涉及基于二鹽的熱解制程的二氧化碳封存的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及節(jié)能二氧化碳封存方法，從而使用二鹽熱解制程將硅酸鈣礦物質(zhì)和CO2轉(zhuǎn)化成石灰石和沙，所述二鹽熱解制程允許將熱和化學(xué)物質(zhì)自一個(gè)步驟循環(huán)至另一步驟。在一實(shí)施方案中，MgCl2與水在條件下反應(yīng)以形成Mg(OH)2；并且所述Mg(OH)2產(chǎn)物與CaCl2和二氧化碳進(jìn)一步反應(yīng)以形成MgCl2、CaCO3和水。
【專利說明】涉及基于二鹽的熱解制程的二氧化碳封存
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年1月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列第61/585, 597號(hào)的 優(yōu)先權(quán)，其整體通過引用并入本文。 I.發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明通常涉及自諸如發(fā)電廠廢物流（例如煙道氣）的來源去除二氧化碳的領(lǐng) 域，從而將第2族硅酸鹽礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化成第2族氯化物鹽和Si02，并將第2族氯化物鹽轉(zhuǎn)化成 第2族氫氧化物和/或第2族羥基氯化物鹽。這些可任選在催化劑的存在下繼而與二氧化 碳發(fā)生反應(yīng)以形成第2族碳酸鹽。這些步驟可組合形成循環(huán)，其中以碳酸鹽形式封存二氧 化碳，并且將來自一個(gè)或多個(gè)步驟的副產(chǎn)物，例如熱和化學(xué)物質(zhì)，在一個(gè)或多個(gè)其他步驟中 再利用或再循環(huán)。
[0004] II.相關(guān)技術(shù)描述
[0005] 大量國(guó)內(nèi)外關(guān)注日愈集中于C02向空氣中的排放。具體而言，注意力已集中于此 氣體對(duì)大氣中太陽(yáng)熱的保持的效應(yīng)（產(chǎn)生"溫室效應(yīng)"）。盡管關(guān)于該效應(yīng)的大小仍具有一 些爭(zhēng)論，但均贊成自點(diǎn)排放源去除C02 (和其他化學(xué)物質(zhì)）是有益的，尤其是在進(jìn)行這種工 作的成本足夠小的時(shí)候。
[0006] 溫室氣體主要由二氧化碳組成且通過城市發(fā)電廠和大規(guī)模工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電廠產(chǎn)生， 但其也在任何正常碳燃燒（例如汽車、雨林開墾、簡(jiǎn)單燃燒等）中產(chǎn)生。然而，其大部分集 中點(diǎn)排放發(fā)生于地球上的發(fā)電廠，使得從那些固定場(chǎng)所減小或去除成為實(shí)現(xiàn)去除技術(shù)的吸 引點(diǎn)。由于能量產(chǎn)生是溫室氣體排放的主要原因，在過去三十年中已著重考察和研究通過 各種方式來減小碳強(qiáng)度、改良效率和自發(fā)電廠煙道氣封存碳等方法。
[0007] 關(guān)于封存碳（呈氣態(tài)C02的初始形式）的嘗試已產(chǎn)生許多各種各樣的技術(shù)，其 通?？煞诸悶榈刭|(zhì)、陸地或海洋系統(tǒng)。這樣的技術(shù)的綜述提供于ProceedingsofFirst NationalConferenceonCarbonSequestration, (2001)中。迄今為止，許多（若非全部） 這些技術(shù)消耗過多能量且因此在經(jīng)濟(jì)上不可行，在許多情形下，所消耗的能量大于通過生 成二氧化碳所獲得的能量。克服這些缺點(diǎn)中一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)的替代方法將是有利的。
[0008] 所提及的缺陷并非意欲窮舉，而是傾向于損害之前已知的用于從廢物流去除二氧 化碳的技術(shù)的效率的多種缺陷中的一些；然而，本文所提及的那些缺陷足以表明，本領(lǐng)域內(nèi) 出現(xiàn)的方法尚未完全令人滿意且顯著需要本公開所描述和要求保護(hù)的技術(shù)。
[0009] 發(fā)明簡(jiǎn)述
[0010] 本文公開了用于二氧化碳封存、包括從廢物流去除二氧化碳的方法和裝置。
[0011] 在一方面中，提供了封存由來源產(chǎn)生的二氧化碳的方法，其包括：
[0012] (a)使MgCl2或其水合物與水于第一摻合物中在適于形成第一產(chǎn)物混合物的條件 下反應(yīng)，所述第一產(chǎn)物混合物包含含有Mg(0H)C1的第一步驟（a)產(chǎn)物和含有HC1的第二步 驟（a)產(chǎn)物；
