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1、(10)申请公布号 CN 104023839 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 2 3 8 3 9 A (21)申请号 201280064320.2 (22)申请日 2012.08.27 10-2011-0143751 2011.12.27 KR B01J 20/30(2006.01) B01D 53/04(2006.01) B01D 53/62(2006.01) (71)申请人 POSCO公司 地址韩国庆尚北道浦项市 (72)发明人李承纹 郑宗宪 金基铉 金声万 (74)专利代理机构北京北翔知识产权代理有限 公司 11285 代理人王媛 钟守期 (54) 。
2、发明名称 二氧化碳吸附剂的制备方法、二氧化碳减少 方法及其装置 (57) 摘要 本发明提供一种二氧化碳吸附剂的制备方 法、二氧化碳减少方法及其装置。本发明实施例的 二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：提 供炼铁废弃物；混合所述炼铁废弃物和粘合剂； 向混合有所述粘合剂的所述炼铁废弃物注入氨， 并制成颗粒；以及对所述颗粒进行干燥。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.24 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/KR2012/006808 2012.08.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/100306 KO 2013.07.04 (5。
3、1)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104023839 A CN 104023839 A 1/2页 2 1.一种二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤： 提供炼铁废弃物； 混合所述炼铁废弃物和粘合剂； 向混合有所述粘合剂的所述炼铁废弃物注入氨，并制成颗粒；以及 对所述颗粒进行干燥。 2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其中， 在所述颗粒的制备步骤所注入的氨的浓度为530wt。 3.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，还包括以下。
4、步骤： 在将所述炼铁废弃物与粘合剂混合之前，进行浓缩及脱水处理。 4.根据权利要求3所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其中， 所述脱水处理使用压滤器。 5.根据权利要求3所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其中， 经所述脱水处理的炼铁废弃物中包含8的水分。 6.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其中， 所述粘合剂为水泥或膨润土。 7.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其中， 所述颗粒的大小为125mm。 8.一种二氧化碳减少装置，包括： 吸附装置，使用以权利要求1至7中的任一方法来制备的吸附剂，并且喷入包含二氧化 碳的废气，以使包含于所述废气中的二氧化碳吸附在所述吸附剂上； 。
