失活吸附劑（CaO)。表4為 蒸汽水合反應活化失活吸附劑的結(jié)果，結(jié)果顯示失活吸附劑于第一次般燒一蒸汽水合一碳 酸化循環(huán)的水合轉(zhuǎn)化率僅約7. 3%，推測是由于吸附劑表面燒結(jié)，使水蒸氣無法擴散至吸附 劑內(nèi)部進行水合反應，也因此該次循環(huán)的碳酸化轉(zhuǎn)化率僅有40%。失活吸附劑經(jīng)水合反應 后，CaO和水化學鍵結(jié)形成化(0H)2的過程中會擴大吸附劑的粒子體積，在后續(xù)脫水反應的 過程會增加粒子的孔桐體積；且化(0H) 2的拉伸強度及抗裂度較低，經(jīng)碰撞后易造成斷面形 成新的吸附位置。但對失活吸附劑而言，水合反應的區(qū)域僅限于吸附劑表層，在有限的水合 轉(zhuǎn)化率下，無法一次有效提升失活吸附劑的活性。然而從之后多次般燒一蒸汽水合一碳酸 化循環(huán)的數(shù)據(jù)可知，水合反應轉(zhuǎn)化率隨著循環(huán)次數(shù)增加而逐漸上升。到第四次循環(huán)后，始 呈現(xiàn)些微下降的趨勢。運是由于水合反應在多次循環(huán)的過程中，逐漸由表層至內(nèi)部增加吸 附劑的孔桐體積所致。多次循環(huán)的碳酸化轉(zhuǎn)化率亦顯示，蒸汽水合反應能有效活化燒結(jié)的 化0,然而在多次循環(huán)后，吸附劑的碳酸化轉(zhuǎn)化率依然會隨著循環(huán)次數(shù)逐漸降低，但和沒經(jīng) 過水合反應活化的CaO相較，經(jīng)水合反應活化的吸附劑于第六次循環(huán)的碳酸化轉(zhuǎn)化率依然 高約5. 2%。由上述可知，W化(0H)2捕獲二氧化碳的Ξ步循環(huán)（碳酸化-般燒-水合）， 比WCaO捕獲二氧化碳的兩步循環(huán)（碳酸化-般燒）在相同循環(huán)次數(shù)時，具有更多的碳酸 化轉(zhuǎn)化率（即二氧化碳捕獲率）。
[0059] 表4 (蒸汽水合反應對活化燒結(jié)的CaO活性的影響）
[0060]
陽〇6U 實施例5 (蒸汽水合反應（Steam hy化ation)提升吸附劑再生循環(huán)活性的方法） [0062] 測試時將化C〇3置入熱重分析儀（搭配濕度控制儀），W不同操作程序進行多次循 環(huán)測試，其操作條件整理如表5。表中的「般燒-碳酸化」為傳統(tǒng)巧回路捕碳程序，主要將 CaC〇3在900°C的氮氣環(huán)境下，般燒成化0 ;再將般燒后的CaO與二氧化碳于650°C下，進行 碳酸化反應形成化C〇3。之后再將化C〇3進行般燒與碳酸化的兩步循環(huán)?！赴銦?水合-去 水合-碳酸化」主要是模擬在水合反應后的化(0H) 2粉體，在輸送至碳酸化反應器的過程與 在碳酸化爐反應器中，因溫度提升使化(0H) 2粉體脫水成氧化巧的去水合現(xiàn)象?！赴銦?水 合-碳酸化I」是模擬W含二氧化碳的氣體，將水合反應后的化(0H)2粉體輸送至碳酸化爐 中，減少化(0H) 2在輸送過程中發(fā)生去水合反應的機會，并使化(0H) 2在輸送過程即直接與 二氧化碳進行碳酸化反應，進而提升碳酸化的轉(zhuǎn)化率?！赴銦?水合-碳酸化II」是模擬將 水合反應后的化(0H)2傳送至較低溫的碳酸化爐，W避免化(0H) 2在捕獲二氧化碳前即去水 合形成化0。上述四種循環(huán)的反應條件如表5所示，其于多次循環(huán)次數(shù)的碳酸化轉(zhuǎn)化率如表 6所示。
[0063] 表5 (不同操作程序的反應條件）
[0064]
陽0化]
[0066] 表6 (不同操作程序的碳酸化轉(zhuǎn)化率）
[0067]
[0068]由表6可知，不論采用何種循環(huán)方式，其碳酸化轉(zhuǎn)化率均會隨著循環(huán)次數(shù)增加而 逐漸降低。在二氧化碳吸脫附過程中，若吸附劑經(jīng)水合反應及去水合反應（「般燒-水合-去 水合-碳酸化」）才進行碳酸化反應，其轉(zhuǎn)化率反而會低于「般燒-碳酸化」的結(jié)果。另一 方面，「般燒-水合-去水合-碳酸化」的吸附劑活性，其衰退速率亦是四種程序里最快的。 相較之下，「般燒-水合-碳酸化I」的碳酸化轉(zhuǎn)化率較高，且吸附劑活性的衰退速率較慢， 當?shù)诹窝h(huán)時，其碳酸化轉(zhuǎn)化率較「般燒-碳酸化」高出26. 3 %，較「般燒-水合-去水 合-碳酸化」高出49. 7%，為較好的操作方式。同樣地，「般燒-水合-碳酸化II」的碳酸 化溫度較低，其碳酸化轉(zhuǎn)化率雖不及「般燒-水合-碳酸化I」的結(jié)果，但在各循環(huán)的轉(zhuǎn)化率 亦高于「般燒-碳酸化」與「般燒-水合-去水合-碳酸化」。
【主權(quán)項】
