[发明专利]空心壳式电石渣复合CO2吸收剂及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种空心壳式电石渣复合CO₂吸收剂及其合成方法与应用，合成方法包括如下步骤：1)将电石渣和水泥加入到葡萄糖溶液中，混匀后进行高压水热反应；2)将反应后的混合物洗涤干燥后，热解；3)将热解后的产物在400‑800℃下煅烧，煅烧后研磨即得CO₂吸收剂。本发明中利用葡萄糖的水热碳化反应能制备出尺寸可控、多孔，具有空心壳结构的电石渣复合CO₂吸收剂，有利于CO₂在吸收剂内部扩散，提高了电石渣的吸收CO₂性能。使用水泥作为复合吸收剂中的载体，水泥与电石渣反应生成了具有高抗烧结性能的Ca₁₂Al₁₄O₃₃，有助于空心壳骨架的稳定，提高了电石渣循环吸收CO₂的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种空心壳式电石渣复合CO₂吸收剂及其合成方法与应用，属于二氧化碳控制与减排领域。

背景技术

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO₂技术(又称钙循环技术)，因其吸收剂来源广、成本低、能与制氢和水泥等产业耦合等优势受到国内外学者的广泛关注。钙基吸收剂在煅烧反应器内煅烧分解得到CaO和CO₂，煅烧得到的CaO从煅烧反应器进入碳酸化反应器与CO₂反应，达到从烟气中分离CO₂目的；反应生成的CaCO₃进入煅烧反应器内重新煅烧生成CaO，如此循环利用，同时向煅烧反应器补充新鲜钙基吸收剂，排出失活钙基吸收剂和灰。但是，钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO₂过程中，吸收剂的CO₂捕集性能随着循环次数的增加而下降。在保证电厂CO₂捕集效率不变的条件下，必须及时筛除失活的吸收剂并补充新的吸收剂，增加了电厂的成本损耗。因此，提高钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO₂性能是目前该技术亟待解决的问题之一。

电石渣是用电石水化法生产乙炔时产生的工业废料，一般难以大规模进行资源化利用。堆积的电石渣对周围生态环境造成了破坏。电石渣能够用于循环煅烧 /碳酸化过程中捕集CO₂，这样既可节省大量石灰石资源，又能充分利用废弃物。但电石渣捕集CO₂性能与石灰石类似，由于其在循环反应过程中发生了烧结，使煅烧产物CaO的孔隙发生了坍塌和阻塞，从而抑制了CO₂扩散，阻碍了与CaO 的碳酸化反应，导致CO₂吸收量随循环次数增加性能逐渐下降。

发明内容

通过研究发现，钙基吸收剂在碳酸化过程存在一个临界产物层厚度，当在 CaO晶粒表面覆盖了足够厚度的CaCO₃产物层时，CO₂通过产物层扩散与内部 CaO的反应受到限制，并且随着CaO晶粒融合与长大，晶粒间的缝隙变小，碳酸化反应受到进一步限制。因此，理论上，可以采用定向制备核壳式结构吸收剂，实现电石渣的高效CO₂脱除目标。

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种空心壳式电石渣复合CO₂吸收剂及其合成方法与应用，该方法能制备电石渣和水泥包覆碳模板的核壳式结构，通过去除碳模板获得孔隙发达的空心壳式结构，从而大幅度提高了电石渣在循环煅烧/碳酸化过程中CO₂吸收性能，解决了电石渣在利用过程中捕集CO₂性能较低的问题。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种空心壳式电石渣复合CO₂吸收剂的合成方法，包括如下步骤：

1)将电石渣和水泥加入到葡萄糖溶液中，混匀后进行高压水热反应；

2)将反应后的混合物洗涤干燥后，热解；