[发明专利]钙基二氧化碳吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强钙基吸附剂循环捕捉CO₂性能的方法，属于环境污染防治与洁净煤燃烧技术领域。

背景技术

目前，以CO₂为主的温室气体所引起的全球变暖已受到世界各国的普遍关注。2004年美国公布的数据显示，从2000年到2004年全球CO₂排放水平每年增加3％——这一速度是1990年到1999年CO₂排放增加速度(1.1％)的近3倍。这将会引发植被的迁徙与物种灭绝，气候带移动，海平面上升与陆地淹没，洋流变化与厄尔尼诺频发等现象。我国是CO₂排放大国，尤其是燃煤电站CO₂的排放控制已经到了刻不容缓的地步。

CO₂控制方法众多，这些方法中既包括物理分离法，如膜分离法，也包括化学吸附法，如胺吸收法、生物吸收法和化学链燃烧法等。一般认为化学吸附法具有更高的CO₂脱除效率，然而技术经济性也是选择CO₂减排方式的重要因素，大规模减排CO₂方式对于技术经济性提出了更高的要求。选择廉价高效的CO₂吸附剂是有效控制CO₂排放的关键。近年来，钙基吸附剂的煅烧/碳酸化反应分离CO₂的方法引起了各国学者的极大兴趣和广泛关注。该方法采用价格低廉、分布广泛的石灰石和白云石作为CO₂吸附剂。钙基吸附剂循环煅烧/碳酸化反应，既可以在美国Los Alamos国家实验室提出的以煤直接制氢为核心的近零排放煤炭发电技术中分离CO₂，也可以在加拿大能源矿产中心(CANMET)提出的双流化床煤燃烧系统中床内直接捕捉CO₂。

以化石燃料、生物质燃烧或气化过程中钙基吸附剂如石灰石循环煅烧/碳酸化捕捉CO₂系统为例进行说明。如图1所示，钙基吸附剂进入煅烧炉，该炉内采用O₂/CO₂循环燃烧方式提供钙基吸附剂分解所需的热量，使分解的CO₂便于回收，形成的CaO进入到碳酸化反应器中捕捉燃烧或气化反应产生的CO₂，形成的碳酸钙再到煅烧炉中分解再生为CaO，反应循环进行。失活的CaO被排出，同时添加新鲜的吸附剂以补充失活的吸附剂。然而钙基吸附剂在循环煅烧/碳酸化反应中存在一个明显的不足：即随着循环反应次数的增加，碳酸化性能即捕捉CO₂的能力迅速下降。为了保持较高的CO₂脱除效率，不得不额外补充大量新鲜吸附剂。大量的钙基吸附剂在反应器内循环不仅使运行成本增加，而且还能使反应器的磨损、粘污和腐蚀加剧。因此提高钙基吸附剂循环吸附CO₂的能力，以较少的钙基吸附剂取得较高的CO₂循环脱除能力对于安全经济运行具有十分重要的意义和价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种既能提高钙基吸附剂循环捕捉CO₂性能，又能处理乙酸废水的钙基二氧化碳吸附剂的制备方法。该方法不仅能有效抑制随循环反应次数增加钙基吸附剂碳酸化转化率的严重衰减，增加吸附剂在循环反应过程中的抗烧结性能，减小新鲜吸附剂的添加量，减轻反应设备的磨损和腐蚀，而且能够处理乙酸废水中的乙酸和回收丙酮。

技术方案：在常温常压条件下，将乙酸废水置于容器内，将石灰石、白云石及氧化钙等钙基吸附剂颗粒加入乙酸废水中，边加入边搅拌，乙酸废水中乙酸与钙基吸附剂中Ca的摩尔比高于1.5∶1，在反应过程中保持搅拌使钙基吸附剂与乙酸废水反应均匀，反应5小时后，将容器内的反应产物进行加热干燥脱水。乙酸废水调质钙基吸附剂后得到的反应产物能释放出丙酮，采用干馏的方法可回收丙酮，剩余固体产物作为CO₂吸附剂。乙酸废水是食品、或轻纺、或医药、或染料、或香料、或农药产生的乙酸废水，钙基吸附剂的原料是石灰石、或白云石、或氧化钙。