專利名稱：一種二氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，用于脫除煙氣中CO2的エ藝。屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤燃燒技術領域。
背景技術：
氣候變化是當今國際社會普遍關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)國家都認識到了氣候變化所引起的環(huán)境問題的嚴重性，表示要在應對氣候變化問題上承擔各自的責任。《哥本哈根協(xié)議》的達成是國際社會致カ于全球減排CO2新的里程碑。ニ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年中國單位國內生產(chǎn)總值的ニ氧化碳排放量將比2005年減少40%-45%，該目標的完成對 CO2減排技術的不斷完善及成本的降低提出了更加緊迫和艱巨的任務。目前，捕獲或脫除CO2的技術、方法眾多，如膜分離技術、胺吸收法、O2ZCO2循環(huán)燃燒方式、化學鏈燃燒法、稀土金屬氧化物吸收法、固體吸收劑法等。經(jīng)濟實用性將是決定這些方法能否得到廣泛エ業(yè)應用的前提。利用廉價豐富的石灰石等鈣基吸收劑的循環(huán)煅燒/碳酸化反應分離CO2方法已引起世界各國學者的廣泛關注。該方法的エ藝流程如圖2所示，石灰石在煅燒爐內02/C02氣氛下煅燒(>900°C)，排出煙氣含高濃度CO2 095%)可以回收；生成的CaO進入碳酸化爐在常壓(650-750°C)或加壓(650-850°C)條件下進行碳酸化反應吸收CO2 ;排出的煙氣CO2含量低(<5%)，反應生成的CaCO3進入煅燒爐再生，如此實現(xiàn)CO2的循環(huán)捕獲。然而研究表明，石灰石等天然鈣基CO2吸收劑存在一個嚴重的問題隨著循環(huán)煅燒/碳酸化反應次數(shù)的増加，燒結作用使得吸收劑的碳酸化轉化率迅速下降。常壓循環(huán)碳酸化反應10次，碳酸化轉化率降為30%以下。為了保持較高的CO2脫除效率，需要増大新鮮吸收劑的投入量，這將增加成本、加劇爐內受熱面的磨損，威脅設備安全、影響經(jīng)濟運行。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能力具有重要的エ業(yè)應用價值。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種用于脫除燃煤煙氣中CO2的高效復合鈣基吸收劑的制備方法，解決鈣基吸收劑脫除CO2エ藝中吸收劑易燒結、循環(huán)碳酸化能力迅速衰減的問題。技術方案本發(fā)明的構想石灰石資源豐富、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，抗燒結能力差，造成使用壽命短且粉碎后的粉末易造成受熱面積灰嚴重，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行等問題。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和抗磨損能力，同時具有良好的孔隙結構分布，有利于循環(huán)吸收CO2，提高了鈣基吸收劑的CO2脫除性能。將檸檬酸、金屬硝酸鹽和改性劑加入到水-こ醇H2O-C2H5OH混合溶劑中，在40-50°C下于磁力攪拌器中攪拌至藥品完全溶解；然后加入濃度為20%的HNO3溶液，攪拌5-10分鐘；將攪拌后的溶液放入80-85°C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，研細得淡黃色粉末；然后移入馬弗爐中于300-400°C燃燒1-2小吋，得到黒色粉末；研磨后在800-8 50で下煅燒2-3小時，制得ニ氧化碳復合鈣基吸收劑。所述的檸檬酸和金屬硝酸鹽的質量摩爾比為n(t tt8) η( ΛΜΨ) = I :1。水-こ醇(H2O-C2H5OH)混合溶劑的體積比為V (_ V( C2H50H ) = 4:1。添加的改性劑為鎂、錳、鋁的硝酸鹽，或為鈦酸丁酷。凝膠烘干的溫度為120_150°C，過低不能發(fā)泡、過高將會直接燃燒。鎂改性的質量摩爾比為n(Ca) :n(Mg)=10:0. 75-10:1. 5，錳改性的質量摩爾比為n(Ca) n(fc)=100:1-100:2. 5，鈦改性的質量摩爾比為 n(Ca):η⑶=10:0. 5-10:1. 25。有益效果本發(fā)明所提供的制備ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的方法，其優(yōu)點是采用溶膠凝膠法獲得的CO2吸收劑，顆粒中所含的CaO及其他金屬氧化物，分布比較均勻，發(fā)泡過程具有明顯的擴孔效果，孔隙分布特性優(yōu)越，抗燒結性能提高，增強了其碳酸化能力；吸收劑的機械強度増加，抗磨損性能提高，降低了吸收劑的過程損耗量，從而提高了吸收劑的循環(huán)利用率。本發(fā)明克服了石灰石等天然鈣基CO2吸收劑在循環(huán)捕獲CO2過程中轉化率迅速衰減、抗燒結能力差和易粉化等問題，具有エ藝簡單、操作方便、合成材料成形性好，抗燒結和抗磨損能力強，循環(huán)性能好等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明ニ氧化碳復合鈣基吸收劑制備過程流程圖。圖2是鈣基吸收劑CO2捕獲エ藝流程圖。
