[发明专利]一种钙基CO2吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及钙基CO₂吸附剂的制备方法，具体涉可用于高温下循环捕获CO₂的钙基吸附剂。

背景技术

钙循环吸附CO₂的过程主要利用这个可逆反应。此反应的正反应是碳酸化反应，其分为两个阶段：前期为表面化学反应阶段，后期为产物层扩散控制阶段。此反应的逆反应是煅烧CaCO₃过程，也即CaO循环再生过程。钙循环吸附CO₂的应用范围很广，其应用领域包括燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集和化学热泵等。比如，钙循环吸附CO₂用于燃烧后捕集CO₂时，烟气中的CO₂与CaO在碳酸化反应器中反应（600～700℃），生成CaCO₃。生成的CaCO₃输送于煅烧反应器（900℃）中循环再生CaO，同时获得可用于封存的高浓度CO₂。钙循环吸附CO₂的其中一个主要的技术难点，即在碳酸化/煅烧循环反应过程中由于反应气氛的高温引起CaO/CaCO₃烧结，降低比表面积和孔容，造成钙基吸附剂的吸附容量随着循环次数迅速下降。

现阶段缓解此问题的方法主要有：（i）煅烧不同钙前躯体以获得具有抗烧结能力强的CaO，（ii）水合作用改性CaO，（iii）掺杂惰性载体改性CaO。到目前为止，已经被证明是行之有效的掺杂方法已不止10种，掺杂的惰性载体包括Ca₁₂Al₁₄O₃₃,Ca₉A₁₆O₁₈,CaTiO₃,MgO,MgAl₂O₄,SiO₂,SBA-15和水泥等。这些掺杂方法一般包括以下几个步骤：（i）混合至少一种钙前驱体、至少一种惰性载体前驱体和溶剂（比如水、酒精等），得到混合溶液（或悬浮液），（ii）采用搅拌、超声波振荡等方法使钙前驱体和惰性载体前驱体在溶剂中混合均匀，（iii）蒸发溶液（或悬浮液）中的水分得到固体混合物，（iv）煅烧固体混合物得到钙基吸附剂。

这些方法制备的改性钙基吸附剂的循环吸附CO₂的能力基本上能得到不同程度的改良。这些掺杂方法的第三步一般使用干燥炉。然而，在干燥炉中蒸发水分是高耗能、耗时的过程，因此这些方法不适合工业化应用。

发明内容

本发明的任务是提供一种钙基CO₂吸附剂的制备方法,以克服现有技术中存在的耗能高、耗时长的问题,能迅速得到固体混合物，降低制备过程的能耗,即具有能耗低、耗时短的特点，并使以该方法制备的钙基CO₂吸附剂具有良好的循环吸附/脱附CO₂的能力，且具有在高温下循环吸附/脱附CO₂的稳定性，适用于高温下循环捕获CO₂的特点。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的这种钙基CO₂吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：取至少一种钙前驱体和至少一种惰性载体前驱体与溶剂混合，得到含有钙前驱体和惰性载体前驱体的混合液；

步骤二：采用搅拌器或超声波振荡的方法对步骤一得到的混合液进行搅拌或振荡，使钙前驱体和惰性载体前驱体混合均匀；

步骤三：采用喷雾干燥机对经步骤二处理后的混合液进行干燥得到固体物；

步骤四：对步骤三得到的固体物进行煅烧，煅烧温度为700-1200℃，得到用于高温下循环捕获CO₂的钙基吸附剂。

以上制备方法中所述的钙前驱体可以但不限于是氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、有机钙盐或以含钙化合物为主要成分的矿物质，所述的有机钙盐可以但不限于是L-乳酸钙,醋酸钙，D-葡萄糖酸钙,丁酸钙、乙酸钙、硬脂酸钙或苯甲酸钙；所述的以含钙化合物为主要成分的矿物质可以但不限于是石灰、石灰石，方解石或白云石。

以上制备方法中所述的惰性载体前驱体可以但不限于是水泥、粉煤灰、粘土、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸物或有机金属盐，所述的有机金属盐可以但不限于是乙酸盐、苯甲酸盐、醋酸盐,丁酸盐、葡萄糖酸盐或硬脂酸盐。