[0013] (b)使來從步驟（a)的部分或所有Mg(0H)Cl與一定量的水和一定量的MgCl2于 第二摻合物中在適于形成第二產(chǎn)物混合物的條件下反應(yīng)，所述第二產(chǎn)物混合物包含含有Mg(OH)2的第一步驟（b)產(chǎn)物和含有MgCl2的第二步驟（b)產(chǎn)物，其中水的量足以在所述第 二產(chǎn)物混合物中提供大于或等于6:1的水與MgCl2的摩爾比；
[0014] (C)使來自第一步驟（b)產(chǎn)物的部分或所有1%(011)2與0&(：1 2或其水合物以及由所 述來源產(chǎn)生的二氧化碳于第三摻合物中在適于形成第三產(chǎn)物混合物的條件下混合，所述第 三產(chǎn)物混合物包含含有MgCl2*其水合物的第一步驟（c)產(chǎn)物、含有CaC03的第二步驟（c) 產(chǎn)物和含有水的第三步驟（c)產(chǎn)物；和
[0015] (d)從所述第三產(chǎn)物混合物分離部分或所有CaC03，
[0016] 從而以CaC03形式封存部分或所有二氧化碳。
[0017] 在某些實(shí)施方案中，步驟（a)的MgCl2是水合MgCl2 (例如MgCl2 ? 6(H20))。在一 些實(shí)施方案中，步驟（a)的MgCl2*90重量％以上是MgCl2*6(H20)。在其他實(shí)施方案中， 在步驟（b)和/或步驟（c)中所形成的部分或所有1%(：12是在步驟（a)中所使用的MgCl2。 因此，在某些實(shí)施方案中，步驟（a)中的部分或所有水是以MgCl2水合物形式存在或從步驟 (c)或步驟（b)的水獲得。在某些實(shí)施方案中，步驟（a)中的部分或所有水是以蒸汽或超臨 界水形式存在。在一些實(shí)施方案中，將步驟（a)的部分或所有氯化氫與水混合以形成鹽酸。 在另一實(shí)施方案中，第一步驟（a)產(chǎn)物包括大于90重量％的Mg(0H)Cl。在某些實(shí)施方案 中，步驟（a)發(fā)生于一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)反應(yīng)器中。
[0018] 在一些實(shí)施方案中，在步驟（b)的第二產(chǎn)物混合物中維持確定量的水。例如，在一 些實(shí)施方案中，第二產(chǎn)物混合物中水與MgCl2的摩爾比是介于約6與約10之間、介于約6與 9之間、介于約6與8之間、介于約6與7之間或?yàn)榧s6。在某些實(shí)施方案中，方法包括監(jiān)測(cè) 第二產(chǎn)物混合物中的MgCl2濃度、第二產(chǎn)物混合物中水的量或監(jiān)測(cè)此二者。在其他實(shí)施方 案中，基于這樣的監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)步驟（b)中的1%(：12和/或水的量（或1%(：12和/或水向第二摻 合物中的流速）。
[0019] 在另一實(shí)施方案中，方法包括分離步驟（b)產(chǎn)物。例如，步驟（b)的]\%(011)2產(chǎn)物 可為固體，并且分離步驟（b)產(chǎn)物可包括使部分或所有固體Mg(0H)2與水和MgCl2溶液分 離。因此，在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的MgCl2產(chǎn)物是MgClyK溶液。
[0020] 在又一實(shí)施方案中，步驟（b)包括使從步驟（a)的部分或所有Mg(0H)Cl與MgCl2 和一定量的水于第二摻合物中在適于形成第二產(chǎn)物混合物的條件下反應(yīng)，所述第二產(chǎn)物混 合物包含含有Mg(0H)2的第一步驟（b)產(chǎn)物和含有MgCl2的第二步驟（b)產(chǎn)物，其中水的量 足以在所述第二摻合物中提供大于或等于6:1的水與Mg的摩爾比。在一些實(shí)施方案中，用 于步驟（b)的反應(yīng)的部分或所有MgCl2是步驟（c)的MgCl2產(chǎn)物。
[0021] 在另一實(shí)施方案中，步驟（c)進(jìn)一步包括在第三摻合物中摻入氫氧化鈉鹽。
[0022] 在再一實(shí)施方案中，方法包括：
[0023] (e)在適于形成第三產(chǎn)物混合物的條件下?lián)胶瞎杷徕}礦物質(zhì)與HC1，所述第三產(chǎn) 物混合物包含CaCl2、水和二氧化硅。
[0024] 例如，在一些情形下，步驟（e)中的部分或所有HC1是從步驟（a)獲得。在某些實(shí) 施方案中，步驟（e)進(jìn)一步包括將硅酸鈣礦物質(zhì)與HC1 -起攪動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，回收 在步驟（e)中所生成的部分或所有熱。在某些實(shí)施方案中，步驟（c)的部分或所有CaCl2 是步驟（e)的CaCl2。在其他實(shí)施方案中，方法包括分離步驟，其中從在步驟（e)中形成的 CaCl2*去除二氧化硅。在其他實(shí)施方案中，步驟（a)和/或（b)的部分或所有水是從步驟 (e)的水獲得的。
