[发明专利]一种镱掺杂的CO2吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镱掺杂的CO₂吸附剂，由质量比为1:19～1:3的氧化镱和氧化钙组成，所述氧化镱均匀分布于CO₂吸附剂中，用于提高所述CO₂吸附剂的烧结温度从而改善了所述CO₂吸附剂的循环性能。本发明还公开了该CO₂吸附剂的制备方法。通过本发明，制备出了一种具有良好的高温吸附性能和循环性能的CO₂吸附剂，其中最高吸附容量可以达到0.70g CO₂/g sorbent，经过15次循环吸附/脱附过程后依然能保持0.50g CO₂/g sorbent的吸附容量，且该吸附剂的制备方法简单，对制备过程的参数要求较低，成本较低，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明属于CO₂吸附剂的改良与制备技术领域，更具体地，涉及一种镱掺杂的CO₂吸附剂及其制备方法。

背景技术

近年来，以CO₂为主的温室气体的排放所引起的全球变暖问题正变得日益严重。为了减缓全球变暖，减少CO₂气体的排放迫在眉睫，因此对CO₂减排技术的研究已经成为热点。

CO₂减排技术主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧技术以及燃烧后捕集。应用燃烧后捕集技术，只需要对现有电厂尾气部分进行改造即可实现,具有较高技术经济优势。钙循环过程(CLP)作为一种典型的燃烧后捕集方式，具有很高的极大的潜在应用价值。钙基吸附剂成本较低，来源广泛，并且具有很高的理论吸附能力(0.786g CO₂/g CaO)；此外，钙基吸附剂具有较快的吸附速率，可以满足短时间内吸附较多CO₂的工业应用要求。因此，使用钙基吸附剂来捕集CO₂具有良好的应用前景。

然而，在研究中发现利用钙基吸附剂捕集CO₂存在明显的缺陷，即吸附剂循环吸附性能随着循环次数的增加而逐渐降低，循环稳定性较差。这主要是由于在高温循环过程中，吸附剂颗粒之间团聚造成烧结，进而导致吸附剂空隙被堵塞使其吸附能力下降。因此在实际应用中，吸附剂的失活就要求不断补充新鲜的吸附剂，增大了吸附剂的投资成本和操作成本。

目前国内外关于钙基吸附剂的研究主要集中于采用不同的方法来改善吸附剂的循环吸附性能，其中就包括掺杂惰性负载(Chemical Engineering Journal,2015,273:333-343)。然而，现有技术中掺杂惰性负载的吸附剂的循环吸附性能提高仍然不理想。例如，掺杂铝的钙基吸附剂经过8次吸附/脱附循环过程其吸附量从初始的0.525降低到了0.36g CO₂/g sorbent(Applied Energy,2014,127:81–92)；掺杂镁的钙基吸附剂经过20次吸附/脱附循环过程其吸附量从初始的0.45降低到了0.22g CO₂/g sorbent(ChemicalEngineering Technology,2014,37:580–586)。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种镱掺杂的CO₂吸附剂及其制备方法，其目的在于通过镱掺杂改善吸附剂的抗烧结温度，由此获得具有良好吸附能力和循环性能的CO₂吸附剂。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种镱掺杂的CO₂吸附剂，所述CO₂吸附剂的粒径小于500μm，由质量比为1:19～1:3的氧化镱和氧化钙组成，所述氧化镱均匀分布于所述氧化钙中，用于提高所述CO₂吸附剂的抗烧结能力，从而改善了所述CO₂吸附剂的循环性能。

优选地，所述氧化镱和氧化钙的质量比为3:17～1:5。