МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ СЕКВЕСТРАДИЦИИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

1. Способ удаления диоксида углерода из потока текучей среды, содержащего диоксид углерода, включающий:
уменьшение количества диоксида углерода в потоке текучей среды путем осуществления контакта потока текучей среды с промывочным материалом, содержащим первый компонент, второй компонент и воду, где первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает, кроме того, производство продукта, содержащего карбонат кальция.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, свекольного сахарата кальция, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей и доменного шлака, стального шлака и их смеси.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит пыль цементной печи (CKD), а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение первого компонента ко второму компоненту в промывочном материале составляет от 10:1 до 1:10.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что мольное отношение кальция (Са) к кремнию (Si) в промывочном материале составляет от 1:1 до 10:1.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание воды в промывочном материале составляет от 15 до 85 вес.%.
2
2
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из группы, состоящей из CaO, NaO, KO и их смесей, где общее количество активных ингредиентов, содержащихся в промывочном материале составляет от 30 до 60 вес.%.
3
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй компонент содержит один или более активных ингредиентов выбираемых из CaSiO, СаО и их смесей, где общее количество активного ингредиента, содержащегося во втором компоненте, составляет от 35 до 90 вес.%.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионы щелочных металлов способствуют повышению рН промывочного материала и, соответственно, повышению скорости взаимодействия диоксида углерода с промывочным материалом.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что представляет собой непрерывный процесс.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что осуществляют непрерывный контакт потока текучей среды с промывочным материалом до достижения уменьшенного количества диоксида углерода с образованием отработанного промывочного материала и объединяют отработанный промывочный материал со свежим промывочным материалом прежде чем последний будет введен в контакт с потоком текучей среды.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащий диоксид углерода поток текучей среды является отходящим потоком, образующимся в источнике сгорания.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток текучей среды образуется в одном или более из котлов, топок, мусоросжигателей, цементных печей, известково-обжиговых печей и их комбинаций.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что контакт осуществляют в реакторе с псевдоожиженным слоем, реакторе с суспендированным слоем, скруббере Вентури, башенном скруббере с распылительным орошением, насадочном скруббере-реакторе, резервуаре-реакторе с непрерывным перемешиванием и в их сочетаниях.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что после контактирования количество диоксида углерода меньше или равно 50% от исходного количества диоксида углерода перед контактированием.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй компонент дополнительно содержит оксид кальция (СаО) в количестве большем или равном 25 вес.%.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что второй компонент дополнительно содержит оксид кальция (СаО) в количестве большем или равном 35 вес.%.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй компонент содержит:
2
оксид кремния (SiO) от 10 до 35 вес.%;
оксид кальция (СаО) от 35 до 55 вес.%;
оксид магния (MgO) от 3 до 10 вес.%;
оксид железа (FeO) от 0,1 до 40 вес.%; и
2
3
оксид алюминия (AlO) от 0,1 до 10 вес.%.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит оксид кальция (СаО) в количестве большем или равном 30 вес.%.
2
2
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит количество источника ионов щелочных металлов в виде оксида натрия (NaO) и/или оксида калия (KO) большее или равное 1 вес.%.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый компонент содержит:
оксид кальция (СаО) от 30 до 45 вес.%;
2
оксид кремния (SiO) от 10 до 20 вес.%;
2
3
оксид алюминия (AlO) от 2 до 7 вес.%.
2
3
оксид железа (FeO) от 1 до 3 вес.%;
оксид магния (MgO) от 0,5 до 3 вес.%;
3
сульфат (SO) от 1 до 15 вес.%;
2
оксид натрия (NaO) от 0,1 до 1 вес.%; и
2
оксид калия (KO) от 0,1 до 15 вес.%.
2
25. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходящий поток наряду с CO содержит один или более дополнительных загрязнителей воздуха и при этом контакт с промывочным материалом приводит к уменьшению количества этих одного или более дополнительных загрязнителей воздуха в отходящем потоке.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что один или более дополнительных загрязнителей воздуха выбирают из группы, состоящей из оксида углерода, хлорфторуглеводородов, хлористоводородной кислоты, оксидов азота, оксидов серы, твердых частиц, летучих органических соединений, аэрозольных соединений, ртути, свинца, аммиака, озона и их смесей.
27. Способ по п.1, отличающийся тем, что контакт осуществляется в условиях давления окружающей среды.
28. Способ по п.1, отличающийся тем, что контакт осуществляется при температуре ниже или равной 100°С.
29. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывочный материал имеет рН 9 или выше.
