Brevet FR3156670A1 — publié le 20250620

Support pour la séquestration du CO2, comprenant, en pourcentage en poids, les composants suivants : quartz : de 30,10 à 40,45% ; borax : de 8,75 à 14,3% ; oxyde de calcium : de 5,13 à 7,20% ; oxyde de magnésium : de 5,50 à 7,52% ; carbonate de sodium : de 1,87 à 3,47% ; sulfate de sodium : de 0,12 à 0,53% ; phosphate de sodium : de 0,23 à 0,82% ; un dispersant stable : de 0,06 à 0,33% ; un agent tensioactif : de 0,02 à 0,13% ; et de l'eau : de 35 à 45%. Une méthode de préparation du support pour la séquestration du CO2 comprend : la préparation d'une boue ; la préparation d'un précurseur d'un support pour la séquestration du CO2 ; et la préparation d'un support pour la séquestration du CO2. Le support selon l'invention contient du dioxyde de carbone gazeux, ce qui permet de stocker le carbone et d'atteindre l'objectif de "neutralité carbone" dans les meilleurs délais. Figure 1 Support pour la séquestration du dioxyde de carbone, méthode de préparation de ce support et équipement pour la préparation du support La présente invention concerne le domaine de la préparation de matériaux non métalliques, et plus particulièrement un support pour la séquestration du CO2, une méthode de préparation de ce support et un équipement pour la préparation du support. CONTEXTE Dans le contexte du changement climatique mondial, l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre a entraîné une détérioration continue de l'effet de serre, affectant gravement la survie et le développement de l'humanité. Le contrôle des émissions de dioxyde de carbone est considéré comme une mesure clé pour ralentir le changement climatique mondial. La Chine a proposé un objectif stratégique de "double objectif carbone" : le "pic carbone" d'ici 2030 et la "neutralité carbone" d'ici 2060. Par rapport à d'autres pays développés, la Chine dispose d'un délai plus court pour atteindre la neutralité carbone, d'un taux de réduction des émissions de carbone plus rapide et d'une plus grande difficulté à réaliser cet objectif. Les secteurs tels que la construction et l'énergie progressent vers l'objectif du double carbone. Ces industries, ainsi que d'autres, ont entrepris des réformes et des transformations en profondeur pour atteindre les objectifs du double carbone. Néanmoins, il demeure difficile d'obtenir des effets significatifs de réduction des émissions de carbone à court terme. La technologie de captage et de stockage du carbone (CSC) est un moyen essentiel pour atteindre la neutralité carbone à l'échelle mondiale. En particulier, la technologie CSC est indispensable pour l'industrie électrique chinoise et les secteurs industriels où la réduction des émissions est difficile, leurs émissions de carbone représentant près de 70 % des émissions nationales de CO2. La technologie CSC consiste à séparer le dioxyde de carbone généré par les secteurs industriels puis à le stocker dans des supports appropriés. Bien que la technologie CSC joue un rôle important dans la réduction des émissions de dioxyde de carbone, le niveau technologique actuel présente encore des limites et des défis significatifs. La technologie CSC peut être principalement divisée en deux types : le stockage physique et la séquestration chimique. Les principes techniques sont les suivants : (1) le stockage dans des structures à pores fermés ; (2) la séquestration par des réactions chimiques. Les supports de stockage du CO2 sont actuellement principalement des structures géologiques telles que des roches souterraines, des gisements de pétrole et de gaz épuisés et des couches d'eau salée au fond de la mer. Le coût d'investissement de l'ensemble de la technologie est élevé, et les supports de stockage hermétiques sont difficiles à réutiliser et présentent des risques importants de fuite. Par conséquent, il est difficile de promouvoir et d'appliquer cette technologie à grande échelle en l'absence d'avantages économiques évidents. RÉSUMÉ L'invention vise à résoudre les problèmes liés au risque élevé de fuite et à la difficulté de réutiliser les supports dans la technologie CSC conventionnelle. Plus précisément, l'invention fournit un support de capture et de séquestration du CO2, comprenant les composants suivants, en pourcentage en poids : du quartz : de 