[发明专利]用于富二氧化碳的胺溶液再生的负载型催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于富二氧化碳的胺溶液再生的负载型催化剂的制备方法，所述负载型催化剂是将催化剂负载于载体上，所述载体为γ‑Al₂O₃；所述催化剂为金属氧化物负载硫酸根型固体超强酸催化剂，负载型催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将金属盐溶于水中，再加入γ‑Al₂O₃粉末，混合得到混合液A；(2)提高混合液A的pH值，使金属盐水解得到沉淀，然后陈化，得到混合液B；(3)对混合液B进行固液分离，对分离出的固体洗涤后，然后干燥得到物质C；(4)将物质C研磨成粉，加入含硫酸根离子的溶液中，搅拌浸渍，再分离出固体，固体经过洗涤、干燥和煅烧后得所述负载型催化剂。该负载型催化剂催化解吸性能优越，催化性能高于H‑ZSM‑5、γ‑Al₂O₃等传统催化剂。

技术领域

本发明涉及一种用于富二氧化碳的胺溶液再生的负载型催化剂的制备方法。

背景技术

化石能源的大量使用，产生大量的二氧化碳(CO₂)导致全球气候变暖、加剧了温室效应，CO₂的捕集与利用技术具有极大的社会和环境意义及非常广阔的应用前景。现有的二氧化碳捕获方法包括富氧燃烧、燃烧前捕获及燃烧后捕获等三种方法，其中燃烧后捕获又可分为化学吸收法、物理吸附法及膜分离法等。以有机胺为吸收溶剂的化学吸收法因其吸收速率快、吸收容量大及溶剂可循环使用等优点而受到广泛的关注，成为目前最成熟、应用最广泛的CO₂捕集方法。但是该方法目前存在最大的缺点是，利用传统的热解吸方法去再生富CO₂胺溶液时，需要消耗大量的能耗，该过程约占CO₂捕获总成本的70-80％(Idem etal.Ind.Eng.Chem.Res.,2005,45(8):2414-2420.)，因而导致碳捕获成本较高。

针对富CO₂胺溶液再生能耗高的问题，Idem、梁志武等人提出向其中添加固体酸催化剂的方法来降低再生能耗。梁志武等研究表明在105℃下，向5M MEA中加入H-ZSM-5，γ-Al2O3，及γ-Al2O3和H-ZSM-5的物理混合物可分别降低其再生能耗18.6％，22.1％和23.7％(Liang et al.AIChE Journal.2016；62:753-65；)。Idem等人研究表明在95℃下，向5M MEA中加入H-ZSM-5及γ-Al2O3可分别降低其再生能耗37.3％和27.5％。(Shi and Idemet al Int.J.Greenhouse Gas Control,2014,26(7):39–50.)。其研究结果显示典型的分子筛催化剂H-ZSM-5，γ-Al2O3及其混合催化剂均能显著降低胺溶液的再生能耗，其中以H-ZSM-5催化剂显示最佳解吸能耗，相对于空白的单乙醇胺溶液，其可降低再生能耗30％左右。

为进一步减低富CO₂胺溶液再生能耗，进而降低CO₂捕获成本，提高胺法捕获CO₂的实用性。开发设计新型高效的固体酸催化剂应用于富CO₂胺溶液再生过程，具有重大的实际意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是，通过合成新的催化剂，进一步减低富CO₂胺溶液再生能耗，进而降低CO₂捕获成本。