30. Секвестрирующий диоксид углерода материала в виде суспензии для отмывки диоксида углерода из потока содержащей диоксид углерода текучей среды, в котором содержит:
первый компонент, содержащий один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, свекольного сахарата кальция, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей;
второй компонент, содержащий шлак, в котором имеется один или более химически активных силикатов; и
2
воду, причем суспензия содержит частицы со средним максимальным размером меньшим или равным примерно 500 мкм и средней площадью поверхности большей или равной примерно 1000 см/г.
2
31. Материал по п.30, в котором частицы имеют среднюю площадь поверхности большую или равную 4000 см/г.
2
32. Материал по п.30, в котором частицы имеют среднюю площадь поверхности большую или равную 7000 см/г.
33. Материал по п.30, в котором частицы имеют средний максимальный размер с диаметром меньшим или равным 300 мкм.
34. Материал по п.30, в котором частицы имеют средний максимальный размер с диаметром меньшим или равным 100 мкм.
35. Материал по п.30, в котором первый компонент содержит пыль цементной печи (CKD).
36. Материал по п.30, в котором второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
37. Материал по п.30, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 10:1 до 1:10.
38. Материал по п.30, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 3:4 до 4:3.
39. Материал по п.30, в котором вода содержится в суспензии в количестве от 15 до 85 вес.%.
40. Секвестрирующий диоксид углерода материал в виде суспензии для отмывки диоксида углерода из потока содержащей диоксид углерода текучей среды, в котором суспензия содержит:
первый компонент, содержащий пыль цементной печи (CKD);
второй компонент, содержащий шлак, имеющий один или более химически активных силикатов; и
2
воду, причем суспензия содержит частицы со средним максимальным размером меньшим или равным примерно 500 мкм и средней площадью поверхности большей или равной примерно 1000 см/г.
41. Материал по п.40, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 10:1 до 1:10.
42. Материал по п.40, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 3:4 до 4:3.
43. Система ограничения выбросов диоксида углерода, включающая:
реакционную камеру, имеющую вход для текучей среды, вход для суспензии, зону смешения, выход для текучей среды и выход для суспензии; в котором содержащий диоксид углерода отходящий поток сообщается по текучей среде с реакционной камерой и вводится в реакционную камеру через вход для текучей среды, а источник суспензии сообщается по текучей среде с реакционной камерой и суспензия из источника суспензии вводится в реакционную камеру через вход для суспензии; при этом зона смешения обеспечивает турбулентное смешение суспензии с отходящим потоком; где реакционная камера имеет такой объем, который обеспечивает достаточное время пребывания для обработки отходящего потока, в результате которой количество диоксида углерода снижается не менее чем на 30%; где суспензия содержит первый компонент, содержащий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, второй компонент, содержащий шлак, в которой имеется один или более химически активных силикатов, и воду; и где отработанную суспензию и/или образовавшийся карбонат кальция выводят из реакционной камеры через выход для суспензии.
44. Система по п.43, в которой реакторную камеру выбирают из группы, состоящей из реактора с псевдоожиженным слоем, реактора с суспендированным слоем, скруббера Вентури, башенного скруббера с распылительным орошением, насадочного скруббера-реактора, резервуара-реактора с непрерывным перемешиванием и их комбинаций.
45. Система по п.43, которая дополнительно включает мельницу для приготовления суспензии.
46. Система по п.43, которая дополнительно содержит одно или более устройств регулирования загрязнения воздуха (APCD), сообщающихся по текучей среде с входом для текучей среды, причем одно или более APCD обрабатывают содержащий диоксид углерода поток текучей среды до того, как он войдет во вход для текучей среды реакционной камеры.
47. Система по п.43, которая дополнительно включает одно или более устройств регулирования загрязнения воздуха (APCD), сообщающихся по текучей среде с выходом для текучей среды, причем одно или более APCD дополнительно обрабатывают обработанный поток текучей среды после того, как он выходит из выхода для текучей среды.
48. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента, отличающийся тем, что включает:
осуществление реакции исходных материалов производства цемента [в печи] для производства клинкера с отходящим потоком, содержащим диоксид углерода;
осуществление контакта по крайней мере части отходящего потока с промывочным материалом, содержащим первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция и отработанную промывочную композицию.
49. Способ по п.48, отличающийся тем, что утилизирует образующийся в качестве продукта карбонат кальция для производства клинкера, где часть исходного материала для производства цемента содержит карбонат кальция.
50. Способ по п.48, отличающийся тем, что рециркулируют отработанный промывочный материал, образующийся в качестве продукта, причем часть промывочного материала содержит отработанный промывочный материал.
