本發(fā)明涉及一種新型海水脫硫固碳方法，屬于煙氣脫硫固碳領域。
背景技術(shù)：
由德國、西班牙、美國等國科學家組成的跨領域研究團隊完成的最新研究報道稱通過追蹤過去2800年海平面變化，目前海平面上升的速度已經(jīng)超出預期，并且已引發(fā)了世界各地的洪災。研究團隊通過熱量捕捉觀察到全球變暖是導致海平面上升的主要原因之一，大氣污染物濃度的上升導致了冰川和冰層的融化。面對不斷惡化的海洋危機，各國政府也在作出回應。2015年12月的巴黎氣候變化大會上，各國同意采取措施減少二氧化碳排放量，中國也已經(jīng)承諾2030年左右碳排放到峰值。同樣，霧霾已成為2015年中國熱點聚焦之一，《政府工作報告》中指出：要向霧霾等污染“宣戰(zhàn)”，不達目的決不“停戰(zhàn)”。而全球變暖和霧霾的重要元兇之一就是工業(yè)污染和燃煤污染排放的煙道氣。煙道氣是指煤等化石燃料燃燒時候所產(chǎn)生的對環(huán)境有污染的氣態(tài)物質(zhì)，其成分為氮氣、二氧化碳、灰塵、粉渣和二氧化硫等，毋庸置疑，采取手段對煙氣的碳硫進行控制意義重大。
處理碳排放的有效方法之一是碳捕捉(CCS)，即捕捉釋放到大氣中的二氧化碳，壓縮回收至枯竭的油田和天然氣領域或者其他安全的地下場所，其引起了科研者的重視。但是，該方法投資成本過高，美國麻省理工學院的一項研究提出碳捕捉處理二氧化碳的成本約30美元每噸。而且把二氧化碳從電廠運到處理廠也是一個巨大的工程。同樣在歐盟、日本、澳大利亞等國家等關于碳捕捉的項目也都受制于經(jīng)濟成本和能量損失。因此，近年來煙道氣CO2的回收利用受到廣泛關注。其不僅是緩解CO2排放危機最直接同時有效的手段，還能降低生產(chǎn)成本。其中CO2礦化利用是中國工程院謝和平院士近幾年提出的二氧化碳減排的CCU(Carbon Dioxide Capture and Utilization—CCU)新理念，其認為真正解決CO2末端減排的固碳技術(shù)應該開展CO2捕獲和利用，尤其是利用蘊含著豐富的鎂、鉀、硫、鈦等人類所需資源的天然礦物或工業(yè)廢料與CO2反應，將CO2封存為碳酸鈣或碳酸鎂等固體碳酸鹽，同時聯(lián)產(chǎn)高附加值的化工產(chǎn)品，是CO2利用的新途徑。
煙氣中的污染物除了二氧化碳之外，還有一個造成霧霾的罪魁禍首——二氧化硫。隨著國內(nèi)火電市場的日漸發(fā)展，我國環(huán)境壓力逐年增大，國家排放要求進一步收緊，電廠煙氣脫硫技術(shù)也得到了快速發(fā)展。目前煙氣脫硫技術(shù)種類達幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。目前我國使用最廣泛的是濕法煙氣脫硫，據(jù)不完全統(tǒng)計，已建和在建火電廠的煙氣脫硫項目中，90％以上采用濕法煙氣脫硫技術(shù)。發(fā)展的比較成熟的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、雙堿法、氨-硫銨法、氧化鎂法等。其中的石灰石-石膏法脫硫工藝流程簡單、技術(shù)先進又可靠，脫硫效率高達95％以上，在我國電廠煙氣脫硫方面一家獨大，但是在成本、運行穩(wěn)定性、反應生成物處理方面有明顯劣勢。有資料顯示，更加高效穩(wěn)定的氧化鎂法脫硫法會逐步推廣，蠶食石灰石－石膏法脫硫工藝的市場。而且目前美國、歐洲、日本火電廠80％的機組容量均采用鎂法脫硫，中國臺灣電廠的95％機組容量也是采用鎂法。因為氧化鎂作為脫硫劑本身有其獨特的優(yōu)越性，在吸收塔的結(jié)構(gòu)設計、循環(huán)漿液量的大系統(tǒng)的整體規(guī)模、設備的功率都可以相應較小，這樣一來，整個脫硫系統(tǒng)的投資費用可以降低20％以上，不易結(jié)垢。海水煙氣脫硫本身也是一種以天然海水為吸收劑來脫除煙氣中SO2的濕法脫硫技術(shù)，具有很多優(yōu)點，如以海水為吸收劑，可節(jié)約淡水資源；不產(chǎn)生副產(chǎn)品和廢棄物，無二次污染；工藝簡單，維護方便，投資、運行費用低等。