30,10 à 40,45% ; du borax : de 8,75 à 14,3% ; de l'oxyde de calcium : de 5,13 à 7,20% ; de l'oxyde de magnésium : de 5,50 à 7,52% ; du carbonate de sodium : de 1,87 à 3,47% ; du sulfate de sodium : de 0,12 à 0,53% ; du phosphate de sodium : de 0,23 à 0,82% ; un dispersant stable : de 0,06 à 0,33% ; un agent tensioactif : de 0,02 à 0,13% ; et de l'eau : de 35 à 45%. Le dispersant stable est le polyacrylate de sodium, le tripolyphosphate de sodium, le polyéthylène glycol ou un mélange de ceux-ci. L'agent tensioactif est un agent tensioactif à base de fluorocarbone ou un agent tensioactif à base d'organosilicium. La fonction de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magnésium est de réagir avec le CO 2 dans l'atmosphère pendant le processus de préparation du support, afin d'absorber chimiquement le CO 2 . La méthode de préparation du support pour la séquestration du CO 2 comprend les étapes suivantes : 1) préparation d'une boue 2) à partir de la boue, préparer un précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 ; et 3) à partir du précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 , préparation d'un support pour la séquestration du CO 2 . Plus précisément, en 1), les composants sont pondérés, mélangés et agités pendant 10-20 min ; un mélange résultant est pompé vers un broyeur à billes, pour donner une boue avec une teneur en solides de 55-65% et une taille de particule de ≤ 10 μm. En 2), la boue préparée en 1) est pompée et transportée vers une machine de granulation par pulvérisation ; la machine de granulation par pulvérisation a une température d'entrée d'air de 260-450°C, une température de sortie d'air de 120-160°C, et une vitesse centrifuge de 10000-16500 tr/min pour la granulation par pulvérisation ; le dioxyde de carbone est utilisé comme gaz de pulvérisation, et les poudres collectées sont le précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 , avec un diamètre de 1-100 μm. En 3), le précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 obtenu en 2) est pompé vers une section supérieure d'une tour principale ; en descendant de la section supérieure de la tour principale vers un cône inférieur, le précurseur est vitrifié à haute température, formant le support pour la séquestration du CO 2 ; la température de la tour principale est de 600-900°C, et en même temps, l'opération de distribution du gaz de dioxyde de carbone est effectuée. La tour principale comprend un système de distribution de gaz et un système de chauffage. Le gaz fourni par le système de distribution de gaz est du dioxyde de carbone, et la température dans la zone à haute température du système de chauffage est de 600-900°C, de manière à créer des conditions de réaction pour l'absorption chimique du CO 2 et à accélérer la réaction de solidification du CO 2 . Les sources de dioxyde de carbone dans le support sont les suivantes : (1) le dioxyde de carbone introduit dans le processus de granulation par pulvérisation et de vitrification est absorbé et solidifié par réaction chimique de l'oxyde de magnésium et de l'oxyde de calcium dans les matières premières ; (2) le dioxyde de carbone est impliqué dans la formation de structures poreuses fermées du support, conduisant à un stockage physique. La présente invention propose également un dispositif de préparation d'un support pour la séquestration du CO2. Le dispositif comprend un four à haute température à économie d'énergie ; le four à haute température à économie d'énergie comprend une tour principale ; la tour principale comprend une section supérieure ; une trémie à boue est reliée au sommet de la section supérieure de la tour principale par l'intermédiaire d'une aube directrice ; un côté du fond de la section supérieure est relié à une première unité de recyclage ; une partie supérieure de la première unité de recyclage est reliée à une deuxième unité de recyclage par l'intermédiaire d'une première canalisation, et une partie supérieure de la deuxième unité de recyclage est reliée à un ventilateur à tirage induit par l'intermédiaire d'une deuxième canalisation ; une partie inférieure de la première unité de recyclage et une partie inférieure de la deuxième unité de recyclage sont respectivement reliées à un entrepôt de stockage de matériaux par des canalisations ; et Une section inférieure de la tour principale est conique, et un fond de la section inférieure de la tour principale comprend un trou d'aération. Le dispositif comprend en outre un tuyau de sortie d'un four à air chaud et un tuyau d'évacuation ; le tuyau de sortie du four à air chaud est relié à l'aube directrice ; une extrémité du tuyau d'évacuation est reliée à l'aube directrice, et l'autre extrémité est reliée au ventilateur à tirage induit. L'invention intègre le stockage physique et le stockage chimique du dioxyde de carbone, améliorant ainsi la capacité de stockage du carbone. Dans la méthode de préparation, l'atmosphère de préparation est le dioxyde de carbone, et pendant la formation de la structure poreuse du support, le dioxyde de carbone est enveloppé dans la structure creuse pour être stocké. Dans la méthode de préparation, on utilise des matières premières qui peuvent réagir avec le dioxyde de carbone dans l'atmosphère de préparation, ce qui améliore la capacité de fixation du carbone du support. Le support de séquestration du CO2 fourni par l'invention possède une structure interne à pores fermés qui encapsule une grande quantité de gaz carbonique, ce qui réduit le risque de fuite par rapport aux supports de stockage conventionnels. La méthode de granulation par pulvérisation et la proportion de ses composants utilisées dans l'invention ont un rendement élevé, et le support préparé a une distribution granulométrique étroite, une grande porosité et une porosité fermée élevée, ce qui augmente l'espace clos requis pour le stockage du dioxyde de carbone, améliorant ainsi le taux de stockage du dioxyde de carbone. Les première et deuxième unités de recyclage de l'invention augmentent le taux de récupération du support pour la séquestration du CO2, en évitant que le support ne soit aspiré dans le ventilateur à tirage induit ou déchargé dans le milieu environnant. Le support fourni par l'invention a d'excellentes propriétés d'isolation mécanique et thermique, peut être réutilisé et convient à des domaines industriels tels que l'architecture, les revêtements, les plastiques, etc. FIG. 1 La FIG. 1 est un diagramme schématique d'un dispositif de préparation d'un support pour la séquestration du CO2 selon l'invention. 1. Tuyau de sortie du four à air chaud ; 2. trémie à boue; 3. aube directrice ; 4. tour principale ; 5. première unité de recyclage ; 6. deuxième unité de recyclage ; 7. ventilateur à tirage induit ; 8. tuyau d'évacuation ; 9. entrepôt de stockage des matériaux. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Pour mieux décrire l'invention, un support pour la séquestration du CO2, une méthode de préparation de ce support et un dispositif de préparation du support seront décrits plus en détail en conjonction avec des modes de réalisation. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. La présente invention concerne une méthode de préparation d'un support pour la séquestration du CO2, et la méthode comprend les étapes suivantes : 1) préparation d'une boue : les composants sont pesés, mélangés et agités pendant 10 à 20 minutes ; le mélange résultant est pompé dans un broyeur à billes, pour obtenir une boue avec une teneur en matières solides de 55 à 65 % et une taille de particules de ≤ 10 μm ; 2) préparation d'un précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 : la boue préparée en 1) est pompée et transportée vers une machine de granulation par pulvérisation ; la machine de granulation par pulvérisation a une température d'entrée d'air de 260-450°C, une température de sortie d'air de 120-160°C, et une vitesse centrifuge de 10000-16500 tr/min pour la granulation par pulvérisation ; le dioxyde de carbone est utilisé comme gaz de pulvérisation, et les poudres collectées forment le précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 , avec un diamètre de 1-100 μm ; le précurseur obtenu a les caractéristiques telles qu'une bonne fluidité et une distribution étroite de la taille des particules ; 3) préparation d'un support pour la séquestration du CO 2 : le précurseur d'un support pour la séquestration du CO 2 obtenu en 2) est pompé vers une section supérieure d'une tour principale ; en descendant de la section supérieure de la tour principale vers le cône inférieur, le