[发明专利]混合盐CO2吸着剂、其制备方法和用途

说明书

相关申请

本申请要求于2012年1月20日提交的美国临时申请号61/588,927和于2012年7月19日提交的61/673,395的优先权，二者以其全部通过参考引入。

发明领域

本发明涉及用于从气体中除去CO₂的材料。更具体地，其涉及用作CO₂吸着剂的混合盐组合物，这些材料的制备方法及其用途。这些吸附剂用于从在静止应用和移动应用例如交通工具等中的废气流中除去CO₂。

背景和现有技术

降低CO₂排放是所有科学学科的关键目标，这些科学学科被由CO₂引起的气候变化的不断增长的证据所困扰，并且对此加以关注。据估计，在美国，约1/3的CO₂排放是由于运输行业的燃料燃烧所产生的。

缓解这些排放的一种途径是在将废气排放至大气之前，从废气中捕集尽可能多的CO₂。为CO₂固定源的应用，正在发展后燃烧、CO₂捕集技术。这些固定源包括燃烧煤和天然气的发电厂，以及生产如水泥和钢材的多种材料的工艺。这里描述的本发明在这些应用中是有用的，而且在移动源应用中也是有用的。

发展从固定源中捕集CO₂的有用方法的主要挑战包括能量需求和资本支出。发展从移动源中解决CO₂捕集的技术包括这些因素，还有空间限制、操作条件的动态变化、参数例如高温和低压等。高温和低压是特别重要的考虑因素，因为这些是在大多数CO₂捕集技术的操作和最优范围之外的。

本文描述的发明的目的是提供解决这些问题的有效的、低成本的CO₂“净化”技术。本发明如何实现该目的将会在下面的公开中看到。

发明概述

本发明涉及一种用于从气体中除去CO₂的混合盐、固体吸着剂组合物。该组合物可以容易地再生，并因而可用于连续净化过程。另外，其可以从移动应用和固定应用中除去CO₂。发明的一个重要特征是其可用于在处于或接近环境压力和在约50℃至约400℃的温度范围从气体混合物中除去CO₂，并在约150℃至约500℃的温度释放该CO₂。

本发明的混合盐吸着剂组合物含有盐形式的和相对于彼此在一定比例范围的碱土金属和碱金属。优选地，碱土金属以镁(Mg)为代表，而碱金属是“IA族”元素之一，即Li、Na、K或Rb。

本文所用的，术语“固定应用”包括从烃燃料的燃烧产生CO₂的燃煤、燃油和燃气发电厂、商业和工业用途的蒸汽锅炉、供热装置和其他此类装置。

术语“移动源”包括用于给所有类型的车辆例如汽车、卡车、公交车、火车、船只和飞机提供动力的内燃机，其由烃燃料的燃烧产生含有CO₂的废气流。

优选实施方式详述

实施例1

该实施例详述了根据本发明的CO₂吸着剂的制备和应用。

将一定量(395g)的碱式碳酸镁(MgCO₃·Mg(OH)₂xH₂O)添加到溶解在去离子水中的碳酸钠(42.18g)与硝酸钠(21.63g)的800ml溶液中。这生成了混合盐浆料，将其搅拌30分钟。随后盖上该浆料，并在环境温度放置16小时，之后在120℃干燥16小时，形成MgO:Na₂CO₃:NaNO₃的干饼。分析显示，质量比为75.8∶16∶8.2，并且Mg∶Na的摩尔比约为4.8。然后通过以3℃/分钟的升温速率从120℃加热至450℃，随后在450℃煅烧该干饼4小时。将经煅烧的饼粉碎并过筛收集150-425目的部分，然后对其进行测试。