海水煙氣脫硫技術(shù)是利用海水的堿度脫除煙氣中二氧化硫的一種方法，進行海水脫硫處理時，通常的做法是將煙氣直接通入海水中，利用大量的海水進行吸收，以降低煙氣中的硫含量(如申請?zhí)枮?01010291585.9的發(fā)明專利申請所公開的“一種燒結(jié)煙氣海水脫硫工藝及脫硫系統(tǒng)”，以及申請?zhí)枮?01510153108.9的發(fā)明專利申請所公開的一種“新型海水脫硫系統(tǒng)及脫硫方法”)，。但是現(xiàn)有的海水脫硫技術(shù)仍然存在以下缺點：
1、進行脫硫處理時海水的用量較大、用途單一，同時脫硫速度慢、效率低；
2、脫硫后海水需要海水恢復系統(tǒng)，且直接將海水排放入海，導致能耗大、成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對當前技術(shù)中存在的海水用途單一、脫硫效率低、海水直排導致能耗大等不足，提供了一種新型海水脫硫固碳方法。該方法利用向海水加入堿源氧化鎂，并通入煙道氣，實現(xiàn)了海水固碳脫硫耦合。反應中，由于氧化鎂在水中溶解度較小，使氧化鎂發(fā)揮堿源作用時是通過自身的水解提供氫氧根，而氫氧根與二氧化碳的結(jié)合又促進了氧化鎂的水解，從而實現(xiàn)了以氧化鎂為堿源的煙道氣固碳并使二氧化碳以碳酸鈣形式析出；同時體系的堿性可使煙道氣中的二氧化硫迅速地被吸收轉(zhuǎn)化為亞硫酸根溶于溶液中。本發(fā)明處理煙道氣之后的海水的pH值仍然在8左右，無需進行海水修復處理，可直接利用海水；且因海水中鈣離子濃度降低，海水后續(xù)利用率提高，克服了脫硫海水用途單一的缺點。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種新型海水脫硫固碳方法，包括以下步驟：
1)向預混桶內(nèi)的原料海水中加入氧化鎂，40～80℃下，攪拌10min～60min，得到混合漿料；
其中，氧化鎂與原料海水中鈣離子的摩爾比范圍是1.5:1～3:1；
2)將上步得到的混合漿料注入反應池，然后在攪拌下，通過曝氣裝置向混合漿料中充入煙道氣10min～30min；
其中，充入煙道氣的氣量為：每1L混合漿料通煙道氣的流量范圍是20L/h～100L/h；
3)將步驟2)反應后的料液進行抽濾，實現(xiàn)固液分離，液相為處理后海水，固相為固體副產(chǎn)物；
所述的原料海水為普通海水、地下鹵水、苦鹵或濃海水，為含氯化鈣的溶液，所述溶液鈣離子含量在0.4～1.0g/l。
所述的曝氣裝置具體優(yōu)選為曝氣頭。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明提供的一種新型海水脫硫固碳方法是一種在較低溫度下即可進行的脫硫固碳方法，且直接利用海水中的鈣資源，實現(xiàn)海水中的鈣離子與CO2的沉淀反應，生成副產(chǎn)物碳酸鈣，消除了二次污染；同時利用固碳過程中加入堿源的堿性，實現(xiàn)了高效脫硫，脫硫率在99％以上；堿源范圍廣泛，尤其是氧化鎂堿源的開發(fā)，提高了工業(yè)化應用的可能性；且不需對處理后的海水開展修復處理，可直接利用于后續(xù)的海水淡化或海水資源利用過程。本發(fā)明的一種新型海水脫硫固碳方法，使得煙道氣中的CO2從氣態(tài)變成了穩(wěn)定的碳酸鈣固體，在完成煙道氣中的CO2固定的同時，對煙道氣中的二氧化硫進行了高效脫除。故本發(fā)明的公開與實施，提供了一種新型海水脫硫固碳方法，既可突破現(xiàn)有技術(shù)煙道氣中CO2減排難以工業(yè)化實施的瓶頸，有助于解決全球變暖難題，又可高效脫除煙道氣中的酸性氣體——二氧化硫，且使用的新型堿源——氧化鎂降低了技術(shù)成本。本發(fā)明的脫硫率在99％以上，固碳率高達60％。
