一种固定气体中CO2的系统和方法与流程

本发明涉及碳中和，尤其是涉及一种固定气体中co2的系统和方法。

背景技术：

1、co2的过量排放不仅会导致气候变化，还会影响生物多样性和生态系统的稳定。许多动植物物种对气候的变化非常敏感，气候变暖、干旱等极端的气候事件会导致生物灭绝和生态系统的破坏。

2、在人为co2气体排放中，地面点源排放占比最高。典型的点源排放主要包括火电、钢铁、石化、化工等重点行业固定点源及高架点源等工业点源排放。此外，地面交通、城市餐饮、废弃物处理行业的废弃物填埋场、污水处理过程以及农林畜牧养殖业等非传统点源排放也不可忽视，这类非传统点源排放具有分散广、数量大、难收集等特点，往往只能放任其排到大气中。

3、ccus碳捕集和利用技术中的矿化利用是指将co2与含有碱性和碱土金属氧化物的矿石、固废等(主要是钙镁硅酸盐的矿石)的各种反应，生成碳酸盐的过程，相关工业实践已经起步。但是，此技术中的工业碱性原料，无论是自产还是外购，都面临着制备碱性原料所需的大量能耗以及由此产生的碳排放，实际无法实现“碳负”。

4、目前，钢铁、化工行业中碱性工业固废年产量巨大，如电石渣、钢渣、粉煤灰和煤矸石等，如果能与工业排放的含碳废气或者空气反应，产物可以直接填埋，从而能极大地降低二氧化碳减排成本和运输成本，不仅能达到就地减排的目标，而且能使工业固废和废气达到无害化处理和资源化利用。

5、研究发现，在对工业碱性固废原料和工业废气或者空气等含co2气体进行资源化利用时，由于co2体积浓度低，气量大，而且有些工业碱性固废中的碱性物质含量也很低，就会导致使用传统的固定床反应器、旋转床反应器、流化床反应器等设备时，由于停留时间和接触面积不够充分，无法实现co2的高效吸收利用，且含钙/镁碱性废固的利用率也会很低。

6、例如，中国发明专利cn117900241a公开了一种粉煤灰固碳反应方法和系统，系统包括制浆机、一级反应装置、二级反应装置和缓存池，即其主要通过设置一级反应装置和二级反应装置，进行两级矿化反应，以缩短固碳降碱的反应时间，提高固碳降碱的效率。但是，引入两级反应装置的配置无疑增加了设备的初始投资成本，并相应地导致了处理流程的复杂化。

7、中国发明专利cn116689459a公开了一种吸收二氧化碳的固废处理方法及带式固废处理设备，其中方法包括下列步骤：第一步、将固废破碎成颗粒状并按一定比例混合；第二步、将混合后的固废颗粒输入带式处理装置并以一定厚度铺设在输送带上；第三步、从带式处理装置的出料端以输送带输送的相反方向通入含二氧化碳的干燥气体；第四步、对输送带上的固废颗粒均匀喷洒有助于碳吸收反应的液体，在所述干燥气体的环境下，固废颗粒、有助于碳吸收反应的液体与二氧化碳反应；第五步、带式处理装置排出尾气和经过干湿循环的碳吸收反应的干燥固废颗粒；第六步、将干燥固废颗粒输入下一个带式处理装置；重复第二至第六步的干湿循环的碳吸收反应，直至将固废处理完毕。该方法虽然公开了从带式处理装置的出料端以输送带输送的相反方向通入含二氧化碳的干燥气体，但在矿化过程中仍旧需要对输送带上的固废颗粒均匀喷洒有助于碳吸收反应的液体；并且带式处理装置排出尾气和经过干湿循环的碳吸收反应的干燥固废颗粒需要进行多级的带式处理过程，无疑增加了处理的成本和工序。

8、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固定气体中co2的系统和方法，能够提高co2的吸收利用率，还能够提高碱性固废的利用率。