5、再生装置，对经所述吸附装置吸附有二氧化碳的吸附剂进行加热，以使所述被吸附的 二氧化碳脱附； pH检测装置，用于检测经所述再生装置脱二氧化碳的所述吸附剂的pH值；以及 旋转腔室，用于向经过所述pH检测装置的吸附剂喷射氨， 而且，根据所述pH检测装置检测到的pH值，向所述旋转腔室有选择地供应所述吸附 剂。 9.根据权利要求8所述的二氧化碳减少装置，其中， 所述再生装置中使用炼铁工艺的废热，以向所述吸附剂供热。 10.根据权利要求8所述的二氧化碳减少装置，其中， 如果在所述pH检测装置中检测到的pH值大于10，所述吸附剂就会供应到旋转腔室， 如果在所述pH检测装置中检测到的pH值小于或等于10，所述。
6、吸附剂就会再用于还原 铁的制备。 11.根据权利要求8所述的二氧化碳减少装置，还包括： 冷凝器，从所述再生装置中接收脱附的氨和二氧化碳的化合物，并利用冷凝温度的差 异，使其分离成氨及二氧化碳。 12.根据权利要求11所述的二氧化碳减少装置，其中， 在所述冷凝器中被分离的所述氨供应到所述旋转腔室。 13.根据权利要求8所述的二氧化碳减少装置，其中， 所述包含二氧化碳的废气为选自高炉废气、焦炉煤气及FINEX废气中的至少一种。 权 利 要 求 书CN 104023839 A 2/2页 3 14.一种二氧化碳减少方法，使用以权利要求1至7中的任一方法制备的吸附剂，并包 括以下步骤： 使所述吸附剂与包。
7、含二氧化碳的废气接触，以从所述废气中吸附二氧化碳； 使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附； 判断所述脱二氧化碳的吸附剂的pH值是否大于设定值；以及 如果所述吸附剂的pH值大于设定值，就向所述吸附剂喷射氨， 而且，使用喷射有所述氨的所述吸附剂，从所述吸附二氧化碳的步骤开始重新进行。 15.根据权利要求14所述的二氧化碳减少方法，其中， 所述二氧化碳的脱附使用炼铁工艺的废热。 16.根据权利要求14所述的二氧化碳减少方法，其中， 如果所述吸附剂的pH值小于或等于设定值，所述吸附剂就会再用于还原铁的制备。 17.根据权利要求14所述的二氧化碳减少方法，其中， 所述pH值的设定值为10。 18.根据权。
8、利要求14所述的二氧化碳减少方法，其中， 使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附时，所述氨和所述二氧化碳的化合物脱附， 所述二氧化碳减少方法还包括将所述化合物分离成所述氨及所述二氧化碳的步骤。 19.根据权利要求18所述的二氧化碳减少方法，其中， 所述被分离的氨用于所述向吸附剂喷射所述氨的步骤。 20.根据权利要求14所述的二氧化碳减少方法，其中， 所述包含二氧化碳的废气为选自高炉废气、焦炉煤气及FINEX废气中的至少一种。 21.一种二氧化碳吸附剂，其以权利要求1至7中的任一方法来制备，并负载有氨。 22.根据权利要求21所述的二氧化碳吸附剂，其中， 用于所述制备的炼铁废弃物的铁浓度为4060。
9、。 23.根据权利要求21所述的二氧化碳吸附剂，其中， 用于所述制备的炼铁废弃物的碳浓度低于25。 24.根据权利要求21所述的二氧化碳吸附剂，其大小为125mm。 权 利 要 求 书CN 104023839 A 1/5页 4 二氧化碳吸附剂的制备方法、 二氧化碳减少方法及其装置 技术领域 0001 本发明涉及一种捕捉二氧化碳的吸附剂，更具体地涉及一种二氧化碳吸附剂的制 备方法、二氧化碳减少方法及其装置。 背景技术 0002 化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是导致地球变暖的典型温室气体，目前正在加强 对二氧化碳的排放限制。对于炼铁厂的燃烧废气或高炉煤气等大量含有二氧化碳的气体， 其中的二氧化碳一般。
10、通过变压吸附(pressure swing adsorption，PSA)工艺被捕捉及吸收。 0003 常规变压吸附设备由利用吸附剂捕捉二氧化碳的吸附塔和对捕捉到二氧化碳的 吸附剂进行加热，以使吸附剂得到再生的再生塔组成。经过再生的吸附剂重新供应到吸附 塔并参加反应。使用一定周期以上而失去吸附活性点的吸附剂被废弃，并补充不足的吸附 剂到吸附塔。 0004 在变压吸附工艺中，作为吸附剂使用活性炭、二氧化硅(silica)、氧化铝 (alumina)等固体吸附剂，并通过物理吸附方法捕捉二氧化碳。然而，这种方法由于常用的 吸附剂价格高而导致成本上升，并且因为利用物理吸附方式所以结合力较弱，进而捕捉大。