附圖說明
附圖1是本發(fā)明一個實施例的工藝流程示意框圖。
上述附圖中的圖示標號標識的對象分別為：1-模擬煙道氣鋼瓶；2-流量計；3-三口燒瓶；4-恒溫加熱磁力攪拌器；5-曝氣頭；6-煙氣成分分析儀；7-尾氣處理裝置。
具體實施方式
下面根據(jù)具體實例來說明本發(fā)明，但不作為對本發(fā)明保護范圍的限制。
本發(fā)明所述的煙道氣為煤等化石燃料燃燒時候所產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)，以下實施例是根據(jù)以下組成配置而成的模擬煙道氣(質(zhì)量分數(shù))：二氧化硫1.06％，二氧化碳12.77％，氧氣10.78％，一氧化碳0.03％，氮氣75.36％。
實施例1：
將1L鈣離子含量為0.4g/l的海水加入三口燒瓶，設定恒溫加熱磁力攪拌器溫度及轉(zhuǎn)速，使海水預熱到40℃。加入0.6g氧化鎂，使氧化鎂與總海水中鈣離子的摩爾比是1.5:1，充分攪拌60min后，向反應器內(nèi)通過曝氣頭以20L/h的速率充入模擬煙道氣，并開始計時，同時使用煙氣成分分析儀測定尾氣成分，最終尾氣由NaOH溶液吸收處理。使煙道氣與海水接觸30min后，停止通氣。立即用過濾裝置進行固液分離，測定濾液中鈣離子含量。恒溫烘干濾渣，對所得固體進行X射線衍射分析。經(jīng)過分析測定，反應后溶液含鈣量為0.14g/l，即脫鈣率為65％；固體為碳酸鈣0.65克；累積固碳率開始隨通氣時間增加而增加，由10min時的10％增加到20min時30％，最終又降低至20％；脫硫率一直為100％。
實施例2：
將1L鈣離子含量為0.8g/l的海水加入三口燒瓶，設定恒溫加熱磁力攪拌器溫度及轉(zhuǎn)速，使海水預熱到60℃。加入1.6g氧化鎂，氧化鎂含量與總海水中鈣離子的摩爾比是2:1，充分攪拌40min后，向反應器內(nèi)通過曝氣頭以60L/h的速率充入模擬煙道氣，并開始計時，同時使用煙氣成分分析儀測定尾氣成分，最終尾氣由NaOH溶液吸收處理。使煙道氣與海水接觸20min后，停止通氣。立即用過濾裝置進行固液分離，測定濾液中鈣離子含量。恒溫烘干濾渣，對所得固體進行X射線衍射分析。經(jīng)過分析測定，反應后溶液含鈣量為0.16g/l，即脫鈣率為80％；固體為碳酸鈣1.6克；累積固碳率開始隨通氣時間增加而增加，由3min時的10％增加到10min時50％，最終又降低至30％；脫硫率一直為100％。
實施例3：
將1L鈣離子含量為1.0g/l的海水加入三口燒瓶，設定恒溫加熱磁力攪拌器溫度及轉(zhuǎn)速，使海水預熱到80℃。加入3g氧化鎂，氧化鎂與總海水中鈣離子的摩爾比是3:1，充分攪拌10min后，向反應器內(nèi)通過曝氣頭以100L/h的速率充入模擬煙道氣，并開始計時，同時使用煙氣成分分析儀測定尾氣成分，最終尾氣由NaOH溶液吸收處理。使煙道氣與海水接觸10min后，停止通氣。立即用過濾裝置進行固液分離，測定濾液中鈣離子含量。恒溫烘干濾渣，對所得固體進行X射線衍射分析。經(jīng)過分析測定，反應后溶液含鈣量為0.15g/l，即脫鈣率為85％；累積固體為碳酸鈣2.125克；固碳率開始隨通氣時間增加而增加，由1min時的10％增加到5min時60％，最終又降低至20％；脫硫率一直為100％。
本發(fā)明未述事宜為公知技術(shù)。