précurseur est soumis à l'effet synergique du système de chauffage et du système de distribution du gaz carbonique et vitrifié, et le dioxyde de carbone est aspiré dans la structure creuse de la tour principale. Le produit résultant est soumis à la force du vent du ventilateur à tirage induit et tombe dans la première et la deuxième unité de recyclage pour être refroidi et collecté, ce qui permet d'obtenir un support pour la séquestration du CO 2 . Les procédés de préparation des modes de réalisation 1 à 4 sont les mêmes, et la formule et les paramètres de préparation sont indiqués dans le tableau 1 : l'invention peut être réalisée par les valeurs limites supérieures et inférieures et les valeurs d'intervalle de la proportion d'additifs, les paramètres du procédé de granulation par pulvérisation, etc. Première étape Deuxième étape Troisième étape Quatrième étape Formule Quartz/kg 1000 976 1052 1036 Borax/kg 234 228 254 238 Oxyde de calcium/kg 160 180 163 170 Oxyde de magnésium/kg 177 186 164 178 Carbonate de sodium/kg 59.5 61 56 69 Sulfate de sodium/kg 4 5 6 3 Phosphate de sodium/kg 7 6.5 7.3 6.8 Eau/kg 890 914 962 988 Polyacrylate de sodium/kg 3 3.2 2.9 3.1 Agent de surface fluorocarboné/kg 2.3 2.2 2.4 2.5 Granulation par pulvérisation Vitesse/tr/min 16500 14000 14500 15000 Température d'entrée/°C 285 360 390 425 Température d'exportation/°C 130 141 148 153 Four à haute température Température/°C 750 820 880 900 Concentration de dioxyde de carbone /% 99 99 99 99 Produits Taille des particules (D10/D50/D90) /μm 12/30/45 28/45/67 18/35/55 60/85/126 Conductivité thermique/W/(m-K) 0.051 0.056 0.060 0.061 Résistance/MPa 2.1 1.7 1.7 1.4 Concentration de dioxyde de carbone /% 96 98 94 95 Principaux domaines d'application Matériaux de construction, revêtements, etc. On constate qu'en ajustant la composition des matières premières et des processus, la taille des particules du support pour la séquestration du CO 2 peut être ajustée. La chromatographie en phase gazeuse et le TG-FTIR ont été utilisés pour tester le gaz interne du support scellé, prouvant que la concentration de dioxyde de carbone atteignait plus de 90 %. Le support pour la séquestration du CO2 de l'invention peut encapsuler une grande quantité de gaz de dioxyde de carbone à l'intérieur du support, augmenter la capacité de capture du carbone et protéger l'environnement. Grâce à sa grande porosité et à sa structure creuse fermée, le support est un excellent conteneur pour le stockage du dioxyde de carbone et peut permettre le stockage du dioxyde de carbone à grande échelle. En outre, les performances du support ne seront pas affectées après le stockage du dioxyde de carbone, et le gaz stocké est également difficile à fuir lorsqu'il est utilisé à la température et à la pression ambiantes. Par conséquent, le support est d'une grande importance pour la neutralité carbone industrielle. L'invention permet de créer les conditions nécessaires à l'absorption chimique du dioxyde de carbone grâce à la conception de compositions de matières premières, et de construire une structure à pores fermés pour le stockage physique du dioxyde de carbone grâce à la conception d'un processus de préparation. L'intégration du stockage physique et chimique du dioxyde de carbone est réalisée avec succès et le support de dioxyde de carbone préparé présente d'excellentes propriétés d'isolation mécanique et thermique, qui peuvent être utilisées pour une utilisation secondaire dans des domaines industriels tels que la construction, les plastiques et les revêtements. Pour l'invention, les points suivants doivent être clarifiés : (1) Les dessins qui accompagnent la présente invention ne concernent que les structures liées à certains modes de réalisation de l'invention, et les autres structures peuvent se référer à des conceptions typiques. (2) Sans qu'il y ait conflit, les modes de réalisation et les caractéristiques des modes de réalisation de l'invention peuvent être combinés les uns avec les autres pour obtenir de nouveaux exemples de mise en œuvre. Ce qui précède ne constitue que des méthodes de mise en œuvre spécifiques de l'invention, mais l'étendue de la protection n'est pas limitée à cela. L'étendue de la protection de l'invention est basée sur l'étendue de la protection revendiquée dans les