2、本发明的第一方面，提供一种固定气体中co2的系统，包括：碳化反应器；所述碳化反应器的进气口设置有气体分布器；所述碳化反应器的加料口下方设置有搅拌器；所述碳化反应器的进气口通过气体输送管道连接鼓风机；所述气体输送管道内自鼓风机一端依次设置有过滤装置、温度调节装置和湿度调节装置。

3、优选的，所述碳化反应器上部第一端设置有出气口，所述碳化反应器上部第二端设置有加料口；所述碳化反应器下部第一端设置有卸料口，所述碳化反应器第二端设置有第一进气口，所述第一进气口设置有气体分布器，所述碳化反应器下部第三端设置有第二进气口。

4、优选的，所述出气口连接有气固分离装置；所述气固分离装置上部连接有引风机；所述气固分离装置下部连接有粉体下料管，所述粉体下料管底部通入碳化反应器内。

5、优选的，所述气体输送管道包括：第一气体管道和第二气体管道；所述第一气体管道一端连接第一进气口，另一端连接鼓风机；所述第二气体管道一端连接第二进气口，另一端连接第一气体管道。

6、优选的，所述第一气体管道内自鼓风机一端依次设置有过滤装置、温度调节装置和湿度调节装置，且第二气体管道与第一气体管道的接口位于温度调节装置和湿度调节装置之间。

7、优选的，所述湿度调节装置连接有生产水输送管。

8、优选的，所述鼓风机设置有气体进口，所述引风机设置有气体出口，所述气体进口和气体出口均设置有气体流量传感器和co2传感器。

9、本发明的第二方面，提供一种固定气体中co2的方法，采用上述的固定气体中co2的系统固定气体中的co2，包括如下步骤：

10、碱性固废通过加料口加入到碳化反应器，搅拌器对碱性固废进行搅拌；

11、含co2气体经过鼓风机加压进入气体输送管道，过滤装置对气体进行过滤，再通过温度调节装置和湿度调节装置进行调温调湿使气体达到一定的反应温度和湿度；

12、气体进入气体分布器，气体分布器将气体均匀地分布到碳化反应器中与碱性固废进行脱碳反应。

13、优选的，还包括如下步骤：

14、脱碳反应后的气固混合物经过气固分离装置进行气固分离，固体产物由粉体下料管返回碳化反应器，再由卸料口排出，气体由引风机排出。

15、优选的，所述碱性固废包括：含钙碱性固废或含镁碱性固废中的一种或多种；所述含钙碱性固废包括：含钙氧化物或含钙氢氧化物的固废物质中的一种或多种；所述含镁碱性固废包括：含镁氧化物或含镁氢氧化物的固废物质中的一种或多种。

16、优选的，碱性固废的粒径为50目-200目。

17、优选的，碱性固废的含湿量为10％-40％，选择适宜含湿量的碱性固废对气体进行矿化反应，可以提高离子的传输效率，提高矿化反应效率；当碱性固废进料的含湿量低于20％时，需要启动湿度调节装置来对气体进行增湿，最终湿度不超过含湿量上限。

18、本发明中，含co2气体可以采用工业废气或者空气等作为矿化原料气。

19、优选的，碳化反应器中的气体温度不能低于20℃，当气体温度低于20℃时，需要启动温度调节装置对气体进行升温加热；更优选的，碳化反应器中的气体温度为25-40℃，温度太高，温度调节装置耗能较大，温度太低，会较大程度地降低气固反应速率。

20、优选的，气体在碳化反应器中的上升速度要略大于碱性固废的沉降速度，其中，不同粒径的沉降速度不同，根据所选粒径范围，气体在反应器中上升速度可取0.8m/s-1.5m/s，可通过空塔速度进行调节。

21、有益效果：

22、本发明利用碱性固废捕集固定气体中co2的系统和方法能够通过调节和控制气体的反应温度和湿度，同时采用搅拌和强化气流均匀分布的措施来防止碱性固废湿料结块，并且能维持和加强固态物料的正常流态化，能充分提高气固接触的反应表面积和时间，能更好的实现气固两相混合和反应的效果，不仅能够资源化利用碱性固废，还能够提高低浓度co2的吸收利用率以及碱性固废的利用率，此工艺操作简单方便，而且没有三废产生。