專利名稱：一種二氧化碳減排和綜合利用的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化碳減排和綜合利用的方法和裝置。
背景技術(shù)：
研究表明，二氧化碳是導(dǎo)致全球變暖的主要溫室氣體，因此，許多科
學(xué)家認(rèn)為，大氣中的二氧化碳的濃度應(yīng)保持在445ppm的水平上。聯(lián)合國氣候條約簽約國已將2。C和445ppm的上限列為最低要求。而2006年全球排放二氧化碳至少為270億噸，二氧化碳的排放量引起
了世界各國的關(guān)注與重視，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱門課題。許多科技人員
和工礦企業(yè)，提出了各自的二氧化碳減排的方法，諸如將二氧化碳注入油
田、煤層或深海中儲存。
澳大利亞Line能源公司2007年11月底宣布，與BioCleanCoal公司聯(lián)
合開發(fā)二氧化碳減排和綜合利用的方法，設(shè)計一種將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣
的海藻生物反應(yīng)器。
美國能源部(DOE)于2007年12月宣布，將投資6670萬美元給中西地區(qū)地質(zhì)封存集團(tuán)，以實(shí)施(DOE)第4個大規(guī)模二氧化碳封存項(xiàng)目。
道達(dá)爾開發(fā)與生產(chǎn)公司與印度尼西亞能源和礦產(chǎn)資源部于2007年12月簽署二氧化碳的捕集和封存協(xié)議，該項(xiàng)目包括從燃燒到二氧化碳的地質(zhì)貯存的整個過程，主要為一體化的碳捕集與封存的方案提供可行性研究。
美國哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家2007年宣布，正在研究從大氣中直接捕集二氧化碳的工業(yè)技術(shù)。
用氨水捕集二氧化碳，目前已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，采用這種方法雖然二氧化碳的吸收率較高，但是，經(jīng)濟(jì)效益不高。
由此可見，上述各種方法，或者目前尚無工業(yè)應(yīng)用價值，或者經(jīng)濟(jì)效益不高，因此，開發(fā)新的二氧化碳減排和綜合利用的方法，已經(jīng)成為人們所迫切需要解決的世界性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二氧化碳減排和綜合利用的方法和裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的方法包括如下步驟-
(1) 將氨氣與濕土壤接觸，使其氨化，生成NH40H，獲得含有NH4OH的氨化土壤；
術(shù)語"干基土壤"指的是所述濕土壤不含水時的土壤，下同。所述濕土壤中，水的重量含量為干基土壤的5 88%，優(yōu)選的重量含量為15 80%;
氨氣與濕土壤接觸時，氨氣的線速度為0.001 0.0005米/秒，接觸時間為0.1 1.0小時；
氨氣的用量使生成的NH40H的重量含量為干基土壤的10 176 %;
(2) 將二氧化碳與氨化土壤接觸，使其碳化，獲得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被農(nóng)作物吸收。
二氧化碳與氨化土壤接觸時，二氧化碳的線速度為0.001 0.0005米/秒，接觸時間為0.1 1.0小時，可獲得含有NH4HC03的土壤；
二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量為干基土壤的16 280 %;上述的反應(yīng)過程，最好在5 25t:的溫度下進(jìn)行。
所述的二氧化碳，可采用來自任何工業(yè)裝置排放捕集的二氧化碳，如
IGCC發(fā)電廠、煉廠制氫裝置等排放的二氧化碳。
由于地球陸地面積約為1.49億平方米，而整個陸地上各種類型的土壤 的總面積約為1.38X 108km2，假設(shè)全球只有0.5m深的土壤用于吸附二氧化 碳，那么就有0.69X 108km3的土壤可用于吸附二氧化碳。由此可見，本發(fā) 明的方法，不僅可以達(dá)到二氧化碳減排的目的，而且達(dá)到二氧化碳綜合利 用的要求，過程簡單實(shí)用，便于推廣應(yīng)用，具有較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為氨分布管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖l，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置包括
置于土壤3表層下0.2 0.6米處的設(shè)有氨分布孔101的氨分布管1;
置于土壤3表層下0.2 0.6米處的設(shè)有二氧化碳分布孔201的二氧化 碳分布管2;
與所述的氨分布管1相連通的并向上延伸至土壤表面的氨連通管102， 優(yōu)選的，在所述的氨連通管102上設(shè)有氨節(jié)流閥103;
與所述的二氧化碳分布管2相連通的并向上延伸至土壤表面的二氧化 碳連通管202，優(yōu)選的，在所述的二氧化碳連通管202上設(shè)有二氧化碳節(jié)流 閥203;
優(yōu)選的如圖2，所述的氨分布孔101設(shè)置在氨分布管1的兩側(cè)和/或底 部，其形狀為內(nèi)大外小的銳孔，其夾角為30 60。；所述的二氧化碳分布孔201設(shè)置在二氧化碳分布管2的兩側(cè)和/或底部， 其形狀為內(nèi)大外小的銳孔，其夾角為30 60。，結(jié)構(gòu)與圖2所示的氨分布 孔101相同。
實(shí)施例1
采用圖1的裝置和圖2的氨分布管和二氧化碳分布管，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下: 氨分布管1和二氧化碳分布管2均置于土壤3表層下0.3米處； 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201的夾角為30° ; 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201分別設(shè)置在氨分布管1和二氧化 碳分布管2的底部和兩側(cè)；
濕土壤中，水的重量含量為干基土壤的5%; 操作過程
(1) 將來自鋼瓶的液氨通過氨節(jié)流閥103減壓后，由氨連通管102進(jìn) 入氨分布管l，通過氨分布孔101排出，與濕土壤接觸，生成NH4OH，獲 得氨化土壤，氨氣的用量使生成的NH4OH的重量含量為干基土壤的10%;
