二氧化碳捕獲裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于二氧化碳捕獲裝置與方法，更特別關(guān)于避免化(0H) 2于捕獲二氧化 碳前，即發(fā)生去水合反應(yīng)（Ca(0H)2-化0+H20)的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球能源需求持續(xù)成長(zhǎng)，預(yù)估未來(lái)仍需仰賴化石能源的供應(yīng)，國(guó)際能源署于「能源 技術(shù)展望2010」（International E：nergy Agency, 2010)中強(qiáng)調(diào)，為了維持能源安全、促進(jìn) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、W及降低與能源相關(guān)的二氧化碳排放量，應(yīng)致力提升發(fā)電效率、能源使用效率、 W及發(fā)展碳捕獲及封存技術(shù)。我國(guó)已于永續(xù)能源政策綱領(lǐng)中訂定二氧化碳排放的減量政策 目標(biāo)：2016-2020年間回到2005年的二氧化碳排放量，2025年回到2000年的排放量（2. 15 億噸），為了達(dá)到此目標(biāo)，W能源面向來(lái)看，除了提高能源效率、發(fā)展?jié)崈裟茉椿按_保能源 供應(yīng)穩(wěn)定外，在還無(wú)法避免繼續(xù)使用化石燃料的情況下，必須搭配二氧化碳的捕獲、封存與 再利用技術(shù)，W有效減緩溫室效應(yīng)的惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化碳捕獲裝置，W有效減緩溫室效應(yīng)的惡化。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種二氧化碳捕獲方法，W有效減緩溫室效應(yīng)的惡 化。 陽(yáng)〇化]本發(fā)明一實(shí)施例提供的二氧化碳捕獲裝置，包括：碳酸化爐，W化(oh)2捕獲含二 氧化碳的氣體源提供的含二氧化碳的氣體中的二氧化碳，形成化(A;般燒爐，W第一管線 連接至碳酸化爐W接收化C〇3,使化C〇3般燒形成化0 ;水合反應(yīng)器，W第二管線連接至般 燒爐W接收化0,使CaO與&0反應(yīng)形成化(0H)2。其中水合反應(yīng)器W第Ξ管線連接至碳酸 化爐，W輸送化(0H)2至碳酸化爐。含二氧化碳的氣體源，W第四管線連接至碳酸化爐，提 供含二氧化碳的氣體至碳酸化爐；并W第五管線連接至第Ξ管線，W含二氧化碳的氣體將 Ca (0H) 2自水合反應(yīng)器輸送至碳酸化爐。
[0006] 本發(fā)明一實(shí)施例提供的二氧化碳捕獲方法，包括：(a)于碳酸化爐中，W化(0H)2 捕獲含二氧化碳的氣體源提供的含二氧化碳的氣體中的二氧化碳，并形成化0)3,且碳酸化 爐的溫度介于200°C至350°C之間；化）將步驟（a)的化C〇3輸送至般燒爐，將化C〇3般燒成 CaO ; (C)將步驟化）的CaO輸送至水合反應(yīng)器，使CaO與&0反應(yīng)形成Ca伽)2; W及（d)將 步驟（C)的化(0H)2輸送至碳酸化爐，再進(jìn)行步驟（a)。
[0007] 本發(fā)明一實(shí)施例提供的二氧化碳捕獲方法，包括：(a)于碳酸化爐中，W化(0H)2 捕獲含二氧化碳的氣體源提供的含二氧化碳的氣體中的二氧化碳，并形成化C〇3; (b)將步 驟（曰）的化〇)3輸送至般燒爐，將化〇)3般燒成化0;((3)將步驟化）的〔曰0輸送至水合反應(yīng) 器，使CaO與&0反應(yīng)形成化(0H)2;W及（d) W含二氧化碳的氣體源提供的含二氧化碳的 氣體，將步驟（C)的Ca(OH) 2輸送至碳酸化爐，再進(jìn)行步驟（a)。
[0008] 本發(fā)明的二氧化碳捕獲裝置與方法可W有效減緩溫室效應(yīng)的惡化。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中，二氧化碳捕獲裝置的示意圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例中，二氧化碳捕獲裝置的示意圖；
[0011] 其中：
[0012] 10A、10B、10C、10D、10E 管線； 陽(yáng)01引 11碳酸化爐；
[0014] 13般燒爐； 陽(yáng)〇1引 15水合反應(yīng)器；
[0016] 17含二氧化碳的氣體源；
[0017] 100、200二氧化碳捕獲裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 如圖1所示，是本發(fā)明一實(shí)施例的二氧化碳捕獲裝置100,其碳酸化爐11與般燒 爐13之間具有管線10A，般燒爐13與水合反應(yīng)器15之間具有管線10B，且水合反應(yīng)器15 與碳酸化爐11之間具有管線10C，W組成巧基吸附劑的循環(huán)系統(tǒng)。含二氧化碳的氣體源17 與碳酸化爐11之間具有管線10D，W輸送含二氧化碳的氣體至碳酸化爐11，使碳酸化爐11 中的化(0H) 2捕獲含二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳，并形成化C0 3如式1。
