[发明专利]一种用于脱除烟气中二氧化碳改性钙基吸收剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种原料来源广泛、廉价、方法简单、可大幅度提高天然钙基吸收剂循环吸收CO₂性能的改性钙基吸收剂的制备方法，用于脱除烟气中CO₂的工艺。属于环境污染防治与洁净煤燃烧技术领域。

背景技术

近年来，全球各地区频繁出现飓风、地震、海啸、植被的迁徙与物种灭绝以及瘟疫的流行等一系列气候异常现象、自然灾害，对环境的破坏以及给人类的生存和发展带来了超乎想象的威胁。

其中，以CO₂为主的温室气体的大量排放造成的温室效应、全球变暖问题，已引起世界各国人们的广泛关注。煤炭的燃烧利用过程是CO₂的重要排放源，其中又以耗煤大户燃煤电站为主要的CO₂排放源。因此，解决燃煤电站的CO₂排放问题将是应对气候变化的关键。我国是一个主要的耗煤大国，其消耗量持续增长，CO₂排放量有可能跃居世界第一位。随着哥本哈根气候变化峰会的召开，我国面临的CO₂减排的国际压力越来越大。在哥本哈根气候变化峰会前夕，我国政府已提出到2020年我国单位GDP的CO₂排放量将比2005年下降40～45％的减排目标，该目标的完成对CO₂减排技术的不断完善及成本的降低提出了更加紧迫和艰巨的任务。

目前，捕获或脱除CO₂的技术、方法众多，如膜分离技术、胺吸收法、O₂/CO₂循环燃烧方式、化学链燃烧法、稀土金属氧化物吸收法、固体吸收剂吸收法等，经济性将是决定这些方法是否得到应用的重要因素。利用廉价丰富的石灰石等钙基吸收剂的循环煅烧/碳酸化反应分离CO₂方法已引起了世界各国学者的广泛关注。该方法的工艺流程如图1所示，石灰石在煅烧炉内O₂/CO₂气氛下煅烧(＞900℃)，排出烟气含高浓度CO₂(＞95％)可以回收，生成的CaO进入碳酸化炉在常压(650～750℃)或加压(650～850℃)条件下进行碳酸化反应吸收CO₂，排出的烟气CO₂含量低(＜5％)，反应生成的CaCO₃将进入煅烧炉再生，如此实现CO₂的循环捕获。然而研究表明，石灰石等天然钙基CO₂吸收剂存在一个严重的问题：随着循环煅烧/碳酸化反应次数的增加，烧结作用使得吸收剂的碳酸化转化率迅速下降。常压循环碳酸化反应10次，碳酸化转化率降为30％以下。为了保持较高的CO₂脱除效率，需要增大新鲜吸收剂的投入量，这将增加成本、加剧炉内受热面的磨损，还将威胁设备安全、影响经济运行。因此，提高钙基CO₂吸收剂的长周期循环碳酸化能力和抗烧结能力具有重要的意义和价值。

发明内容

技术问题：本发明需要解决的技术问题是公开一种用于脱除烟气中CO₂的高效钙基吸收剂制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，解决钙基吸收剂脱除CO₂工艺中吸收剂易烧结、循环碳酸化能力迅速衰减的问题。

技术方案：本发明的构想：石灰石、白云石等资源丰富、廉价易得，其煅烧产物具有循环捕获CO₂的优点，但其煅烧产物CaO抗烧结能力差，造成使用寿命短等问题。发明人发现，通过添加木素磺酸盐和粘土矿物，与石灰石等煅烧产物进行水合作用制备的CO₂吸收剂，具有很好的抗烧结能力。同时具有较好的孔隙结构分布，有利于循环吸收CO₂，提高了钙基吸收剂的CO₂脱除性能。

本发明的方法包括如下步骤：

将天然钙基吸收剂在空气气氛下煅烧完全，煅烧产物溶解于水中，以100～300r/m的速率搅拌溶液，向溶液缓慢加入为煅烧产物质量0.25％～0.75％的木素磺酸盐，加入为煅烧产物质量0.1％～10％的粘土矿物，混合溶液保持0.5～2小时搅拌状态，在100～130℃下干燥1～4小时，干燥产物在850℃空气气氛下煅烧0.5～2小时，即得高效脱除二氧化碳的改性钙基吸收剂。

所述的天然钙基吸收剂为石灰石或白云石的一种或两种，其于空气气氛下煅烧完全。

所述的木素磺酸盐为造纸废液的提取物木质素磺酸钙，其添加量为煅烧产物质量的0.25％～0.75％。