一种有机胺-工业石膏体系固定二氧化碳的方法技术

本发明专利技术涉及一种废弃物资源化利用、温室气体减排与资源化利用技术，具体涉及一种有机胺‑工业石膏体系固定二氧化碳的方法。将有机胺与工业石膏混合制成悬浮浆液，向浆液中引入含CO2的模拟烟气，发生碳酸化反应。产物为碳酸钙和有机胺硫酸盐。前者可用于轻质碳酸钙等工业产品开发，后者可通过电渗析等方法实现吸收液的再生。与传统的氨‑工业石膏固碳体系相比，本发明专利技术构建的有机胺‑工业石膏固碳体系在保证固碳效率的前提下，具有低污染、可再生的优点。

A method of organic amine industrial gypsum system of fixed carbon dioxide

The invention relates to a greenhouse gas emission reduction and resource utilization technology utilization, waste recycling, in particular relates to a method for organic amine industrial gypsum system of fixed carbon dioxide. A suspension slurry is prepared by mixing an organic amine with an industrial gypsum and introducing CO into the slurry

【技术实现步骤摘要】
一种有机胺-工业石膏体系固定二氧化碳的方法技术背景本专利技术涉及一种废弃物资源化利用、温室气体减排与资源化利用技术，具体涉及一种有机胺-工业石膏体系固定二氧化碳的方法。
技术介绍
随着我国火电、磷肥及其他相关行业的不断发展，工业副产石膏的产出及堆放量急剧增加。到2014年，磷石膏年排放量约7千万t，累积堆存量约3亿t，脱硫石膏的年排放量大约7550万t，累积堆存量约1.3亿t。工业副产石膏的大量堆积，不仅占用大量空间，同时还严重污染土壤，破坏生态环境。工业副产石膏的综合利用不仅可以变废为宝，实现资源循环利用，还有利于转变工业经济发展方式。然而目前，我国工业副产石膏年综合利用率仍低于50%以下。主要的一些工业石膏综合利用的方法仍以用作水泥缓凝剂和生产纸面石膏板为主，但这部分市场受到我国天然石膏储量丰富的影响较大。其他工业石膏综合利用新方法包括用做土壤改良剂、联产制备碳酸钙和硫酸铵等，但用作土壤改良剂需考虑重金属的潜在影响。近年来，利用氨-工业石膏混合体系固定二氧化碳（即碳酸化），同时联产碳酸钙和硫酸铵的方法被各国研究者提出。工业石膏吸收CO2碳酸化转化，既达到了CO2的封存目的，又解决了大量石膏堆积的污染问题，是一种双赢的策略。工业石膏通常以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的形式存在，纯度大约在80%-95%之间，经碳酸化反应后产物之一碳酸钙（CaCO3）可直接使用，而另一种产物硫酸铵则是化肥主要原料。该工艺具有碳封存、变废为宝、资源化利用等多种优点。中科院赵洪涛等提出磷石膏在氨的水溶液，加压CO2气体条件下实现了磷石膏的碳酸化转化过程，转化效率在5分钟内即达到97%。包炜军等提出了在氨介质体系中，以化工行业产生的磷石膏、氟石、脱硫石膏以及钢铁行业的脱硫废渣等钙基固体废弃物为原料的碳酸化方法，并利用高温、高压手段强化转化率。四川大学朱家骅教授提出了天然气脱硫气-肥-氯-碱多联产循环工艺，利用工业烟道废气对磷石膏进行转化处理生产硫酸铵。孙志国等则利用腐殖酸盐和脱硫石膏构成新体系固定CO2，联产轻质碳酸钙等化工产品。西班牙Cárdenas-Escudero等在常温、常压条件下利用NaOH作为介质，吸收CO2得到碳酸钙和硫酸钠。Amin等在高温（200℃）的高压反应釜内尝试了利用钛石膏为原料，制备碳酸钙的实验。所得产物纯度、产率较低。韩国Wonbaek等分别采用两步法、一步法将脱硫石膏转化为碳酸钙方解石晶体和硫酸铵，结果发现常温常压下脱硫石膏具有较好的反应活性，但是纯的方解石含量较低（5%左右）。同时一步法中考虑到氨的挥发性和反应本身的放热特性，反应温度应低于20℃。综上可知，利用工业石膏（如磷石膏、脱硫石膏甚至钛石膏）作为钙源，在不同介质（如氨、NaOH、腐殖酸等）中吸收固定CO2被国内外广泛研究。其中以氨为主要介质的情况较为普遍，碳酸化转化效果和经济性均达到工业化应用程度。但是，氨易挥发的特点，以及硫酸铵市场需求的不稳定性限制了该技术的进一步应用。
技术实现思路