revendications. Support pour la séquestration du CO2, comprenant, les composants suivants en pourcentage en poids : du quartz : de 30,10 à 40,45% ; du borax : de 8,75 à 14,3% ; de l'oxyde de calcium : de 5,13 à 7,20% ; de l'oxyde de magnésium : de 5,50 à 7,52% ; du carbonate de sodium : de 1,87 à 3,47% ; du sulfate de sodium : de 0,12 à 0,53% ; du phosphate de sodium : de 0,23 à 0,82% ; un dispersant stable : de 0,06 à 0,33% ; un agent tensioactif : de 0,02 à 0,13% ; et de l'eau : de 35 à 45%. Support selon la revendication 1, dans lequel le dispersant stable est le polyacrylate de sodium, le tripolyphosphate de sodium, le polyéthylène glycol ou un mélange de ceux-ci. Support selon la revendication 1, dans lequel le tensioactif est un tensioactif fluorocarboné ou un tensioactif organosilicié. Méthode de préparation du support pour la séquestration du CO2 selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, la méthode comprenant : la préparation d'une boue ; à partir de la boue, la préparation d'un précurseur d'un support pour la séquestration du CO2 ; et à partir du précurseur d'un support pour la séquestration du CO2, la préparation d'un support pour la séquestration du CO2. Méthode selon la revendication 4, dans laquelle à l'étape 1), les composants sont pesés, mélangés et agités pendant 10 à 20 min ; le mélange résultant est pompé dans un broyeur à billes, pour donner une boue avec une teneur en solides de 55 à 65% et une taille de particule inférieure ou égale à 10 μm. Méthode selon la revendication 4, dans laquelle à l'étape 2), la boue préparée à l'étape 1) est pompée et transportée vers une machine de granulation par pulvérisation ; ladite machine de granulation par pulvérisation fonctionne avec une température d'entrée d'air de 260 à 450°C, une température de sortie d'air de 120 à 160°C, et une vitesse centrifuge de 10000 à 16500 tr/min pour la granulation par pulvérisation ; le dioxyde de carbone est employé comme gaz de pulvérisation, et les poudres collectées constituent le précurseur d'un support pour la séquestration du CO2, avec un diamètre de 1 à 100 μm. Méthode selon la revendication 4, dans laquelle à l'étape 3), le précurseur d'un support pour la séquestration du CO2 obtenu à l'étape 2) est pompé vers une section supérieure d'une tour principale ; lors de sa descente de la section supérieure de la tour principale vers un cône inférieur, le précurseur est vitrifié à haute température, formant ainsi le support pour la séquestration du CO2 ; la température de la tour principale est maintenue entre 600 et 900°C, et simultanément, une opération de distribution du gaz de dioxyde de carbone est effectuée. Dispositif de préparation d'un support pour la séquestration du CO2 destiné à mettre en œuvre la méthode selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, le dispositif comprenant un four à haute température à économie d'énergie ; dans lequel : le four à haute température à économie d'énergie comprend une tour principale ; la tour principale comprend une section supérieure ; une trémie à boue est reliée au sommet de la section supérieure de la tour principale par l'intermédiaire d'une aube directrice ; un côté du fond de la section supérieure est relié à une première unité de recyclage ; une partie supérieure de la première unité de recyclage est reliée à une deuxième unité de recyclage par l'intermédiaire d'une première canalisation, et une partie supérieure de la deuxième unité de recyclage est reliée à un ventilateur à tirage induit par l'intermédiaire d'une deuxième canalisation ; une partie inférieure de la première unité de recyclage et une partie inférieure de la deuxième unité de recyclage sont respectivement reliées à un entrepôt de stockage de matériaux par des canalisations ; et une section inférieure de la tour principale est conique, et un fond de la section inférieure de la tour principale comprend un orifice de ventilation. Dispositif selon la revendication 8, comprenant en outre un conduit de sortie d'un four à air chaud et un conduit d'évacuation ; dans lequel :le conduit de sortie du four à air chaud est relié à l'aube directrice ;une première extrémité du conduit d'évacuation est reliée à l'aube directrice, et une seconde extrémité est reliée au ventilateur à tirage induit.