11、 量及高浓度二氧化碳的效率较低。 发明内容 0005 技术问题 0006 本发明提供一种制备成本低且二氧化碳捕捉效果优异的二氧化碳吸附剂的制备 方法、以及使用所述吸附剂的二氧化碳减少方法及其装置。 0007 技术方案 0008 为了达到上述目的，本发明实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤： 提供炼铁废弃物；混合所述炼铁废弃物和粘合剂；向混合有所述粘合剂的所述炼铁废弃物 注入氨，并制成颗粒；以及对所述颗粒进行干燥。 0009 在所述颗粒的制备步骤所注入的氨的浓度可为530wt。 0010 所述二氧化碳吸附剂的制备方法，还可包括以下步骤：在将所述炼铁废弃物与粘 合剂混合之前，进行浓缩及脱。
12、水处理。 0011 所述脱水处理可使用压滤器。 0012 经所述脱水处理的炼铁废弃物中可包含8的水分。 0013 所述粘合剂可为水泥(cement)或膨润土(bentonite)。 0014 所述颗粒的大小可为125mm。 0015 另外，本发明实施例的二氧化碳减少装置，包括：吸附装置，使用以所述制备方法 来制备的吸附剂，并且喷入包含二氧化碳的废气，以使包含于所述废气中的二氧化碳吸附 在所述吸附剂上；再生装置，对经所述吸附装置吸附有二氧化碳的吸附剂进行加热，以使所 述被吸附的二氧化碳脱附；pH检测装置，用于检测经所述再生装置脱二氧化碳的所述吸附 说 明 书CN 104023839 A 2/5页。
13、 5 剂的pH值；以及旋转腔室，用于向经过所述pH检测装置的吸附剂喷射氨，而且，根据所述 pH检测装置检测到的pH值，可向所述旋转腔室有选择地供应所述吸附剂。 0016 所述再生装置中可使用炼铁工艺的废热，以向所述吸附剂供热。 0017 如果在所述pH检测装置中检测到的pH值大于10，所述吸附剂就会供应到旋转腔 室，如果在所述pH检测装置中检测到的pH值小于或等于10，所述吸附剂就会再用于还原铁 的制备。 0018 所述二氧化碳减少装置，还可包括：冷凝器，从所述再生装置中接收脱附的氨和二 氧化碳的化合物，并利用冷凝温度的差异，使其分离成氨及二氧化碳。 0019 在所述冷凝器中被分离的所述氨可供。
14、应到所述旋转腔室。 0020 所述包含二氧化碳的废气可为选自高炉废气(BFG)、焦炉煤气(COG)及FINEX废气 (FOG)中的至少一种。 0021 进一步地，本发明实施例的二氧化碳减少方法使用以所述制备方法来制备的吸附 剂，并包括以下步骤：使所述吸附剂与包含二氧化碳的废气接触，以从所述废气中吸附二氧 化碳；使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附；判断所述脱二氧化碳的吸附剂的pH值是 否大于设定值；以及如果所述吸附剂的pH值大于设定值，就向所述吸附剂喷射氨，而且可 使用喷射有所述氨的所述吸附剂，从所述吸附二氧化碳的步骤开始重新进行。 0022 所述二氧化碳的脱附可使用炼铁工艺的废热。 0023。
15、 如果所述吸附剂的pH值小于或等于设定值，所述吸附剂就会再用于还原铁的制 备。 0024 所述pH值的设定值可为10。 0025 使吸附于所述吸附剂的所述二氧化碳脱附时，所述氨和所述二氧化碳的化合物脱 附，所述二氧化碳减少方法还可以包括将所述化合物分离成所述氨及所述二氧化碳的步 骤。 0026 所述被分离的氨可用于所述向吸附剂喷射所述氨的步骤。 0027 所述包含二氧化碳的废气可为选自高炉废气(BFG)、焦炉煤气(COG)及FINEX废气 (FOG)中的至少一种。 0028 此外，本发明实施例的二氧化碳吸附剂以所述制备方法来制备，并可负载有氨。 0029 用于所述制备的炼铁废弃物的铁浓度可为4。