[0025] 實(shí)施方案的某些方面包括使用硅酸鈣礦物質(zhì)，例如鏈狀硅酸鈣。在一些實(shí)施方案 中，硅酸鈣礦物質(zhì)包括透輝石（CaMg[Si206])、透閃石Ca2Mg5 {[OH]Si40n} 2或CaSi03。在一些 實(shí)施方案中，硅酸鈣進(jìn)一步包括鐵硅酸鹽（例如鐵橄欖石（Fe2[Si04]))和/或錳硅酸鹽。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，二氧化碳是呈煙道氣形式，其中所述煙道氣進(jìn)一步包含隊(duì)和 H20。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約200°C至約500°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約230°C至約260°C。在一些實(shí)施方案中，溫度為約250°C。在一些 實(shí)施方案中，溫度為約200°C至約250°C。在一些實(shí)施方案中，溫度為約240°C。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的適宜反應(yīng)條件包括約140°C至約240°C的溫度。
[0029] 在一些實(shí)施方案中，步驟（c)的適宜反應(yīng)條件包括約20°C至約100°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約25°C至約95°C。
[0030] 在一些實(shí)施方案中，步驟（e)的適宜反應(yīng)條件包括約50°C至約200°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約90°C至約150°C。
[0031] 在另一方面中，提供封存由來源產(chǎn)生的二氧化碳的方法，其包括：
[0032] (a)使第一基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽或硝酸鹽或其水合物與水于第一摻合物 中在適于形成第一產(chǎn)物混合物的條件下反應(yīng)，所述第一產(chǎn)物混合物包括第一步驟（a)產(chǎn)物 和第二步驟（a)產(chǎn)物，所述第一步驟（a)產(chǎn)物包含第一基于陽(yáng)離子的氫氧化物鹽、第一基 于陽(yáng)離子的氧化物鹽和/或第一基于陽(yáng)離子的羥基氯化物鹽，所述第二步驟（a)產(chǎn)物包含 HC1、H2S04 或圓〇3;
[0033] (b)使部分或所有第一步驟（a)產(chǎn)物與第二基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽或硝酸 鹽或其水合物以及由來源產(chǎn)生的二氧化碳于第二摻合物中在適于形成第二產(chǎn)物混合物的 條件下混合，所述第二產(chǎn)物混合物包括第一步驟（b)產(chǎn)物、第二步驟（b)產(chǎn)物和第三步驟 (b)產(chǎn)物，所述第一步驟（b)產(chǎn)物包含第一基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽和/或硝酸鹽或其 水合物，所述第二步驟（b)產(chǎn)物包含第二基于陽(yáng)離子的碳酸鹽，所述第三步驟（b)產(chǎn)物包含 水；和
[0034] (c)使部分或所有第二基于陽(yáng)離子的碳酸鹽自第二產(chǎn)物混合物分離，
[0035] 從而將二氧化碳封存成礦物質(zhì)產(chǎn)物形式。
[0036] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽或硝酸鹽或其 水合物是第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽或其水合物，且第二步驟（a)產(chǎn)物是HC1。在一些實(shí)施 方案中，步驟（b)的第一基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽或硝酸鹽或其水合物是第一基于陽(yáng) 離子的氯化物鹽或其水合物。
[0037] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽或其水合物是MgCl2。 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽或其水合物是1%(：12的水合形 式。在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽或其水合物是MgCl2*6H20。 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的氫氧化物鹽是Mg(0H)2。在一些實(shí)施方案 中，步驟（a)的第一基于陽(yáng)離子的羥基氯化物鹽是Mg(0H)Cl。在一些實(shí)施方案中，第一步驟 (a)產(chǎn)物主要包括Mg(0H)C1。在一些實(shí)施方案中，第一步驟（a)產(chǎn)物包括大于90重量％的 Mg(OH)Cl。在一些實(shí)施方案中，第一步驟（a)產(chǎn)物是Mg(OH)Cl。在一些實(shí)施方案中，步驟 (a)的第一基于陽(yáng)離子的氧化物鹽是MgO。