51. Способ по п.50, отличающийся тем, что осуществляют непрерывный контроль за содержанием ионов щелочных металлов в отработанном промывочном материале, причем часть отработанного промывочного материала удаляют, когда содержание ионов щелочных металлов отклоняется от заданной установленной точки.
52. Способ по п.50, отличающийся тем, что осуществляют непрерывный контроль рН отработанного промывочного материала, причем часть отработанного промывочного материала удаляется, когда рН отклоняется от заданной установленной точки.
53. Способ по п.48, отличающийся тем, что реакция исходных материалов дополнительно включает образование пыли цементной печи (CKD), а промывочный материал содержит по крайней мере часть образовавшейся пыли цементной печи (CKD).
54. Способ по п.48, отличающийся тем, что образование продукта, содержащего карбонат кальция, включает отделение отработанного промывочного материала от твердых кальцийкарбонатных материалов.
55. Способ по п.48, отличающийся тем, что образование продукта, содержащего карбонат кальция, включает отделение воды от твердых кальцийкарбонатных материалов.
56. Способ по п.48, отличающийся тем, что образованный карбонат кальция объединяют затем с исходными материалами для производства клинкера.
57. Способ уменьшения выхлопов диоксида углерода с установки для производства цемента, отличающийся тем, что включает:
осуществление контакта промывочного материала с по крайней мере частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в печи, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений;
образование продукта, содержащего карбонат кальция и отработанную промывочную композицию; и
повторное использование карбоната кальция в качестве сырья для печи.
58. Способ по п.57, отличающийся тем, что осуществляют реакцию исходного материала в печи с образованием производственного продукта, отходящего потока и пыли цементной печи (СКD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD), где промывочный материал содержит по крайней мере часть образованной пыли цементной печи (CKD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD).
59. Способ по п.57, отличающийся тем, что образование содержащего карбонат кальция продукта включает отделение отработанного промывочного материала от кальцийкарбонатного твердого материала.
60. Способ уменьшения выхлопов диоксида углерода с производящей железо и/или сталь установки, отличающийся тем, что включает:
осуществление контакта промывочного материала по крайней мере с частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в печи процесса производства железа и/или стали, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть повторно использован в качестве сырья для какого-либо промышленного процесса.
61. Способ по п.60, отличающийся тем, что первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, свекольного сахарата кальция, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей, а второй компонент содержит шлак, образующийся в процессе производства железа и/или стали.
62. Способ по п.60, отличающийся тем, что используют карбонат кальция в качестве флюса в процессе производства железа и/или стали.
63. Способ по п.60, отличающийся тем, что используют карбонат кальция в качестве в качестве сырья для процесса производства цемента или извести.
64. Способ по п.60, отличающийся тем, что второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смесей.
65. Способ по п.60, отличающийся тем, что второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
66. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода из источника сгорания углеводородных топлив, отличающийся тем, что включает:
осуществление контакта промывочного материала с по крайней мере частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в камере сгорания, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть утилизирован в качестве сырья в каком-либо промышленном процессе.
67. Способ по п.66, отличающийся тем, что первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, свекольного сахарата кальция, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей, а второй компонент содержит доменный шлак, стальной шлак или их смеси.
68. Способ по п.66, отличающийся тем, что используют карбонат кальция в качестве исходного материала в производстве цемента, производстве извести, производстве железа или производстве стали.
69. Способ по п.66, отличающийся тем, что первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
70. Способ рециркуляции промышленных побочных продуктов, отличающийся тем, что включает:
смешение первого произведенного компонента, содержащего источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, с вторым произведенным компонентом, который содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, с образованием промывочного материала;
осуществление контакта содержащего диоксид углерода отходящего потока, образующегося в каком-либо промышленном процессе, с промывочным материалом; и образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть утилизирован в каком-либо промышленном процессе.
71. Способ по п.70, отличающийся тем, что после контакта и после образования продукта, последний дополнительно содержит отработанный промывочный материал, а смешение включает смешение по крайней мере части отработанного промывочного материала с первым произведенным компонентом и вторым произведенным компонентом.
72. Способ по п.70, отличающийся тем, что первый произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, свекольного сахарата кальция, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей.
73. Способ по п.70, отличающийся тем, что второй произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смесей.
74. Способ по п.70, отличающийся тем, что второй произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
75. Способ по п.70, отличающийся тем, что первый произведенный компонент содержит пыль цементной печи, а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.