低浓度CO2工业尾气矿化固碳工艺研究

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1、中图分类号：Ｘ７０１．７密级：公开——ＵＤＣ６学校代码：１００８２１ＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文低浓度ＣＯ２工业尾气矿化固碳工艺研究论文作者：栗明宏指导教师：赵瑞红教授企业指导教师：卢赤杰高工申请学位类别：工程硕士学科、领域：化学工程所在单位：化学与制药工程学院答辩日期：２０１８年５月ClassifiedIndex：X701.7SecrecyRate：PublicizedUDC：661UniversityC

2、ode：10082DissertationfortheMasterDegreeStudyonCarbonCaptureandMineralizeProcessofLowConcentrationCO2inIndustrialTailGasCandidate：LiMinghongSupervisor:Prof.ZhaoRuihongEnterpriseSupervisor：SeniorEngineer.LuChijieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Ch

3、emicalEngineeringEmployer：CollegeofChemical&PharmaceuticalEngineeringDateofOralExamination:May,2018河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文

4、作者签名：黄指导教师签名６月）日２Ｗ８年在月７曰河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□保密，在年解密后适用本授权书。＿本学位论文属于口不保密。？ｋ在“士（以上方框内打）学位论文作者签名１：ｆ啦指导教师签名＾４

5、终年（月１曰及这年６月７曰ｔ摘要近年来由于二氧化碳的排放量超过地球自身净化能力，导致温室效应严重影响到了人类的生存。低浓度CO2的工业尾气占总CO2排放量的60%以上，对其进行捕集利用已成为CO2减排技术研究的重要方向。在捕集工业尾气中CO2的方法中矿物碳封存属于近年来研究较多的、更具应用性的方法，矿物碳封存是利用矿物浆料来吸收CO2，使其以稳定的碳酸盐形式存在。矿物碳封存因其原料充足、可产生带附加值的副产品等优点在工业上拥有更广阔的应用前景。本论文研究的重点是选择一种更高效、简易的碳封存方法，用于封存工业尾气中低浓度

6、的CO2，在减少CO2排放量的基础上，产生带附加值的产品。本文以水镁石为原料进行直接碳封存产生碱式碳酸镁产品，以硫酸铜为原料进行间接碳封存产生碱式碳酸铜产品。通过X-射线衍射、热失重检测、离子滴定分析、激光粒径分析等技术对两种产品进行表征，考察了反应温度、反应气速、搅拌速率等反应条件对反应终止时间的影响。选择适宜的碳封存技术进行年产1万吨最终产品的工艺设计，为碳封存技术的工业化应用提供数据支持。以水镁石为原料直接碳封存捕集工业尾气的CO2，并且生产出碱式碳酸镁，其镁含量42.60%、热失重量57.72%、粒径D50=6.87μm

7、都达到行业标准《HG/T2959-2010工业水合碱式碳酸镁》规定的产品要求。较适宜的反应条件是反应温度30℃、反应气速0.20m/s、固液比1:10、搅拌速率100rpm，此条件下反应终止pH为7.74-7.76，反应终止时间15h。以硫酸铜为原料间接碳封存捕集工业尾气的CO2，并且生产出碱式碳酸铜，其铜含量57.10%，达到行业标准《HG/T4825-2015工业碱式碳酸铜》规定的产品要求。较适宜的反应条件是铜碱比1:1.1、反应温度30℃、反应气速0.12m/s、搅拌速率150rpm，此条件下反应终止pH为7.16-7.2

8、0，反应终止时间180min。采用水镁石碳封存技术年产1万吨碱式碳酸镁进行工艺设计，包括工艺路线选择、物料衡算、热量衡算、主要设备选型、管道计算、经济评价等，绘制了物料流程图、设备布置图、管道及仪表流程图；经济评价计算可知，该生产工艺经济效益良好，为水镁石碳封存