1. 一種二氧化碳捕獲裝置，包括： 碳酸化爐，以Ca(0H)2捕獲含二氧化碳的氣體源提供的含二氧化碳的氣體源中的二氧 化碳，形成CaC03; 煅燒爐，以第一管線連接至所述碳酸化爐，以接收CaC03，使CaC(V煅燒形成CaO ; 水合反應器，以第二管線連接至所述煅燒爐，以接收CaO,使CaO與H20反應形成 Ca (0H) 2，其中所述水合反應器以第三管線連接至所述碳酸化爐，以輸送Ca (0H) 2至所述碳 酸化爐；以及 所述含二氧化碳的氣體源，以第四管線連接至所述碳酸化爐，以提供含二氧化碳的氣 體至所述碳酸化爐，并以第五管線連接至所述第三管線，以含二氧化碳的氣體輸送Ca (0H) 2 至碳酸化爐。2. 如權(quán)利要求1所述的二氧化碳捕獲裝置，其中所述碳酸化爐的溫度介于200°C至 650 °C之間，且所述煅燒爐的溫度介于850 °C至1200 °C之間。3. 如權(quán)利要求1所述的二氧化碳捕獲裝置，其中所述水合反應器是溶液水合反應器。4. 如權(quán)利要求1所述的二氧化碳捕獲裝置，其中所述水合反應器是蒸汽水合反應器， 且所述蒸汽水合反應器的溫度介于200°C至500°C之間。5. -種二氧化碳捕獲方法，包括： (a) 于碳酸化爐中，以Ca (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CaC03，且所述碳酸化爐的溫度介于200°C至350°C之間； (b) 將步驟（a)的CaC03輸送至煅燒爐，以煅燒CaCO 3并形成CaO ; (c) 將步驟（b)的CaO輸送至水合反應器，使CaO與H20反應形成Ca (OH) 2;以及 (d) 將步驟（c)的Ca(0H)2輸送至所述碳酸化爐，再進行步驟（a)。6. 如權(quán)利要求5所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（b)的煅燒爐的溫度介于850°C 至1200°C之間。7. 如權(quán)利要求5所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（c)的水合反應器是溶液水合反 應器。8. 如權(quán)利要求5所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（c)的水合反應器是蒸汽水合反 應器。9. 一種二氧化碳捕獲方法，包括： (a) 于碳酸化爐中，以Ca (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CaC03; (b) 將步驟（a)的CaC03輸送至煅燒爐，以煅燒CaCO 3并形成CaO ; (c) 將步驟（b)的CaO輸送至水合反應器，使CaO與H20反應形成Ca (OH) 2;以及 (d) 以所述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0&(0!1)2輸送 至所述碳酸化爐，再進行步驟（a)。10. 如權(quán)利要求9所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（a)的碳酸化爐的溫度介于 200°C至650°C之間，且步驟（b)的煅燒爐的溫度介于850°C至1200°C之間。11. 如權(quán)利要求9所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（c)的水合反應器是溶液水合反 應器。12. 如權(quán)利要求9所述的二氧化碳捕獲方法，其中步驟（c)的水合反應器是蒸汽水合反
【專利摘要】本發(fā)明提供的二氧化碳捕獲裝置，包括：碳酸化爐，以Ca(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CaCO3；煅燒爐，以第一管線連接至碳酸化爐以接收CaCO3，使CaCO3煅燒形成CaO；水合反應器，以第二管線連接至煅燒爐以接收CaO，使CaO與H2O反應形成Ca(OH)2。水合反應器以第三管線連接至碳酸化爐，以輸送Ca(OH)2至碳酸化爐。含二氧化碳的氣體源，以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；并以第五管線連接至第三管線，以含二氧化碳的氣體將Ca(OH)2自水合反應器輸送至碳酸化爐。本發(fā)明還提供二氧化碳捕獲方法。本發(fā)明的二氧化碳捕獲裝置與方法可以有效減緩溫室效應的惡化。
【IPC分類】B01D53/62, B01D53/83
【公開號】CN105521702
【申請?zhí)枴緾N201410642339
【發(fā)明人】周揚震, 陳瑞燕, 張名惠, 徐恒文, 童遷祥, 沈政憲
【申請人】財團法人工業(yè)技術(shù)研究院, 臺灣水泥股份有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年11月13日