[发明专利]一种全流程工业化球状钙基CO2吸附剂的制备方法

说明书

本发明属于吸附剂的制备与改良技术领域，并公开了一种全流程工业化球状钙基CO₂吸附剂的制备方法。该方法包括下列步骤：(a)选取钙基吸附剂和惰性载体粉末进行湿法混合，以此获得均匀混合的溶液，将该混合溶液通过喷雾干燥获得钙基吸附剂‑惰性载体粉末，即前驱体粉末；(b)将前驱体粉末进行煅烧，以此获得氧化钙粉末，将该氧化钙粉末进行水合，获得氢氧化钙湿物料，干燥后获得氢氧化钙粉末(c)将氢氧化钙粉末进行挤压滚圆，获得所需的球状钙基CO₂吸附剂。通过本发明，设计出一套完整的工业化高性能球状钙基CO₂吸附剂的制备流程，同时满足工业规模化制备和工业循环流化床应用的要求。

技术领域

本发明属于吸附剂的制备与改良技术领域，更具体地，涉及一种全流程工业化球状钙基CO₂吸附剂的制备方法。

背景技术

近年来，化石燃料的大量使用，造成大气中二氧化碳浓度急剧上升。截止到2017年，全球年平均二氧化碳浓度已经达到405ppm，引起国际社会的广泛关注，为了减少全球CO₂排放，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)向全世界特别推荐了碳捕集与封存技术(CCS)，其中，碳捕获是关键的一环。

钙基吸附剂燃烧后高温捕集CO₂具有以下优势：吸附剂吸附速率快；CaO吸附容量大；捕集效率高；原料丰富廉价等，是适合于实际工业应用的吸附剂材料。钙循环捕集分离CO₂系统可利用成熟的流化床技术，西班牙、德国等地建立了实验室规模或中试规模的钙循环流化床捕集系统，证明了该系统的可行性与可靠性。

目前，采用的钙吸附剂主要通过人工合成制备，研究主要分为提高吸附剂循环反应活性和成型。一方面，大量的研究集中在对吸附剂粉末进行修饰，如添加抗烧结的惰性载体，选用不同的合成路径等。但制备出的粉末态吸附剂是不适合在钙循环系统中使用的，其易被气流携带从系统中淘析，造成吸附剂的大量浪费；另一方面，部分研究关注了吸附剂成型研究，但所采用的前驱体合成路径效率低，能耗大，不适合工业化生产制备。以上研究均没有关注到适合钙循环系统的吸附剂小球工业规模化的生产方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全流程工业化球状钙基CO₂吸附剂的制备方法，其目的在于通过结合喷雾干燥和挤压滚圆技术，设计出一套完整的工业化高性能球状钙基CO₂吸附剂的制备流程，同时满足吸附剂的循环性能、工业规模化制备和工业应用条件的要求。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种全流程工业化球状钙基CO₂吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)选取钙基吸附剂和惰性载体粉末进行湿法混合，以此获得混合均匀的前驱体溶液，采用喷雾干燥所述前驱体溶液获得钙基吸附剂-惰性载体粉末，即前驱体粉末；

(b)将所述前驱体粉末煅烧以此获得多孔的氧化钙粉末，将该氧化钙粉末进行水合，干燥，以此获得氢氧化钙粉末；

(c)将所述氢氧化钙粉末进行挤压滚圆，获得所需的球状钙基CO₂吸附剂。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述钙基吸附剂优选为硝酸钙、氯化钙、溴化钙、碘化钙、甲酸钙、乙酸钙、丙酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、酒石酸钙或苹果酸钙中的一种或多种。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述惰性载体优选为氧化铝、氧化镁、氧化锰、氧化镱、氧化钇、氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化镨、二氧化钛或二氧化锆中的一种或多种。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述干燥优选为在喷雾干燥中干燥，蠕动泵速优选为1mL/min～10mL/min，进风温度优选为160℃～220℃。