[0038] 在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的第二基于陽(yáng)離子的鹵化物、硫酸鹽或硝酸鹽或其 水合物是第二基于陽(yáng)離子的氯化物鹽或其水合物，例如CaCl2。在一些實(shí)施方案中，步驟（b) 的第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽是MgCl2。在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的第一基于陽(yáng)離子的 氯化物鹽是MgCl2的水合形式。在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的第一基于陽(yáng)離子的氯化物 鹽是MgCl2 ? 6H20。
[0039] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)中的部分或所有水以蒸汽或超臨界水形式存在。在 一些實(shí)施方案中，步驟（a)的部分或所有水是從步驟（b)的水獲得。在一些實(shí)施方案中，步 驟（b)進(jìn)一步包括在第二摻合物中混入氫氧化鈉鹽。
[0040] 在一些實(shí)施方案中，這些方法進(jìn)一步包括：
[0041] (d)在適于形成第三產(chǎn)物混合物的條件下?lián)胶系?族硅酸鹽礦物質(zhì)與HC1，所述第 三產(chǎn)物混合物包括第2族氯化物鹽、水和二氧化硅。
[0042] 在一些實(shí)施方案中，步驟（d)中的部分或所有HC1是從步驟（a)獲得。在一些實(shí)施 方案中，步驟（d)的方法進(jìn)一步包括將第2族硅酸鹽礦物質(zhì)與HC1 -起攪動(dòng)。在一些實(shí)施 方案中，回收在步驟（d)中生成的部分或所有熱。在一些實(shí)施方案中，步驟（b)的部分或所 有第二基于陽(yáng)離子的氯化物鹽是步驟（d)的第2族氯化物鹽。在一些實(shí)施方案中，這些方 法進(jìn)一步包括分離步驟，其中從在步驟（d)中形成的第2族氯化物鹽中去除二氧化硅。在 一些實(shí)施方案中，步驟（a)的部分或所有水是從步驟（d)的水獲得的。
[0043] 在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括第2族鏈狀硅酸鹽。在 一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括CaSi03。在一些實(shí)施方案中，步驟 (d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括MgSi03。在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦 物質(zhì)包括橄欖石（Mg2[Si04])。在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括 蛇紋石（Mg6[0H]8[Si401(l])。在一些實(shí)施方案中，步驟⑷的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括海泡 石（Mg4[(0H)2Si6015] *61120)、頑火輝石（Mg2[Si206])、透輝石（CaMg[Si206])和 / 或透閃石 Ca2Mg5 {[OH]Si40n}2。在一些實(shí)施方案中，第2族硅酸鹽進(jìn)一步包括鐵硅酸鹽和/或錳硅酸 鹽。在一些實(shí)施方案中，鐵硅酸鹽是鐵橄欖石（Fe2[Si04])。
[0044] 在一些實(shí)施方案中，在步驟（b)中所形成的部分或所有第一基于陽(yáng)離子的氯化物 鹽是在步驟（a)中使用的第一基于陽(yáng)離子的氯化物鹽。
[0045] 在一些實(shí)施方案中，二氧化碳是呈煙道氣形式，其中煙道氣進(jìn)一步包含N2和H20。
[0046] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約200°C至約500°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約230°C至約260°C。在一些實(shí)施方案中，溫度為約250°C。在一些 實(shí)施方案中，溫度為約200°C至約250°C。在一些實(shí)施方案中，溫度為約240°C。