16、060。 0030 用于所述制备的炼铁废弃物的碳浓度可低于25。 0031 所述二氧化碳吸附剂的大小可为125mm。 0032 发明效果 0033 如上所述，根据本发明实施例，利用化学吸附反应来捕捉二氧化碳，因此相对于以 往的物理吸附剂，可提高二氧化碳的捕捉效率。而且，二氧化碳脱附的反应性得到提高，从 而提高效率。 0034 此外，制备廉价的吸附剂，因此可降低制备成本。 附图说明 0035 图1为本发明实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法的流程图。 0036 图2为用于本发明实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法的装置方框图。 说 明 书CN 104023839 A 3/5页 6 0037 图3为本发明。
17、实施例的二氧化碳减少装置的构成图。 0038 图4为本发明实施例的二氧化碳减少方法的流程图。 具体实施方式 0039 下面，根据附图对本发明的优选实施例进行详细描述。 0040 图1为本发明实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法的流程图。图2为用于本发明 实施例的二氧化碳吸附剂的制备方法的装置方框图。 0041 如图1及图2所示，准备氨(NH 3 )(S100)，并提供炼铁废弃物1(S110)，所述炼铁废 弃物1供应到浓缩机10。也就是说，对所述炼铁废弃物1进行浓缩(S120)。所述炼铁废弃 物1可以是炼铁工艺中产生的泥渣(sludge)。此外，所述炼铁废弃物1中铁(Fe)浓度可为 4060或者碳(。
18、carbon)浓度可低于25。 0042 在浓缩机10中被浓缩的所述炼铁废弃物1供应到压滤器20。另外，在压滤器20 中对所述炼铁废弃物1进行脱水处理(S130)。通过所述脱水处理，使所述炼铁废弃物1包 含8的水分。当然，只有炼铁废弃物1中包含水分时，才进行所述脱水处理，如果炼铁废弃 物1中不包含水分，则可以省略。 0043 经脱水处理的所述炼铁废弃物1供应到混合器30。此外，粘合剂供应到混合器30 与所述炼铁废弃物1混合(S140)。所述粘合剂可以是水泥或膨润土。 0044 混合有所述粘合剂的所述炼铁废弃物1供应到造粒机40。此外，所述已准备的氨 注入到所述造粒机40。进而，造粒机40制备出。
19、所述炼铁废弃物1中吸附有所述氨的颗粒 (S150)。在所述颗粒的制备步骤所注入的氨的浓度可为530wt。 0045 在造粒机40中制备所述颗粒后，对所述颗粒进行干燥(S160)。而且，所述颗粒的 大小可为125mm。进一步地，所述颗粒的干燥可在常温下进行。此外，通过上述方法所制 备的所述颗粒起到二氧化碳吸附剂2的功能。也就是说，所述颗粒供应到二氧化碳减少装 置50，用于减少二氧化碳。 0046 图3为本发明实施例的二氧化碳减少装置的构成图。 0047 如图3所示，本发明实施例的二氧化碳减少装置50，包括：吸附装置60、再生装置 70、pH检测装置80、旋转腔室90及冷凝器100。 0048 吸。
20、附装置60使用以本发明实施例的二氧化碳吸附剂2的制备方法来制成的吸附 剂2吸附包含于废气中的二氧化碳。也就是说，向吸附装置60供应吸附剂2以及包含二氧 化碳的废气，通过彼此接触包含于废气中的二氧化碳被吸附剂2吸附。在此，包含二氧化碳 的废气可以是高炉废气(blast furnace gas；BFG)、焦炉煤气(coke oven gas；COG)及FINEX 废气(FINEX off-gas；FOG)中的至少一种废气。另外，吸附装置60的内部温度可以是常温 至30。此外，二氧化碳吸附于吸附剂2而去除二氧化碳的废气被分离成氢气(H 2 )、一氧 化碳(CO)及氮气(N 2 )等。进而，氢气及一氧。
21、化碳用于铁矿石的还原，氮气可用作炼铁工艺 的载运气体。 0049 再生装置70使吸附于吸附剂2上的二氧化碳脱附。也就是说，经吸附装置60吸 附有二氧化碳的吸附剂2供应到再生装置70。而且，在再生装置70中对吸附有二氧化碳 的吸附剂2进行加热，以使二氧化碳脱附。所述加热使用炼铁工艺的废热，且加热温度可为 100。 说 明 书CN 104023839 A 4/5页 7 0050 此外，所述吸附装置60及再生装置70可形成为流动通道的形状。而且，通过使固 体颗粒的吸附剂在所述吸附装置60和再生装置70之间循环，提高二氧化碳的吸附反应性， 同时可以大量吸附二氧化碳。进而，不需要进行加压及减压，降低了电。