本专利技术采用沸点较高的、可再生的有机胺，替代低沸点、高污染的氨作为介质，并将其与工业石膏混合制备新的固碳体系，其固碳效率高，产物为碳酸钙和可再生的有机胺硫酸盐，真正实现工业石膏的绿色资源化利用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：将有机胺与工业石膏混合制成悬浮浆液，向浆液中引入含CO2的模拟尾（烟）气，发生碳酸化反应。产物为碳酸钙和有机胺硫酸盐。前者可用于轻质碳酸钙等工业产品开发，后者可通过电渗析等方法实现吸收液的再生。本专利技术一种有机胺-工业石膏体系固定二氧化碳的方法，具体步骤如下：（1）配置质量浓度为6~10%的有机胺水溶液存于反应罐中，加热并保持反应罐温度，优选为40~80℃。（2）加入有机胺水溶液10~30%质量的工业石膏粉末，搅拌，混合制浆。（3）向反应罐中通入CO2体积含量为15~100%的模拟烟气。（4）反应15~60min后，将反应后的所得固体产物过滤，冲洗，烘干可得碳酸钙产品。上述反应后，所得滤液可用于电渗析再生。所述的有机胺主要为有机醇胺，包括单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种混合。本专利技术固定二氧化碳的方法中，选用有机胺代替氨作为介质，有机醇胺沸点均高于氨，保证了有机胺-工业石膏体系固碳效率达到95%以上，产物之一为具有附加值的碳酸钙，可用于制备轻质碳酸钙等工业产品，也可用于脱硫剂；另一种产物为有机胺硫酸盐，可通过电渗析技术将其再生继续用于吸收体系。该技术在废治废综合利用的同时，避免了氨作为介质的二次污染问题，实现了吸收液的循环利用。附图说明图1为本专利技术中工业石膏在不同有机胺介质中的转化率；图2为本专利技术实施例制得产品碳酸钙的XRD图。具体实施方式下面通过不同有机胺-工业石膏体系实施案例对本专利技术工艺作进一步详细描述。实施案例1：配置质量浓度为6%的单乙醇胺水溶液5L于反应罐中，升温至40℃。加入脱硫石膏粉末0.5kg。搅拌保持浆液悬浮，同时向反应罐中鼓泡通入CO2体积含量为15%的模拟烟气。反应60min后，脱硫石膏转化率达97.8%。将反应后的浆液过滤，固体部分冲洗后60℃烘干。滤液用电渗析技术离解，并与OH-结合再生得到三乙醇胺和硫酸。实施案例2：配置质量浓度为8%的二乙醇胺水溶液5L于反应罐中，升温至60℃。加入脱硫石膏粉末1.5kg。搅拌保持浆液悬浮，同时向反应罐中鼓泡通入CO2体积含量为60%的模拟烟气。反应30min后，脱硫石膏转化率达97.8%。将反应后的浆液过滤，固体部分冲洗后60℃烘干。滤液用电渗析技术离解，并与OH-结合再生得到三乙醇胺和硫酸。实施案例3：配置质量浓度为10%的三乙醇胺水溶液5L于反应罐中，升温至80℃。加入磷石膏粉末1.0kg。搅拌保持浆液悬浮，同时向反应罐中鼓泡通入CO2体积含量100%的模拟烟气。反应15min后，磷石膏转化率达97.8%。将反应后的浆液过滤，固体部分冲洗后60℃烘干。滤液用电渗析技术离解，并与OH-结合再生得到三乙醇胺和硫酸。实施案例4：采用与实施案例1相同的方法，其区别在于，配制质量浓度为6%的二异丙醇胺作为反应介质。实施案例5：采用与实施案例1相同的方法，其区别在于，配制质量浓度为10%的N-甲基二乙醇胺作为反应介质。实施案例6：采用与实施案例1相同的方法，其区别在于，配制质量浓度为6%的单乙醇胺与二乙醇胺的混合溶液作为反应介质。实施案例7：采用与实施案例1相同的方法，其区别在于，配制质量浓度为10%的三乙醇胺、二异丙醇胺与N-甲基二乙醇胺的混合溶液作为反应介质。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机胺‑工业石膏体系固定二氧化碳的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）配置质量浓度为6~10%的有机胺水溶液存于反应罐中，加热并保持反应罐温度在40~80℃；（2）按照有机胺水溶液质量的10~30%加入工业石膏粉末，搅拌，混合制浆；（3）向反应罐中通入CO

【技术特征摘要】
1.一种有机胺-工业石膏体系固定二氧化碳的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）配置质量浓度为6~10%的有机胺水溶液存于反应罐中，加热并保持反应罐温度在40~80℃；（2）按照有机胺水溶液质量的10~30%加入工业石膏粉末，搅拌，混合制浆；（3）向反应罐中通入CO2体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文轶，张子昕，樊文辉，李有续，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32