[0047] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約50°C至約200°C的溫度。在一 些實(shí)施方案中，溫度為約90°C至約260°C。在一些實(shí)施方案中，溫度為約90°C至約230°C。 在一些實(shí)施方案中，溫度為約130°C。
[0048] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約400°C至約550°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約450°C至約500°C。
[0049] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約20°C至約100°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約25°C至約95°C。
[0050] 在一些實(shí)施方案中，步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約50°C至約200°C的溫度。在 一些實(shí)施方案中，溫度為約90°C至約150°C。
[0051] 在另一方面中，本發(fā)明提供封存由來源產(chǎn)生的二氧化碳的方法，其包括：
[0052] (a)將氯化鎂鹽和水于第一摻合物中在適于形成（i)氫氧化鎂、氧化鎂和/或 Mg(0H)Cl以及（ii)氯化氫的條件下混合；
[0053] (b)將⑴氫氧化鎂、氧化鎂和/或Mg(0H)Cl、（ii)CaCl2和（iii)由來源產(chǎn)生的 二氧化碳于第二摻合物中在適于形成（iv)碳酸鈣、（v)氯化鎂鹽和（vi)水的條件下混合； 和
[0054] (c)自第二摻合物分離碳酸鈣，從而將二氧化碳封存成礦物質(zhì)產(chǎn)物形式。
[0055] 在一些實(shí)施方案中，將步驟（a)的部分或所有氯化氫與水混合以形成鹽酸。在一 些實(shí)施方案中，步驟（b) (i)的部分或所有氫氧化鎂、氧化鎂和/或Mg(0H)C1是從步驟（a) (i)獲得的。在一些實(shí)施方案中，步驟（a)中的部分或所有水是以氯化鎂鹽的水合物形式存 在。在一些實(shí)施方案中，步驟（a)發(fā)生于一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)反應(yīng)器中。在一些實(shí)施方案中， 步驟（a)發(fā)生于一個(gè)反應(yīng)器中。在一些實(shí)施方案中，步驟（a) (i)的氫氧化鎂、氧化鎂和/ 或Mg(OH)C1中90重量％以上是Mg(OH)C1。在一些實(shí)施方案中，氯化鎂鹽中90重量％以上 是MgCl2 ? 6 (H20)。
[0056] 在一些實(shí)施方案中，這些方法進(jìn)一步包括：
[0057] (d)在適于形成第2族氯化物鹽、水和二氧化硅的條件下?lián)胶系?族硅酸鹽礦物質(zhì) 與氯化氫。
[0058] 在一些實(shí)施方案中，步驟（d)中的部分或所有氯化氫是從步驟（a)獲得的。在一些 實(shí)施方案中，步驟（d)進(jìn)一步包括將第2族硅酸鹽礦物質(zhì)與鹽酸一起攪動(dòng)。在一些實(shí)施方 案中，步驟（a)中的部分或所有氯化鎂鹽是從步驟（d)獲得的。在一些實(shí)施方案中，所述方 法進(jìn)一步包括分離步驟，其中從在步驟（d)中形成的第2族氯化物鹽中去除二氧化硅。在 一些實(shí)施方案中，步驟（a)的部分或所有水是從步驟（d)的水獲得的。在一些實(shí)施方案中， 步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括第2族鏈狀硅酸鹽。
[0059] 在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括CaSi03。在一些實(shí)施方 案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括MgSi03。在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族 硅酸鹽礦物質(zhì)包括橄欖石。在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括蛇紋 石。在一些實(shí)施方案中，步驟（d)的第2族硅酸鹽礦物質(zhì)包括海泡石、頑火輝石、透輝石和 /或透閃石。在一些實(shí)施方案中，第2族硅酸鹽進(jìn)一步包括礦化鐵和/或錳。
[0060] 在一些實(shí)施方案中，步驟（b)進(jìn)一步包括向第二摻合物摻入CaCl2和水。
[0061]自下列詳細(xì)描述可明了本公開內(nèi)容的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)理解，在指 示本發(fā)明的具體實(shí)施方案時(shí)，詳細(xì)說明和具體實(shí)例僅以示例方式給出，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人 員從該詳細(xì)說明可明了本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改。
