[发明专利]一种用于富CO2胺溶液解吸的介孔固体酸-碱催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于富CO₂胺溶液解吸的介孔固体酸‑碱催化剂的制备方法，所述介孔固体酸‑碱催化剂是将Fe₂O₃负载于载体分子筛MCM‑41上；其制备方法包括以下步骤：将铁盐溶解于甲醇溶液中，混合得到溶液A；向溶液A中加入分子筛MCM‑41粉末，并搅拌5h得到混合液B；对混合液B进行超声处理0.5h以上得到混合液C；对混合液C进行干燥和煅烧后得到介孔固体酸‑碱催化剂Fe₂O₃/MCM‑41。与现有技术相比，本发明的催化剂制备工艺十分简便，原料便宜；其催化解吸性能优于传统的分子筛催化剂及单一的金属氧化物；催化剂易于分离，稳定性好可循环使用；对胺溶液的CO₂吸收性能无负面影响。

技术领域

本发明属于温室气体控制减排领域，涉及一种用于富CO₂胺溶液解吸的介孔固体酸-碱催化剂的制备方法。

背景技术

化石能源的过度使用，排放出大量的二氧化碳(CO₂)，导致温室效应等环境问题。现阶段而言，使用有机胺溶液进行CO₂燃烧后捕获是最为经济和技术成熟的CO₂捕获方法。但是该方法存在富CO₂胺溶液再生能耗过高的问题，利用传统的热再生方法再生富碳胺溶液时，其消耗的能耗约占了整个CO₂捕获工艺成本的三分之二左右，使得有机胺法捕获CO₂的总体成本居高不下。

针对这一问题，Idem、梁志武等人提出向富碳胺溶液再生过程中加入固体酸催化剂的方法来促进CO₂的解吸，进而降低其再生温度和再生能耗。前期研究表明，分子筛、超强固体酸及金属氧化物等催化剂均可促进富碳胺溶液的再生过程。相对于空白的5M单乙醇胺(MEA)溶液再生过程，催化剂的加入可降低其再生能耗15-30％左右(Liang et al.AIChEJournal.62(2016):753-65；Zhang et al.Applied Energy 202 (2017)673–684；Bhattiet al.ACS Sustainable Chem.Eng.2017,5,5862-5868；Liu et al.Industrial&Engineering Chemistry Research,2017,56(27):7656-7664；Zhang et al.AppliedEnergy 218(2018)417–429)。但现有的催化剂还不足以降低其再生能耗至较为理想的水平，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的实用性和经济性。开发设计新型高效的固体催化剂用于富CO₂胺溶液再生过程，具有重大的经济和工业意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是，通过设计合成新型的介孔固体酸-碱催化剂，进一步降低富CO₂胺溶液的再生能耗，从而降低有机胺法捕获CO₂的成本。

本发明的技术方案是，提供一种用于富CO₂胺溶液解吸的介孔固体酸-碱催化剂的制备方法，所述介孔固体酸-碱催化剂是将Fe₂O₃负载于载体分子筛MCM-41上；其制备方法包括以下步骤：

(1)将铁盐溶解于甲醇溶液中，混合得到溶液A；

(2)向溶液A中加入分子筛MCM-41粉末，并搅拌5h得到混合液B；

(3)对混合液B进行超声处理0.5h以上得到混合液C；

(4)对混合液C进行干燥和煅烧后得到介孔固体酸-碱催化剂Fe₂O₃/MCM-41。