[發(fā)明專利]脫除煙氣中CO2的高活性鉀基固體吸收劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810024780.8
• 申請(qǐng)日: 2008-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN101269316A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉平;趙傳文;趙長(zhǎng)遂;梁財(cái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/04
• 分類號(hào): B01J20/04;B01D53/04;B01D53/62;B01D53/81
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域中一種脫除煙氣中CO₂的鉀基固體吸收劑及其制備方法。

背景技術(shù)

全球變暖已經(jīng)成為一個(gè)備受關(guān)注的環(huán)境問題。據(jù)預(yù)測(cè)，如不采取積極的溫室氣體減排措施，從現(xiàn)在起到2100年，全球的平均氣溫將繼續(xù)升高1.4℃～5.8℃。對(duì)人們生活造成不利影響。隨著《京都議定書》這部全球第一個(gè)具有法律約束力、旨在減排CO₂以防止全球變暖的國(guó)際公約的正式生效，中國(guó)也將在2012年后承擔(dān)起減排溫室氣體的義務(wù)。我國(guó)CO₂的排放量早已位居世界的第二位，且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，CO₂的排放量呈快速上升趨勢(shì)，必然成為全球履約的焦點(diǎn)，所承受的國(guó)際壓力會(huì)越來越大。加強(qiáng)我國(guó)CO₂減排技術(shù)的研究和儲(chǔ)備，已成為我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

在眾多CO₂減排技術(shù)中，由于燃燒后脫碳技術(shù)不需要改變?cè)械脑O(shè)備和布局，只需要在原有設(shè)備基礎(chǔ)上增加一套CO₂分離裝置，技術(shù)可行性高。許多科研機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。國(guó)內(nèi)有許多針對(duì)燃燒后脫碳技術(shù)的專利產(chǎn)生。

CN03245691.3和CN88108824.2是針對(duì)CO₂物理吸附法的專利，該技術(shù)對(duì)于處理含有微量CO₂的氣體效果較好，但由于目前常用的吸附劑最佳吸附濃度通常大大低于化石燃料燃燒煙氣中CO₂的濃度，且目前吸附劑的吸附能力和對(duì)CO₂的選擇性低，對(duì)于工業(yè)上含大量CO₂的燃燒化石燃料產(chǎn)生的煙氣，一般很少用該方法。

CN200610144283.2是關(guān)于CO₂膜分離技術(shù)的專利，膜分離技術(shù)的過程和所要求的設(shè)備都比較簡(jiǎn)單，適用于處理大批量的廢氣。但是氣體分離膜技術(shù)是基于氣體在膜中溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)由于需要較高的壓力，能耗較大，影響了其應(yīng)用前景，而且，材料的造價(jià)相對(duì)較高，用于煙道氣中回收CO₂時(shí)選擇性不是很好，分離的純度難以保證。

未來十多年內(nèi)最有可能在我國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)規(guī)模應(yīng)用的CO₂減排技術(shù)是化學(xué)吸收法。其中，基于乙醇胺溶液或熱堿溶液吸收CO₂的濕法技術(shù)由于對(duì)CO₂的捕獲效果比較理想，已在化工行業(yè)獲得了較為普遍的應(yīng)用。該技術(shù)的專利也較多，如：CN02807449.1、CN200520076906.8、CN01142120.7、CN87708052和CN200480003532.5等。但該技術(shù)用于處理燃燒化石燃料煙氣存在許多問題。如：溶劑再生耗能大、設(shè)備投資和操作運(yùn)行費(fèi)用昂貴、吸收液對(duì)設(shè)備的腐蝕及二次污染等。

為解決上述問題，許多科研機(jī)構(gòu)開始研究CO₂化學(xué)吸收的干法技術(shù)。利用干法吸收劑通過氣固反應(yīng)脫除CO₂的減排技術(shù)由于反應(yīng)能耗低、循環(huán)利用效率高、對(duì)設(shè)備無腐蝕和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為目前的研究熱點(diǎn)。

日本、美國(guó)和墨西哥等對(duì)鋰鹽吸收劑(Li₄SiO₄、Li₂ZrO₃)進(jìn)行了研究。日本東芝在美國(guó)注冊(cè)了專利：第6280503B1(2002.05.14.)。國(guó)內(nèi)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院申請(qǐng)了該技術(shù)的專利，專利號(hào)為：CN200710012336.X。但由于其材料價(jià)格昂貴，且反應(yīng)活性較低，不易得到推廣。

Abanades、Ueno、Gupta等人對(duì)鈣基吸收劑進(jìn)行了研究。由于鈣基吸收劑是高溫吸收劑，雖然碳酸化反應(yīng)活性較高，但一方面碳酸化過程易發(fā)生產(chǎn)物層微孔堵塞，CO₂難以擴(kuò)散到顆粒內(nèi)部進(jìn)一步反應(yīng)，另一方面再生反應(yīng)發(fā)生在800℃～900℃，CaO顆粒容易燒結(jié)，表面積和孔隙率減少，導(dǎo)致CaO轉(zhuǎn)化率下降。清華大學(xué)申請(qǐng)的專利CN200510011232.8雖然研究出改性方法，使得多次循環(huán)后，其脫碳能力未衰減。但通過其CO₂吸收量隨循環(huán)次數(shù)的變化圖可知，其CO₂吸收量?jī)H為40％-50％。