[0062] 附圖簡(jiǎn)述
[0063] 下列附圖形成本說明書的一部分且本說明書包含其以進(jìn)一步顯示本公開內(nèi)容的 某些方面?？赏ㄟ^參照這些附圖之一與本文所呈現(xiàn)具體實(shí)施方案的詳細(xì)說明的組合來更好 地理解本發(fā)明。
[0064] 圖1是本發(fā)明一些實(shí)施方案用于以第2族碳酸鹽形式封存C02的基于第2族氫氧 化物的制程的系統(tǒng)的方框圖。
[0065] 圖2是本發(fā)明一些實(shí)施方案的將Mg2+用作催化劑來以碳酸鈣形式封存C02的系統(tǒng) 的方框圖。
[0066] 圖3是本文所提供制程的一些實(shí)施方案的簡(jiǎn)化流程圖。示出基于第II族氫氧化物 的制程，其以石灰石（主要由礦物質(zhì)方解石CaC03組成）形式封存C02。此圖中的術(shù)語(yǔ)"道 路用鹽"是指第II族氯化物，例如CaCl2和/或MgCl2，其中的一種或兩種任選地發(fā)生水合。 在包括MgCl2的實(shí)施方案中，可使用熱來驅(qū)動(dòng)在道路用鹽與水（包含水合的水）之間的反應(yīng) 以形成HC1和氫氧化鎂Mg(0H) 2和/或羥基氯化鎂Mg(OH)C1。在包括CaCl2的實(shí)施方案中， 可使用熱來驅(qū)動(dòng)在道路用鹽與水之間發(fā)生反應(yīng)以形成氫氧化鈣和HC1。例如，使HC1與鏈狀 硅酸鈣巖石（任選地經(jīng)研磨）發(fā)生反應(yīng)以形成另外的道路用鹽（例如CaCl2)和沙（Si02)。 [0067] 圖4是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明一些實(shí)施方案的簡(jiǎn)化流程圖。在本發(fā)明一些實(shí)施方案中，可 使用硅酸鹽巖石來以CaC03形式封存C02。此圖中的術(shù)語(yǔ)"道路用鹽"是指第II族氯化物， 例如CaCl2和/或MgCl2，其中的一種或兩種任選地發(fā)生水合。在道路用鹽鍋爐中，可使用熱 來驅(qū)動(dòng)在道路用鹽（例如MgCl2 *61120)和水（包括水合的水）之間的反應(yīng)以形成HC1和第 II族氫氧化物、氧化物和/或混合氫氧化物-氯化物，包括例如，氫氧化鎂Mg(0H)2和/或 羥基氯化鎂Mg(0H)Cl。在包括CaCl2的實(shí)施方案中，可使用熱來驅(qū)動(dòng)在道路用鹽與水之間 的反應(yīng)以形成氫氧化鈣和HC1。HC1可出售或使其與硅酸鹽巖石（例如鏈狀硅酸鹽）反應(yīng) 以形成另外的道路用鹽（例如CaCl2)和沙（Si02)。在這些實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案中， 可使用Mg2+與Ca2+之間的離子交換反應(yīng)以使得（例如）Mg2+離子進(jìn)行循環(huán)。
[0068]圖5是示出使用AspenPlus制程軟件進(jìn)行制程模擬的參數(shù)和結(jié)果的流程圖。在 此實(shí)施方案中，將35%MgCl2、65%H20的溶液加熱至536°F(280°C)，然后該流以標(biāo)記為 "H20-Mg0H"的流形式離開，其包括MgCl2溶液和固體Mg(0H) 2。通常，在Mg(OH)C1溶于水中 時(shí)，其形成Mg(0H) 2 (固體）和MgCl2 (溶解的）。此處，MgCl2并不直接用于吸收C02，而是將 其再循環(huán)。凈反應(yīng)是使用便宜原材料CaCl2和水從煙道氣捕獲C02以形成CaC03。模擬結(jié)果 表明，可有效地再循環(huán)1§(：1 2流，然后使其與H20和熱反應(yīng)以形成Mg(0H)2。一種或多種上文 所提及化合物隨后與CaCl2/H20溶液和來自煙道氣的C02反應(yīng)以最終形成CaC03，將其從流 中濾出。使最終形成的MgCl2再循環(huán)至第一反應(yīng)器中以重復(fù)制程。
[0069] 圖6是示出使用AspenPlus制程軟件進(jìn)行制程模擬的參數(shù)和結(jié)果的流程圖。凈 反應(yīng)是使用便宜原材料CaCl2和水從煙道氣捕獲C02以形成CaC03。在此實(shí)施方案中，將六 水合物在三個(gè)單獨(dú)室中脫水且在第四室中分解，其中使由分解形成的HC1再循環(huán)回第三室 以防止任何副反應(yīng)。在這些室中發(fā)生的反應(yīng)包含下列反應(yīng)：
[0070]
【權(quán)利要求】