22、力消耗，从而降低了 用于减少二氧化碳的能耗。 0051 pH检测装置80用于检测吸附剂2的pH值。而且，将检测到的吸附剂2的pH值与 设定值进行比较，从而判断是否再使用吸附剂2。如果所述吸附剂2的pH值大于设定值， 就再使用吸附剂2，如果所述吸附剂2的pH值小于设定值，吸附剂2就会用于制备还原铁 (direct reduced iron；DRI)。在此，所述设定值可为pH10。 0052 此外，如上所述由于有选择地再使用吸附剂2，所以容易更换初始阶段供应的吸附 剂2。也就是说，不需要中断二氧化碳的供应，而且不需要吸附剂2的更换费用。 0053 旋转腔室90从pH检测装置80接收吸附剂2，并向吸。
23、附剂2喷射氨。另外，经旋 转腔室90吸附有氨的吸附剂2供应到吸附装置60，以便再使用。也就是说，向旋转腔室90 供应在pH检测装置80检测到的pH值大于设定值的吸附剂2。 0054 冷凝器100接收在再生装置70中脱附的二氧化碳。另外，在再生装置70中二氧 化碳脱附时，脱附的是二氧化碳和氨的化合物。也就是说，供应到冷凝器100的是二氧化碳 和氨的化合物。进而，冷凝器100将所述化合物分离成二氧化碳及氨。被分离的氨供应到 旋转腔室90，以用作喷向吸附剂2的氨。另外，被分离出的二氧化碳排放到外部，或者再用 于二氧化碳重整(CO 2 reforming)工艺或水汽逆变换(reverse water 。
24、gas shift)反应工艺， 从而可制备出氢气及一氧化碳。如前所述，氢气及一氧化碳可用于铁矿石的还原。 0055 图4为本发明实施例的二氧化碳减少方法的流程图。 0056 如图4所示，准备以本发明实施例的二氧化碳吸附剂2的制备方法来制备的吸附 剂2(S200)后，向供应有包含二氧化碳的废气的吸附装置60供应吸附剂2，以用吸附剂2吸 附所述废气中的二氧化碳(S210)。 0057 吸附有所述废气中的二氧化碳的吸附剂2供应到再生装置70，再生装置70利用炼 铁工艺的废热，对吸附有所述废气中的二氧化碳的吸附剂2进行加热，以使二氧化碳从吸 附剂2脱附(S220)。所述二氧化碳的脱附可通过使吸附于吸附。
25、剂2的氨和二氧化碳的化合 物脱附来进行。 0058 所述脱二氧化碳的吸附剂2供应到pH检测装置80，pH检测装置80检测吸附剂2 的pH值(S230)。而且，pH检测装置80判断吸附剂2的pH值是否大于设定值(S240)。所 述pH值的设定值可为pH10。 0059 如果判断出吸附剂2的pH值大于设定值，pH检测装置80就将所述脱二氧化碳的 吸附剂2供应到旋转腔室90。而且，向供应到旋转腔室90的吸附剂2喷射氨(S250)。被 喷射的氨是在冷凝器100中氨和二氧化碳的化合物被分离成氨及二氧化碳后，供应到旋转 腔室90的氨。 0060 如果判断出吸附剂2的pH值小于或等于设定值，脱二氧化碳的吸附。
26、剂2就会用于 制备还原铁(S260)。 0061 如上所述，根据本发明实施例，利用化学吸附反应来捕捉二氧化碳，因此相对于以 往的物理吸附剂，可提高二氧化碳的捕捉效率。此外，二氧化碳脱附的反应性提高，致使效 率增大。进而，制备出低廉的吸附剂2，能够降低制备成本。 说 明 书CN 104023839 A 5/5页 8 0062 以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，所属 领域的技术人员由本发明实施例容易想到的等效范围内的所有变更，均属于本发明的保护 范围。 说 明 书CN 104023839 A 1/2页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104023839 A 2/2页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104023839 A 10 。