[0019] Ca (0H) 2+C〇2 - CaCO 3+&0 (式 1)
[0020] 值得注意的是，本發(fā)明亟欲避免化(0H)2在捕獲C〇2之前，即先發(fā)生去水合反應(yīng)，形 成化0,上述去水合反應(yīng)（如式2)會(huì)降低吸附劑中化(0H)2的比例，及該吸附劑的二氧化碳 捕獲效率。
[0021] Ca (0H) 2一 CaO+H 2〇 (式 2)
[0022] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，含二氧化碳的氣體源17與管線10C之間具有管線10E，W 含二氧化碳的氣體源17提供的含二氧化碳?xì)怏w，將水合反應(yīng)器15產(chǎn)生的化(0H)2粉體輸 送至碳酸化爐11中。若在不含二氧化碳的環(huán)境下進(jìn)行粉體輸送，則無(wú)法避免化(0H) 2輸送 至高溫的碳酸化爐（比如350°C至600°C之間）后，因去水合反應(yīng)（如式2)而減少化(0H)2 含量。藉由管線10E使含二氧化碳的氣體輸送化(0H)2,對(duì)應(yīng)的碳酸化爐11的溫度可介于 200°C至650°C之間。若碳酸化爐11的溫度過(guò)高，則會(huì)使已捕獲C〇2的化C〇3脫去二氧化碳 形成化0。
[0023] 接著W管線10A，將碳酸化爐11中的化C〇3輸送至般燒爐13,般燒成CaO與C〇2如 式3。
[0024] CaC〇3一 CaO+CO 2 (式 3)
[00巧]上述般燒爐13產(chǎn)生的高濃度C〇2可封存、再利用或作為其他用途。在本發(fā)明一實(shí) 施例中，可將新鮮的化C〇3加入般燒爐13中，并自碳酸化爐11移除失活的化C0 3。在本發(fā) 明一實(shí)施例中，般燒爐13的溫度介于850°C至1200°C之間。若般燒爐13的溫度過(guò)低，將無(wú) 法使化C〇3的C0 2有效脫除。若般燒爐13的溫度過(guò)高，會(huì)使吸附劑因燒結(jié)而失活，且在無(wú)法 有效改善脫0)2效率的情況下，只會(huì)增加制程成本。
[00%] 接著W管線10B將般燒爐13產(chǎn)生的CaO輸送至水合反應(yīng)器15,使CaO與水反應(yīng)形 成Ca (OH) 2如式4。
[0027] CaO+HzO - Ca (OH) 2 (式 4)
[0028] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，式4中的&0可為蒸汽態(tài)或液態(tài)，端視水合反應(yīng)器的溫度壓 力而定。在本發(fā)明一實(shí)施例中，若水合反應(yīng)器15為溶液水合反應(yīng)器，且CaO于室溫的水溶液 中轉(zhuǎn)化為化(0H) 2的轉(zhuǎn)化率大于95 %。在本發(fā)明一實(shí)施例中，若水合反應(yīng)器15為蒸汽水合 反應(yīng)器。在本發(fā)明一實(shí)施例中，蒸汽水合反應(yīng)器中水蒸汽的相對(duì)濕度介于40 %至80 %，蒸 汽溫度大于或等于l〇〇°C且小于300°C之間，CaO于水蒸汽中轉(zhuǎn)化為化(0H)2的轉(zhuǎn)化率大于 95%。若水蒸汽的溫度過(guò)高，或水蒸汽的相對(duì)濕度過(guò)低，都可能會(huì)降低CaO轉(zhuǎn)化為Ca(0H)2 的轉(zhuǎn)化率。
[0029] 接著W管線10C將水合反應(yīng)器15產(chǎn)生的化(0H) 2輸送至碳酸化爐11。如前所述， 含二氧化碳的氣體源17可經(jīng)由管線10E輸送含二氧化碳的氣體，將化(0H)2粉體自水合反 應(yīng)器15輸送至碳酸化爐11，W避免化(0H) 2在捕獲C0 2之前發(fā)生去水合反應(yīng)。
[0030] 上述含二氧化碳的氣體源17所提供的含二氧化碳的氣體，除了二氧化碳W外，可 能含有其他氣體如氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。在本發(fā)明一實(shí)施例中，含二氧化碳的氣體可能進(jìn) 一步含有酸、堿、硫、或其他污染物。若上述污染物會(huì)影響化(0H)2的循環(huán)，比如會(huì)腐蝕管線 10C、10D、或10E與碳酸化爐11，或者在碳酸化爐中與Ca(0H)2、CaC〇3、或C〇2產(chǎn)生難W處理 的副產(chǎn)物，則需先處理含二氧化碳的氣體中的污染物，再將其輸送至管線10D與10E中。舉 例來(lái)說(shuō)，可先過(guò)濾、吸附、或酸/堿處理氣體中的污染物。
[0031] 本發(fā)明亦提供二氧化碳捕獲方法，包含：(a)于碳酸化爐11中，W化(0H)2捕獲含 二氧化碳的氣體源17提供的含二氧化碳的氣體中的二氧化碳，并形成化C〇3,如式1所示。 化