[發(fā)明專利]一種改性二氧化碳鈣基吸收劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210295566.2
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102836635A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段鈺鋒;張平平;陳惠超;趙長遂;陳曉平
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性二氧化碳鈣基吸收劑的制備方法，用于脫除煙氣中CO₂的工藝。屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤燃燒技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣候變化是當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的全球性問題之一，并且已經(jīng)成為影響各國未來經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。2009年12月，哥本哈根氣候變化大會上，大多數(shù)國家都認(rèn)識到氣候變化所引起的環(huán)境問題的嚴(yán)重性，表示要在應(yīng)對氣候變化問題上承擔(dān)各自的責(zé)任。《哥本哈根協(xié)議》的達(dá)成是國際社會致力于全球減排CO₂新的里程碑。

二氧化碳是造成氣候變化、全球變暖的最主要溫室氣體。中國政府承諾，到2020年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量將比2005年減少40%-45%。該目標(biāo)的完成對CO₂減排技術(shù)的不斷完善及成本的降低提出了更加緊迫和艱巨的任務(wù)。

目前，捕獲或脫除CO₂的技術(shù)、方法眾多，如膜分離技術(shù)、胺吸收法、O₂/CO₂循環(huán)流化床燃燒、化學(xué)鏈燃燒、稀土金屬氧化物吸收法、固體吸收劑法等。每種技術(shù)方法的經(jīng)濟(jì)實用性將是決定其能否得到廣泛工業(yè)應(yīng)用的前提。利用廉價豐富的石灰石等鈣基吸收劑的循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)分離CO₂的技術(shù)方法已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。該方法的工藝流程如圖2所示，石灰石在煅燒爐內(nèi)O₂/CO₂氣氛下煅燒（>900℃），排出煙氣含高濃度CO₂（>95%）可以回收。生成的CaO進(jìn)入碳酸化爐在常壓（650-750℃）或加壓（650-850℃）條件下進(jìn)行碳酸化反應(yīng)吸收煙氣中的CO₂。碳酸化爐排出的煙氣中CO₂含量低（<5%），反應(yīng)生成的CaCO₃進(jìn)入煅燒爐再生；如此循環(huán)實現(xiàn)CO₂的有效捕獲。然而研究表明，石灰石等天然鈣基CO₂吸收劑存在一個嚴(yán)重的問題：隨著循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)次數(shù)的增加，燒結(jié)作用使得吸收劑的碳酸化轉(zhuǎn)化率迅速下降。常壓循環(huán)碳酸化反應(yīng)10次，碳酸化轉(zhuǎn)化率降至30%以下。為了保持較高的CO₂脫除效率，需要增大新鮮吸收劑的投入量，這將增加成本、加劇爐內(nèi)受熱面的磨損，威脅設(shè)備安全、影響經(jīng)濟(jì)運行。因此，提高鈣基CO₂吸收劑的長周期循環(huán)碳酸化能力和抗燒結(jié)能力對CO₂吸收裝置的長期穩(wěn)定運行具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種用于脫除燃煤煙氣中CO₂的高效復(fù)合鈣基吸收劑的制備方法，解決鈣基吸收劑脫除CO₂工藝中吸收劑易燒結(jié)、循環(huán)碳酸化能力迅速衰減的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的構(gòu)想：石灰石資源豐富、廉價易得，其煅燒產(chǎn)物具有循環(huán)捕獲CO₂的優(yōu)點；但是其煅燒產(chǎn)物CaO強度差、易碎，抗燒結(jié)能力差，造成使用壽命短且粉碎后的粉末易造成設(shè)備受熱面積灰嚴(yán)重，影響系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行等問題。發(fā)明人提出的通過溶膠凝膠法制備的CO₂吸收劑，不僅具有良好的抗燒結(jié)和抗磨損能力，同時具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)分布，非常有利于循環(huán)吸收煙氣中CO₂，顯著提高了普通鈣基吸收劑的CO₂脫除性能。

本發(fā)明為用于脫除燃煤煙氣中二氧化碳的復(fù)合鈣基吸收劑的制備方法，該方法是將硝酸鈣和改性劑溶于硝酸溶液中；50-60℃下攪拌加入酒石酸形成混合溶液；將以上的混合溶液放入80-85℃水浴中，蒸發(fā)脫水6-8小時形成凝膠樣品；放入烘箱烘干發(fā)泡2-3小時，研細(xì)得淡黃色粉末；研磨后在500-600℃下煅燒2-3小時，制得改性二氧化碳鈣基吸收劑。

所述的改性劑為鎂、錳或鋁的硝酸鹽；當(dāng)改性劑為硝酸鎂時，鈣與鎂的物質(zhì)的量之比為n_Ca:n_Mg=10:0.75-10:1.5；當(dāng)改性劑為硝酸錳時，鈣與錳的物質(zhì)的量之比為n_Ca:n_Mn=100:1-100:2.5：當(dāng)改性劑為硝酸鋁時，鈣與鋁的物質(zhì)的量之比為n_Ca:n_Al=10:1-10:5。

酒石酸與硝酸鈣和改性劑中的金屬硝酸鹽的物質(zhì)的量之比為n_酒石酸：n_金屬離子=1.3：1-1.6：1。