[發明專利]氧化鈣基高溫CO2吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710758413.X
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107376826B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 胡燕;周云龍;李蒙;梅慧;蒯平宇;王大祥
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪工程技術研究總院有限公司
• 主分類號: B01J20/04
• 分類號: B01J20/04;B01J20/32;B01D53/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;唐玲

本發明公開了一種氧化鈣基高溫CO₂吸附劑及其制備方法，該吸附劑包括載體M和負載在載體M上的主活性組分CaO，載體M上還負載有結構穩定助劑A；氧化鈣基高溫CO₂吸附劑的通式為：x CaO·a A·(100?x?a)M，其中，x為CaO的質量百分數，a為A的質量百分數，5％≤x≤60％，0.1％≤a≤50％。本發明得到的氧化鈣基高溫CO₂吸附劑具有高耐磨性、高熱穩定性及高活性；該吸附劑在40個吸附脫附循環后對CO₂的吸附能力的損失不超過20％，吸附劑的磨損率為0.1～1wt％/小時；本發明可采用分開浸漬葉可采用混合浸漬制備吸附劑，制備方法簡單，無廢水產生，環境友好，易重復，特別適合于大規模工業生產及應用。

技術領域

本發明涉及水蒸汽重整制氫技術中的CO₂吸附劑，具體地指一種氧化鈣基高溫CO₂吸附劑及其制備方法。

背景技術

在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產生的能量最多；而且氫氣燃燒的產物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環境，而煤和石油燃燒生成的主要是CO₂,同時產生大量SO₂，可分別造成溫室效應和酸雨等污染，因此，氫是21世紀最理想的能源之一。迄今為止，世界上大約有48％的氫氣是從甲烷水蒸汽重整工藝(SMR)制備而來，該工藝是目前最成熟的制氫工藝。甲烷水蒸汽重整制氫反應的總化學反應式如下所示：

該制氫工藝雖然自1926年沿用至今，但是存在著反應溫度高(反應溫度高于800℃)，氫氣濃度低(平衡氣體中含有相當高濃度的 CO₂)，且反應流程長，設備投資大，反應和提純能耗高等問題。

吸附強化制氫技術即SERP技術(Sorption-enhanced reaction process)自公布以來，受到全世界范圍的廣泛關注。SERP技術的原理就是在現有SMR工藝的基礎上，在反應器中一起加入CO₂吸附劑，利用吸附劑對CO₂的吸附來去除反應中不斷產生的CO₂，打破反應平衡，使反應朝著產出氫氣的方向不斷進行，即在反應器中同時發生重整反應和CO₂的吸附反應，這一技術不僅大大降低了反應溫度，減少了能耗，而且單程產出氫氣純度可高達95％，從而降低氫氣提純的能耗。此外，CO₂脫附再生過程產生的高純CO₂可以得到綜合利用。

對于吸附強化的甲烷水蒸氣重整的制氫工藝，因為涉及催化劑和吸附劑需要不斷進行反應和再生的循環，所以，使用固定床反應器會帶來連續性生產和催化劑、吸附劑再生操作不便的問題，而循環流化床反應器因微球顆粒催化劑的易流化特性，不僅可以強化傳熱、傳質，而且還易于實現催化劑/吸附劑的再生和添加等，從而可以實現反應和再生的連續循環操作。如：本領域研究人員在中國專利 CN106629600A中公布了一種循環流化床的粗合成氣強化制氫工藝，在此工藝中重整催化劑/吸附劑在流化床反應器和再生器中循環使用。