[發明專利]一種摻雜改性鈣基CO2

有效

• 申請號: 202011102828.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112275251B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 王勝平;江濤;馬新賓;趙玉軍;黃守瑩;王悅;李茂帥
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/28;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種摻雜改性鈣基COsubgt;2/subgt;吸附劑小球的批量生產方法，該方法包括以下步驟：將金屬前驅體溶液與堿溶液通過共沉淀法混合攪拌后配置成懸濁液；將懸濁液攪拌后過濾，得到濾餅，再經干燥、焙燒、粉碎后得到摻雜改性鈣基吸附劑原粉；將所述鈣基吸附劑原粉與粘結劑、膠溶劑、助擠劑以及水混合并充分捏合后，得到混合物團狀坯體；將所述坯體放入擠條機中進行擠條、并斷裂成短棒狀顆粒，再將其放入滾圓機中經高速打磨后得到球形顆粒，經自然風干、干燥、焙燒后，最終得到鈣基吸附劑小球。本發明所得吸附劑小球具備高吸附性能、高抗燒結性能、高抗壓碎強度及高耐磨性，適用于火力發電廠煙道氣中高溫COsubgt;2/subgt;的吸附分離。

技術領域

本發明屬于鈣基吸附劑的批量生產與制備工藝的改良領域，涉及一種摻雜改性鈣基CO₂吸附劑小球的批量生產方法。

背景技術

工業化社會以來，溫室氣體的過量排放加速了全球變暖及氣候變化。由于化石燃料的大量使用，CO₂作為溫室氣體的主要成分之一，其排放量逐年遞增。CO₂捕集、利用與存儲(Carbon?Capture，Utilization?and?Storage，簡稱CCUS)技術作為控制碳排放的關鍵技術之一，近些年來受到了越來越多的關注。

固體吸附劑材料作為CO₂捕集的材料之一，成為時下的研究熱點。其中，鈣基吸附劑作為一種高溫固體吸附材料具有很多優勢，如原材料來源廣泛、價格低廉、吸附速率較快、吸附容量較高、環境友好、低毒等。特別是對于火力發電廠排出的高溫廢氣來說，無須將其冷卻，可使用鈣基吸附劑直接吸附脫除其中的CO₂，這樣就能夠減少能量損失，降低整體成本。

鈣基吸附劑對CO₂的吸附機理為：

目前制約鈣基吸附劑用于工業生產的最大挑戰就在于，其在經過吸附/脫附CO₂多循環過程中易產生團聚燒結現象，導致吸附性能降低；成型鈣基吸附劑顆粒在流化床反應器中的機械強度及耐磨損性能較差，多個循環后流失嚴重。故需對鈣基吸附劑的上述性能進行改良，使其符合工業應用要求。

通過在鈣基吸收劑中添加/摻雜惰性及難熔材料可以提高吸附劑的熱穩定性，從而減少吸附劑的團聚燒結現象的發生。若惰性載體具有較好的分散性、高比表面積和高熔點等性質，則合成的吸附劑將會具備更加優異的抗燒結性能。

在眾多惰性材料中，鋁元素來源廣泛、價格較低，非常適合用于制備摻雜改性的鈣基吸附劑；制備過程中產生的鋁物種可作為物理阻隔劑均勻分散在吸附劑顆粒間，有效地減緩吸附劑燒結現象的發生，從而提高鈣基吸附劑吸附/脫附多循環熱穩定性。

為將鈣基吸附劑進一步應用于工業化生產，采用簡單易行的制備工藝合成高吸附活性的吸附劑是降低生產成本的關鍵。傳統的共沉淀法操作簡便，在合適的物料配比、攪拌轉速、共沉淀溫度及時間等條件下，活性組分與摻雜組分經一系列物理化學作用后能夠得到充分的混合，從而產生高度分散的共沉淀組分，最終得以合成具備優良抗燒結性能及吸附活性的CO₂吸附材料。

通過化學摻雜手段制成的鈣基吸附劑具有良好的工業應用前景。目前，國內外針對摻雜改性的鈣基吸附劑的研究基本上都處于實驗室小試的規模，對其放大效應的研究極少。對于吸附劑的大批量生產來說，從批量制備到中試再到工業生產所涉及的制備容器大小、前驅物投料量、實際工況等與小試相比都存在很大差別，易導致過程放大效應的產生，最終對吸附劑產品的相關性能產生不利影響。因此，需要對鈣基吸附劑的批量制備進行工藝改良，使之更貼近于工業應用。