[发明专利]用于富CO2

说明书

本发明公开了一种用于富CO2胺溶液解吸的Fe₂O₃/ZrO₂/SO₄^2‑‑分子筛复合型催化剂的制备方法，所述复合型催化剂是将Fe₂O₃修饰的超强固体酸催化剂ZrO₂/SO₄^2‑负载于载体分子筛上；其制备方法包括以下步骤：将可溶性铁盐和硫酸锆溶解于甲醇溶液中，得到混合液A；将混合液A在50℃条件下加热1h，得到混合液B；将混合液B冷却至室温，加入分子筛粉末并搅拌5h，得到混合液C；对混合液C进行超声处理0.5h以上得到混合液D；对混合液D进行干燥和煅烧后得到Fe₂O₃/ZrO₂/SO₄^2‑‑分子筛复合型催化剂。与现有技术相比，本发明的催化剂制备工艺简便，原料便宜易得；催化解吸性能优于传统的分子筛催化剂、单一的金属氧化物及其物理混合后的催化剂；催化剂易于分离，稳定性好可循环使用；对胺溶液的二氧化碳吸收性能无影响。

技术领域

本发明涉及一种用于富CO₂胺溶液解吸的Fe₂O₃/ZrO₂/SO₄^2--分子筛复合型催化剂的制备方法，特别涉及用于从有机胺溶剂中解吸CO₂的催化剂。

背景技术

因现代工业中大量使用化石能源，排放出大量的二氧化碳(CO₂)，导致很多的环境问题，如温室效应和海平面上升等。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。但是该技术存在富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，使得胺法捕获CO₂的成本居高不小。

针对此一问题，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；Bhattietal.ACS Sustainable Chem.Eng.2017,5,5862-5868；Liu et al.IndustrialEngineeringChemistry Research,2017,56(27):7656-7664；Zhang et al.Applied Energy 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。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复合型催化剂，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。