[发明专利]氧化钙基高温CO2吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化钙基高温CO₂吸附剂及其制备方法，该吸附剂包括载体M和负载在载体M上的主活性组分CaO，载体M上还负载有结构稳定助剂A；氧化钙基高温CO₂吸附剂的通式为：x CaO·a A·(100‑x‑a)M，其中，x为CaO的质量百分数，a为A的质量百分数，5％≤x≤60％，0.1％≤a≤50％。本发明得到的氧化钙基高温CO₂吸附剂具有高耐磨性、高热稳定性及高活性；该吸附剂在40个吸附脱附循环后对CO₂的吸附能力的损失不超过20％，吸附剂的磨损率为0.1～1wt％/小时；本发明可采用分开浸渍叶可采用混合浸渍制备吸附剂，制备方法简单，无废水产生，环境友好，易重复，特别适合于大规模工业生产及应用。

技术领域

本发明涉及水蒸汽重整制氢技术中的CO₂吸附剂，具体地指一种氧化钙基高温CO₂吸附剂及其制备方法。

背景技术

在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多；而且氢气燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，而煤和石油燃烧生成的主要是CO₂,同时产生大量SO₂，可分别造成温室效应和酸雨等污染，因此，氢是21世纪最理想的能源之一。迄今为止，世界上大约有48％的氢气是从甲烷水蒸汽重整工艺(SMR)制备而来，该工艺是目前最成熟的制氢工艺。甲烷水蒸汽重整制氢反应的总化学反应式如下所示：

该制氢工艺虽然自1926年沿用至今，但是存在着反应温度高(反应温度高于800℃)，氢气浓度低(平衡气体中含有相当高浓度的 CO₂)，且反应流程长，设备投资大，反应和提纯能耗高等问题。

吸附强化制氢技术即SERP技术(Sorption-enhanced reaction process)自公布以来，受到全世界范围的广泛关注。SERP技术的原理就是在现有SMR工艺的基础上，在反应器中一起加入CO₂吸附剂，利用吸附剂对CO₂的吸附来去除反应中不断产生的CO₂，打破反应平衡，使反应朝着产出氢气的方向不断进行，即在反应器中同时发生重整反应和CO₂的吸附反应，这一技术不仅大大降低了反应温度，减少了能耗，而且单程产出氢气纯度可高达95％，从而降低氢气提纯的能耗。此外，CO₂脱附再生过程产生的高纯CO₂可以得到综合利用。

对于吸附强化的甲烷水蒸气重整的制氢工艺，因为涉及催化剂和吸附剂需要不断进行反应和再生的循环，所以，使用固定床反应器会带来连续性生产和催化剂、吸附剂再生操作不便的问题，而循环流化床反应器因微球颗粒催化剂的易流化特性，不仅可以强化传热、传质，而且还易于实现催化剂/吸附剂的再生和添加等，从而可以实现反应和再生的连续循环操作。如：本领域研究人员在中国专利 CN106629600A中公布了一种循环流化床的粗合成气强化制氢工艺，在此工艺中重整催化剂/吸附剂在流化床反应器和再生器中循环使用。