[发明专利]一种制备耐磨纳米氧化钙基二氧化碳反应吸附剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制造领域，尤其是涉及一种纳米氧化钙基CO₂反应吸附剂的方法。

背景技术

高温氧化钙基CO₂吸附剂，可用于烟道气脱除CO₂，反应吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢以及化学热泵等技术过程，在节能减排、环境保护、能量利用和转化、炼油和化工都有重要应用前景。

目前高温CaO基CO₂吸附剂领域的研究主要有以下几个方面：

(1)CaO与Al₂O₃化合物方面：

公开号为CN 1676210发明专利公开了一种高活性钙基CO₂吸收剂及其制备方法，该方法以醇类，蒸馏水，铝盐，氧化钙为原料；在800～1000℃煅烧1～4小时；加入醇类和蒸馏水；干燥好的样品在500～700℃中煅烧3小时，磨碎磨细；再加入蒸馏水，干燥；将干燥好的样品在700～1100℃下煅烧1～3小时；磨碎研细即为高活性钙基CO₂吸收剂。该发明没有涉及颗粒的形状和耐磨性研究。

杨明山等在“纳米碳酸钙表面原位聚合包覆”，(《材料工程》，2008年10期，页码：21-24)文献中提出纳米碳酸钙进行超声波分散，在纳米碳酸钙表面包覆了丙烯酸酯类共聚物，制得了纳米碳酸钙表面原位聚合包覆产物，该方法目的形成纳米核层/聚合物中间层/聚合物壳层，最外层的壳由于与PVC等极性较大的聚合物有良好的相容性，从而可保证纳米粒子在聚合物基体中的纳米分散。

(2)纳米CaO/Al₂O₃吸附剂方面

本发明人在此前有一些研究报道和专利，其中：

1.师琦、吴素芳等，“纳米钙基CO₂吸附剂反应吸附与分解动力学”(《化工学报》，2009，60(3)：641-648)，报道实验中将纳米CaCO₃粉末经超声分散在水中，与氧化铝黏结剂按一定比例混合，烘干成浆料，用自制的挤条机挤条成型后，经干燥、研磨，用74-100μm筛子筛分，到平均粒径为60-80μm的以纳米碳酸钙为前驱体的钙基CO₂吸附剂颗粒。不仅制备吸附剂的形状不同，而且未涉及到颗粒的形状和耐磨性能。

2.Su.F.Wu，Qing.H.Li，Jong.N.Kim，Kwang.B.Yi，Properties ofNano CaO/Al2O3 CO2 Sorbent，Ind.Eng.Chem.Res.2008，47(1)180-184。该文献报道一种CaO/Al2O3吸附剂的制备方法，将5g纳米碳酸钙加入烧杯，加入30g铝溶胶搅拌成悬浮液。加入2g分散剂六偏磷酸钠，搅拌使碳酸钙分散均匀。然后混合物加入烘干，压制成颗粒。特点是制备不规则的颗粒形状，主要研究其吸附容量和吸附容量的稳定性。未涉及耐磨性能。

3.吴素芳，吴嵘，公开号为CN1762572A，发明名称：“含硅纳米氧化钙高温二氧化碳吸附剂和该吸附剂的制备方法以及在制氢工业中的应用”，公开了一种含硅纳米氧化钙高温二氧化碳吸附剂，由纳米CaCO₃用溶胶-凝胶法包覆SiO₂或纳米CaCO₃直接与纳米SiO₂粉末均匀混合后制成含硅的纳米CaCO₃粉末，再与成型剂混合成型，在600-800℃温度下煅烧而成；所述的含硅的纳米CaCO₃粉末中含SiO₂量为2-10重量份。

4.吴素芳，师琦，公开号为CN101306309A，名称为“二氧化硅沉淀改性纳米钙基二氧化碳吸收剂的制备方法”，公开了一种二氧化硅沉淀改性纳米钙基二氧化碳吸收剂的制备方法，将纳米CaCO₃与Na₂SiO₃配制成悬浮液，通入CO₂，并不断地搅拌溶液至悬浮液PH＝7-8时停止通气、过滤、干燥，筛分后得到二氧化碳吸收剂颗粒。本发明方法采用CO₂为沉淀剂，将Na₂SiO₃在通入CO₂酸性气体的条件下，生成SiO₂，并沉淀在纳米CaCO₃的表面，形成一层包覆膜。

研究表明，天然的钙基CO₂吸附剂的磨损性能存在严重缺陷，改变CaO基吸附剂组成以提高磨损性能是一个研究趋势。

发明内容