[发明专利]用于吸附中高温CO2 的复合氧化物吸附剂

说明书

技术领域

本发明涉及中高温CO₂吸附剂领域，具体而言，涉及一种用于吸附中高温CO₂的复合氧化物吸附剂及制备方法。

背景技术

由于无限度地排放二氧化碳所造成的环境污染比较严重，对于如何从各种混合工业气体或废气中脱除或捕获CO₂已日益成为人们研究的热点。特别是在氢气生产、天然气处理和碳氢化合物提炼等气体净化过程中，脱除或捕获CO₂显得更为重要。在现有技术中，比较常用的脱除CO₂的方法是采用乙酸纤维素酯或者醇胺溶剂使CO₂从混合气体中分离出来，然而这些处理方法都要求进气温度不高于200℃。一般在分离含有CO₂的高温混合气体时都要等到混合气体的温度冷却到200℃以下才能进行。

目前，也有一些采用CaO和Li₂ZrO₃等固态吸附剂脱除高温CO₂的文献和报道，但是这些天然CaO、纳米CaO以及一些Al₂O₃负载的CaO等吸附剂经过高温吸附-脱附多次循环后，CaO容易烧结，CaO粒子不断长大，致使CO₂只能与表面的CaO反应，而无法与颗粒内部的CaO反应，造成吸附量在循环过程中不断下降。据文献报道，Li₂ZrO₃和Li₄SiO₄有较好的吸附稳定性，但是其理论吸附容量都很小，Li₂ZrO₃理论吸附容量只有29wt%，Li₄SiO₄的理论吸附容量为37wt%，加上Li的价格昂贵，不适合实际应用。

近期，已有一些研究者开始研究具有大吸收容量和高吸收稳定性的用于吸附中高温CO₂的新型吸附剂。

例如，US2011/0251056公开了一种层状纳米碳酸盐的中高温CO₂吸附剂，该吸附剂可稳定吸附600℃以上的CO₂，其中引入醋酸钙来制备纳米尺度的层状双氢氧化物（LDH），层状结构用于模板合成，该吸附剂的起始转化率达到90%以上，在碳酸化-脱碳酸化循环100次后，该吸附剂的转化率甚至没有变化。但该专利文献尽管公开了层状双氢氧化物（LDH）作为其吸附剂的前体，但最终的吸附剂是层状纳米碳酸盐，而对层状双氢氧化物的煅烧过程也是为了除去阴离子和多余醋酸根离子。该专利文献所公开的吸附剂的最终结构式是Ca(Ac)₂-Al-CO₃，其中Ac代表醋酸根离子。

US2006/0093540公开了一种从多组分气体混合物中选择性清除CO₂以提供无CO₂气流的方法，该方法以使气体混合物与金属氧化物、例如CaO反应形成金属碳酸盐的方式实现CO₂的清除。之后，废吸附剂-金属碳酸盐在至少部分真空环境下煅烧释放出CO₂后，重新变为金属氧化物而又成为新鲜吸附剂。该专利文献中所公开的优选吸附剂CaO的前体是美国林伍德地区的含钙水合物（LH）和介孔沉淀碳酸钙（PCC）。所述吸附剂据称可在600℃下工作。

US6280503公开了一种在300-500℃下从气流中吸附CO₂的方法，其中所使用的固体吸附剂含有氧化钙，并优选用碱金属碳酸盐或重碳酸盐进行改性，碱金属与镁的原子比控制在0.006-2.60的范围内，优选的吸附剂是通过向镁盐水溶液中加入碱金属离子和碳酸根离子形成共沉淀而得，碱金属与镁的原子比可通过用水清洗沉淀物而做出调整，通过脱水和从羟基碳酸镁中除去CO₂可制得低表面积的吸附剂，该方法特别适用于压力有波动的吸附操作。

上述文献的所有公开内容在此全文引入以作参考。

包括上述专利文献的现有技术所公开的吸附剂在实际使用时，效果都不是特别满意，总有这样或那样的缺陷，因此，开发一种用于吸附中高温CO₂并具有大吸收容量和高吸收稳定性的新型吸附剂是非常必要的。

本发明的目的在于在克服以上一个或多个甚至所有缺陷的情况下，找到一种用于吸附中高温CO₂并具有大吸收容量和高吸收稳定性的新型吸附剂。

发明内容