[發明專利]低成本耐磨損碳酸鉀基CO2吸收劑的制備方法

無效

• 申請號: 201410403129.7
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104147899A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 秦昌雷;冉景煜;張力
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 穆祥維

技術領域

本發明涉及材料合成及制造領域，尤其是涉及一種低成本耐磨損碳酸鉀基CO₂吸收劑的制備方法。該方法和所得到的吸收劑在燃燒后脫除CO₂過程中存在特別的用途。

背景技術

人類活動排放的大量CO₂，被認為是引起全球變暖的主要因素。據研究，大氣中的CO₂濃度已由工業革命前的280?ppm增至2012年的390?ppm，并且正以更快的速度升高。為防止氣候問題的進一步惡化，必須嚴格控制CO₂的排放。化石燃料的利用，特別是其在電力生產過程中的燃燒是CO₂工業排放最主要的貢獻者，因此研究適用于電廠的新型高效的CO₂減排技術對于緩解全球變暖具有重要意義。

目前，從化石燃料發電廠分離CO₂的技術路線主要有：燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒。三種技術路線各有優缺點，其中燃燒后捕集因其對現有電廠改造的良好適應性，而被認為是極具技術和經濟發展潛力的方案。利用堿金屬碳酸鹽，尤其是碳酸鉀作為吸收劑是最為可行的一種燃燒后捕集CO₂技術途徑。其工作原理為：在60-80?℃工作溫度，且存在水蒸氣的條件下，碳酸鉀、水蒸氣和CO₂發生反應，生產碳酸氫鉀，從而將CO₂從其它煙氣成分中分離出來；在另一個反應器中，工作溫度為100-200?℃時，碳酸氫鉀發生分解，生成CO₂和水蒸氣兩種氣體。水蒸氣可以通過冷凝的方式進行分離，從而實現CO₂的捕集。上述碳酸化和再生過程循環運行時，便可以實現煙氣中CO₂的連續捕集。

目前，存在少量利用堿金屬碳酸鹽基吸收劑捕集CO₂的研究。陳曉平等，在名為“高活性鉀基吸收劑干法脫除煙氣中CO₂的裝置及方法”的專利中，公開了一套主要由兩個循環流化床反應器及埋管式換熱器等構成的裝置；刁永發等，在名為“一種基于CO₂循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO₂的方法及裝置”的專利中，公開了一種采用雙流化床及儲氣罐來分離煙氣中CO₂的方法，以上方法及裝置均可應用于碳酸鉀基吸收劑捕集CO₂技術。韓國電力公社，在名為“高強度干式再生用CO₂吸附劑”的專利中，公開了一種由活性組分、載體、及無機粘結劑三種成分組成的高強度吸附劑。雖然吸附劑以顆粒形式存在，且有較好的機械強度，但制備吸附劑時需要至少3種以上的固體原材料。陳曉平等，在名為“一種二氧化碳固體吸收劑”及“一種二氧化碳固體吸收劑的改性的方法”的專利中，公開了一種利用碳酸鉀為活性成分，氧化鋁為載體，三氧化二砷、五氧化二釩和氨基乙酸中的一種或幾種作為催化劑，采用沉淀法制備二氧化碳吸收劑的方法。盡管制備的吸收劑具有較高的CO₂吸收率，采用的部分原料成本較高，且未涉及規則形狀顆粒的制造和耐磨性能，無法直接應用于工業過程。

發明內容

本發明提出一種低成本耐磨損碳酸鉀基CO₂吸收劑的制備方法，以解決現有技術中存在的添加劑成本高、且功能單一，碳酸鉀基CO₂吸收劑粉末無法造粒的問題，使其具有可觀的CO₂循環吸收能力，及較好的機械強度和耐磨損性能，以滿足工業使用的要求。

本發明提供的低成本耐磨損碳酸鉀基CO₂吸收劑的制備方法，包括以下步驟：

（a）取一種碳酸鉀前驅材料和一種添加劑與溶劑混合，得到含有碳酸鉀前驅材料和添加劑的混合液；

（b）采用攪拌器或超聲波振蕩的方法對混合液進行攪拌或振蕩，使碳酸鉀前驅材料與添加劑混合均勻；

（c）采用干燥爐或噴霧干燥機對經步驟（b）處理后的混合液進行干燥，得到固體物后將其研磨成粉末；

（d）將步驟（c）制得的粉末與溶劑混合成漿料，通過擠出或造粒方法進行制粒，得到粒徑為0.1-20?mm的顆粒；

（e）對步驟（d）制得的顆粒進行煅燒，得到可在低溫下循環捕集CO₂的碳酸鉀基吸收劑顆粒。