1. 封存由來源產(chǎn)生的二氧化碳的方法，其包括： (a) 使MgCl2或其水合物與水于第一摻合物中在適于形成第一產(chǎn)物混合物的條件下反 應(yīng)，所述第一產(chǎn)物混合物包含含有Mg(OH)Cl的第一步驟（a)產(chǎn)物和含有HC1的第二步驟 (a)產(chǎn)物； (b) 使來自步驟（a)的部分或所有所述Mg(OH)Cl與一定量的水和一定量的1%(：12于 第二摻合物中在適于形成第二產(chǎn)物混合物的條件下反應(yīng)，所述第二產(chǎn)物混合物包含含有 Mg(OH)2的第一步驟（b)產(chǎn)物和含有MgCl2的第二步驟（b)產(chǎn)物，其中所述水的量足以在所 述第二產(chǎn)物混合物中提供大于或等于6:1的水與MgCl 2的摩爾比； (c) 使來自所述第一步驟（b)產(chǎn)物的部分或所有所述1%(0!1)2與0&(：12或其水合物和所 述來源產(chǎn)生的二氧化碳于第三摻合物中在適于形成第三產(chǎn)物混合物的條件下混合，所述第 三產(chǎn)物混合物包含含有MgCl 2*其水合物的第一步驟（c)產(chǎn)物、含有CaC03的第二步驟（c) 產(chǎn)物和含有水的第三步驟（c)產(chǎn)物；和 (d) 從所述第三產(chǎn)物混合物分離部分或所有所述CaC03， 從而以CaC03形式封存部分或所有所述二氧化碳。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟（a)中的部分或所有所述水以MgCl2A合物形 式存在。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第二產(chǎn)物混合物中水與MgCl2的所述摩爾 比介于6與10之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二產(chǎn)物混合物中水與MgCl2的所述摩爾比介 于約6與約7之間。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)所述第二摻合物中Mg的 濃度。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中基于所述監(jiān)測(cè)來調(diào)節(jié)第二摻合物中Mg (OH) C1的量或 水的量。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)的所述MgCl2是水合MgCl2。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中步驟（a)的所述水合1%(：12是1%(：12*6!1 20。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)的所述MgCl2中90重量％以 上是 MgCl2 · 6 (H20)。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一步驟（a)產(chǎn)物包含大于90 重量 ^^3Mg(OH)Cl。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括分離所述步驟（b)產(chǎn)物。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中步驟（b)的所述1%(0!1)2產(chǎn)物是固體且其中分離 所述步驟（b)產(chǎn)物包括使部分或所有所述固體]\%(0!1) 2與所述水和所述MgCl2分離。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（b)的所述MgCl2產(chǎn)物是MgCl2 水溶液。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟（b)或步驟（c)中形成的部 分或所有所述18(：12是在步驟（a)中使用的所述MgCl2。
15. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)中的部分或所有所述水是 以蒸汽或超臨界水的形式存在。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)的部分或所有所述水是從 步驟（c)的所述水獲得的。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括： (e)在適于形成第三產(chǎn)物混合物的條件下混合硅酸鈣礦物質(zhì)與HC1，所述第三產(chǎn)物混 合物包含CaCl2、水和二氧化硅。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟（e)中的部分或所有所述HC1是從步驟（a) 獲得的。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟（e)進(jìn)一步包括將所述硅酸鈣礦物質(zhì)與HC1 一起攪動(dòng)。