氨氣與濕土壤接觸時，氨氣的線速度為0.001米/秒，接觸時間為0.1 小時；
(2) 將來自鋼瓶的液態(tài)二氧化碳通過二氧化碳節(jié)流閥203減壓后，由 二氧化碳連通管202進(jìn)入二氧化碳分布管2，通過二氧化碳分布孔201排出， 與濕土壤接觸，使其碳化，獲得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被農(nóng)作 物吸收。
二氧化碳與氨化土壤接觸時，二氧化碳的線速度為0.001米/秒，接觸 時間為0.1小時，二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量為干基土壤的25 %,上述的過程，在9'C的溫度下進(jìn)行。實(shí)施例2
采用圖1的裝置和圖2的氨分布管和二氧化碳分布管，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下-氨分布管1和二氧化碳分布管2均置于土壤3表層下0.6米處； 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201的夾角為60° ; 氨分布孔101和二氧化碳分布孔201分別設(shè)置在氨分布管1和二氧化 碳分布管2的底部；
濕土壤中，水的重量含量為干基土壤的13%;
操作過程-
(1) 將來自鋼瓶的液氨通過氨節(jié)流閥103減壓后，由氨連通管102進(jìn) 入氨分布管l，通過氨分布孔101排出，與濕土壤接觸，生成NH40H，獲 得氨化土壤，氨氣的用量使生成的NH4OH的重量含量為干基土壤的26%;
氨氣與濕土壤接觸時，氨氣的線速度為0.0005米/秒，接觸時間為0.5 小時；
(2) 將來自鋼瓶的液態(tài)二氧化碳通過二氧化碳節(jié)流閥203減壓后，由 二氧化碳連通管202進(jìn)入二氧化碳分布管2，通過二氧化碳分布孔201排出， 與濕土壤接觸，使其碳化，獲得NH4HC03，固定于土壤中，可直接被農(nóng)作 物吸收。
二氧化碳與氨化土壤接觸時，二氧化碳的線速度為0.0005米/秒，接觸 時間為0.5小時，二氧化碳的用量使NH4HC03的重量含量為干基土壤的65 %的土壤。上述的過程，在20'C的溫度下進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳減排和綜合利用的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將氨氣與濕土壤接觸，使其氨化，生成NH4OH，獲得氨化土壤；(2)將二氧化碳與所述氨化土壤接觸，使其碳化，獲得NH4HCO3，固定于土壤中；上述步驟(1)和步驟(2)的反應(yīng)溫度為5～25℃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述濕土壤中，水的重量含量為干基土壤重量的5 88%;所述干基土壤指的是所述濕土壤不含水時的土壤。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述濕土壤中，水的重量含量為干基土壤重量的15 80%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨氣的用量使生成的所述NH40H的重量含量為千基土壤重量的10 176%;所述干基土壤指的是所述濕土壤不含水時的土壤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨氣與所述濕土壤接觸時，所述氨氣的線速度為0.001 0.0005米/秒，接觸時間為0.1 1.0小時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳與所述氨化土壤接觸時，所述二氧化碳的線速度為0.001 0.0005米/秒，接觸時間為0.1 1.0小時。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳采用來自工業(yè)裝置排放捕集的二氧化碳。
8. 用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)方法的裝置，其特征在于，包括如下組成部件置于土壤(3)表層下0.3 0.6米處的設(shè)有氨分布孔(101)的氨分布管(l);置于土壤(3)表層下0.3 0.6米處的設(shè)有二氧化碳分布孔(201)的二氧化碳分布管(2);與所述氨分布管(1)相連通的并向上延伸至土壤表面的氨連通管(102);與所述二氧化碳分布管(2)相連通的并向上延伸至土壤表面的二氧化碳連通管(202)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述氨分布孔(101)設(shè)置在所述氨分布管(1)的兩側(cè)和/或底部，其形狀為內(nèi)大外小的銳孔，其夾角為30 60° ;所述二氧化碳分布孔(201)設(shè)置在所述二氧化碳分布管(2)的兩側(cè)和/或底部，其形狀為內(nèi)大外小的銳孔，其夾角為30 60。。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，在所述氨連通管(102)上設(shè)有氨節(jié)流閥(103)，在所述二氧化碳連通管(202)上設(shè)有二氧化碳節(jié)流閥(203)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種二氧化碳減排和綜合利用的方法和裝置，所述方法包括如下步驟(1)將氨氣與濕土壤接觸，使其氨化，生成NH₄OH，獲得氨化土壤；(2)將二氧化碳與氨化土壤接觸，使其碳化，獲得NH₄HCO₃，固定于土壤中；用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置包括氨分布孔、氨分布管、二氧化碳分布管、氨連通管、二氧化碳連通管等部件。本發(fā)明的方法，不僅可以達(dá)到二氧化碳減排的目的，而且可達(dá)到二氧化碳綜合利用的要求，過程簡單實(shí)用，便于推廣應(yīng)用，具有較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號B01D53/14GK101642661SQ20091019517
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者于廣鎖, 代正華, 劉海峰, 周志杰, 李偉鋒, 梁欽鋒, 王亦飛, 王興軍, 王輔臣, 許建良, 郭慶華, 郭曉鐳, 陳雪莉, 欣 龔 申請人:華東理工大學(xué)