具體實施例方式實施方案I
按 丐、鎂質量摩爾比為n(Ca):n(Mg)=10:0. 75_10:1· 5,η(金屬離子):η(檸檬酸)=1:1稱取適量的硝酸鈣、硝酸鎂和檸檬酸，加入到H2O-C2H5OH混合溶劑中，在40-50°C下于磁力攪拌器中攪拌至藥品完全溶解；然后加入適量濃度為20%的HNO3溶液，磁力攪拌5-10分鐘；將攪拌后的溶液放入80-85°C水浴中，蒸發(fā)脫水6-8小時形成凝膠樣品；將其放入140°C烘箱中烘干發(fā)泡3小時，研細得淡黃色粉末；移入馬弗爐中于300°C燃燒1-2小時，得黒色粉末；研磨后在800-850°C下煅燒3小時，得到白色粉末即獲得鎂改性ニ氧化碳復合鈣基吸收劑。實施方案2
按I丐、猛質量摩爾比為n(Ca):n(Mn)=100:l-100:2. 5, η(金屬離子):η(檸檬酸)=1:1稱取適量的硝酸鈣、硝酸錳和檸檬酸，加入到H2O-C2H5OH混合溶劑中，在40-50°C下于磁力攪拌器中攪拌至藥品完全溶解；然后加入適量濃度為20%的HNO3溶液，磁力攪拌5-10分鐘；將攪拌后的溶液放入80-85°C水浴中，蒸發(fā)脫水6-8小時形成凝膠樣品；將其放入130°C烘箱中烘干發(fā)泡3小時，研細得淡黃色粉末；移入馬弗爐中于300°C燃燒1-2小時，得黒色粉末；研磨后在800-850°C下煅燒3小時，得到淡粉色粉末即獲得錳改性ニ氧化碳復合鈣基吸收劑。實施方案3
按 丐、鈦質量摩爾比為n(Ca) :n(Ti)=10:0. 5-10:1. 25,n(Ca) :n(t 檬酸)=I :1稱取適量的朽1檬酸、硝酸鈣和鈦酸丁酷，加入到H2O-C2H5OH混合溶劑中，在40-50°C下于磁力攪拌器中攪拌至藥品完全溶解；然后加入適量濃度為20%的HNO3溶液，磁力攪拌5-10分鐘；將攪拌后的溶液放入80-85°C水浴中，蒸發(fā)脫水6-8小時形成凝膠樣品；將其放入150°C烘箱中烘 干發(fā)泡3小時，研細得淡黃色粉末；移入馬弗爐中于300°C燃燒1-2小時，得黒色粉末；研磨后在800-850°C下煅燒3小時，得到白色粉末即獲得鈦改性ニ氧化碳復合鈣基吸收劑。
權利要求
1.一種ニ氧化碳復合韓基吸收劑的制備方法,其特征在于將朽1檬酸、金屬硝酸鹽和改性劑加入到水-こ醇H2O-C2H5OH混合溶劑中，在40-50°C下于磁力攪拌器中攪拌至藥品完全溶解；然后加入濃度為20%的HNO3溶液，攪拌5-10分鐘；將攪拌后的溶液放入80-85°C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，研細得淡黃色粉末；然后移入馬弗爐中于300-400°C燃燒1-2小時，得到黒色粉末；研磨后在800-850°C下煅燒2-3小時，制得ニ氧化碳復合鈣基吸收劑。
2.根據(jù)權利要求I所述的ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，其特征在于檸檬酸和金屬硝酸鹽的質量摩爾比為n(tMgig) :n(金屬離子)=I :1。
3.根據(jù)權利要求I所述的ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，其特征在于水-こ醇(H2O-C2H5OH)混合溶劑的體積比為 V (_ V( C2H50H ) = 4 :1。
4.根據(jù)權利要求I所述的ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，其特征在于添加的改性劑為鎂、錳、鋁的硝酸鹽，或為鈦酸丁酷。
5.根據(jù)權利要求I所述的ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，其特征在于凝膠烘干的溫度為120-150°C，過低不能發(fā)泡、過高將會直接燃燒。
6.根據(jù)權利要求4所述的ニ氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法，其特征在于鎂改性的質量摩爾比為n(c；a) :n(Mg)=10:0. 75-10:1. 5,猛改性的質量摩爾比為n(Ca) n(fc)=100:1-100:2. 5，鈦改性的質量摩爾比為 n(Ca):n⑶=10:0. 5-10:1. 25。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化碳復合鈣基吸收劑的制備方法。該方法主要是以檸檬酸和硝酸鹽為原料，采用溶膠凝膠法制備摻有其他金屬氧化物的復合鈣基吸收劑。以硝酸鈣為主要原料，其他金屬硝酸鹽為改性劑，檸檬酸為絡合劑，進行溶液混合，蒸發(fā)脫水得到凝膠，對凝膠進行烘干、熱處理后，于800℃的空氣氣氛下煅燒3小時，制得二氧化碳復合鈣基吸收劑。利用本發(fā)明方法制備的二氧化碳復合鈣基吸收劑，不僅具有較高的二氧化碳吸收能力，而且反應活性穩(wěn)定，在多次循環(huán)煅燒/碳酸化反應過程中均保持著較高的CO2捕獲效率；顯示出其在循環(huán)煅燒/碳酸化過程中CO2捕集效率、機械強度及抗燒結能力等方面均具有良好的性能。
文檔編號B01D53/81GK102658010SQ20121015296
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權日2012年5月17日
發(fā)明者張平平, 段鈺鋒, 趙長遂, 陳惠超, 陳曉平 申請人:東南大學