20. 如權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中回收在步驟（e)中生成的部分或所 有熱。
21. 如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（c)的部分或所有所述CaCl2 是步驟（e)的所述CaCl2。
22. 如權(quán)利要求17至21中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括分離步驟，其中從在步驟 (e)中形成的所述CaCl2去除所述二氧化硅。
23. 如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)的部分或所有所述水是從 步驟（e)的所述水獲得的。
24. 如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（e)的所述硅酸鈣礦物質(zhì)包括 鏈狀硅酸鈣。
25. 如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（e)的所述硅酸鈣礦物質(zhì)包括 CaSi03。
26. 如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（e)的所述硅酸鈣礦物質(zhì)包括 透輝石（CaMg[Si20 6])或透閃石 Ca2Mg5{[OH]Si4On}2。
27. 如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述硅酸鈣進(jìn)一步包括鐵硅酸鹽和 /或錳硅酸鹽。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述鐵硅酸鹽是鐵橄欖石（Fe2[Si04])。
29. 如權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述二氧化碳呈煙道氣形式，其中所 述煙道氣進(jìn)一步包含N2和H 20。
30. 如權(quán)利要求1至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（a)的適宜反應(yīng)條件包括約 200°C至約500°C的溫度。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述溫度為約230°C至約260°C。
32. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述溫度為約250°C。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述溫度為約200°C至約250°C。
34. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述溫度為約240°C。
35. 如權(quán)利要求1至34中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（b)的適宜反應(yīng)條件包括約 140°C至約240°C的溫度。
36. 如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（c)的適宜反應(yīng)條件包括約 20°C至約100°C的溫度。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述溫度為約25°C至約95°C。
38. 如權(quán)利要求17至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟（e)的適宜反應(yīng)條件包括約 50°C至約200°C的溫度。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述溫度為約90°C至約150°C。
40. 如權(quán)利要求1至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中將步驟（a)的部分或所有所述氯化 氫與水混合以形成鹽酸。
41. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟（a)發(fā)生于一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)反應(yīng)器中。
42. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟（a)發(fā)生于一個(gè)反應(yīng)器中。
【文檔編號(hào)】B01D53/62GK104284707SQ201380011318
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月11日
【發(fā)明者】喬·大衛(wèi)·瓊斯, 艾·亞布隆斯基 申請(qǐng)人:斯凱約尼克公司