧化碳的纯度。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将收集的二氧化碳废气进行压 縮的步骤(2)中，进行初级加压，将二氧化碳变成压力为0.2-6 MPa的高压气体。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，采集工厂余热， 采用水循环法制取尿素和/或釆用联合制碱法制造纯碱。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，在常温和6MPa 压强下，进行二级加压，二氧化碳变成无色液体，继续降温加压由雪状固体变成像冰一 样的固体——干冰，即通过冷凝、气液分离、压縮的作用，将二氧化碳冷却到温度为-56 。C至-78。C间，压力为7. 8MPa至15Mpa的致冷剂。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，在海水池中， 引入温度在-56"至-78'C之间，压力在7.8MPa至15MPa之间的液态二氧化碳后，通过海 水结冰向上移动，高浓度的盐卤水向下运动而分离开来，采用自然解冻法分批循环化为 淡水以供使用。 '
7、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(6)之后，进一步执行以下步骤将高压气态的二氧化碳气输送至工厂用作原料，并采集工厂余热，采用水循 环法制取尿素和/或采用联合制碱法制造纯碱。
8、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤(6)之后，进一步执行以下步骤采集工厂余热，将经过制冷器后的二氧化碳排放到制取氯化钠设备的脱气室， 并将处理槽内的高浓度盐卤水也排放到脱气室内，同时加入作为减弱盐分子结合力的催 化剂氨，用盐卤水做载体混合分散成混浊液，经振荡分离出的沉盐经用盐卤水洗涤，再 经干燥制成氯化钠。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步执行以下步骤采集工厂余热， 精炼金属钾或镁。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)和/或步骤(4)之 后，进一歩执行以下步骤进行二氧化碳和干冰的存储。
全文摘要
本发明清除二氧化碳废气的方法，包括收集各类工厂排放的二氧化碳废气；将收集的二氧化碳废气进行初级加压；将经过初级加压的二氧化碳输送至工厂用作原料采用水循环法制造尿素和采用联合制碱法制造纯碱，以及输送至农业温室或大棚用作气肥；将初级加压的二氧化碳进行二次加压；抽取海水并输送到海水淡化系统；将经过二次加压、温度达到-56℃～-78℃的二氧化碳输送到海水淡化系统；将经过淡化的海水输送到储存系统各步骤。其优点是通过对二氧化碳进行循环再利用来清除二氧化碳废气，将收集压缩后的二氧化碳用于制造尿素和纯碱，以及农业气肥和海水淡化，通过循环经济处理各类工厂释放的二氧化碳和余热，变废为宝，既保护环境又创造了较高回报。
文档编号C01B31/20GK101633501SQ20091016568
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者速 吴 申请人:速 吴