[发明专利]一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法。该高强度钠基固体吸附剂以60％～70％的高强度复合型载体为骨架，30％～40％的碳酸钠为活性组分。其中高强度复合型载体以铝盐和钙盐为前驱物，采用共沉淀法，经过滤洗涤、干燥煅烧制备所得，与碳酸钠水溶液浸渍搅拌煅烧后，得到高强度钠基固体吸附剂。本发明的高强度钠基固体吸附剂强度较高，具有良好的耐磨损性能，对设备腐蚀小，循环利用率高。高强度钠基固体吸附剂有效的提高了吸附剂的脱碳效率及其稳定性，对于其工业化运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法，属于二氧化碳减排领域。

背景技术

如今，温室效应引起的气候变化已成为一个全球性的问题,空气中二氧化碳(CO₂)含量升高是引起温室效应的重要因素。燃煤电厂作为CO₂最大的固定单点排放源，发展 CO₂减排技术势在必行。

在CO₂捕集技术中，碱金属基吸附剂捕集CO₂技术具有对设备无腐蚀、无二次污染等优势成为研究的热点。其中钠基吸附剂具有价格低，再生温度低，引起广泛关注。

碱金属基固体吸收剂脱碳技术最初在20世纪90年代由日本学者Hirano和Hayashi等提出。美国三角研究所(RTI)、路易斯安那州立大学(LSU)和切奇杜威公司(C&D) 在美国能源部(DOE)的资助下，于2000-2007年期间开展了钠基固体吸收剂低温脱除烟气CO₂研究。近几年，韩国能源研究所(KIER)、韩国电力设计研究院(KEPRI)和庆北国立大学(KNU)在韩国科学技术部的资助下对钾基固体吸收剂脱碳技术进行了研究和发展。国内东南大学针对钠基吸附剂也进行了大量的研究工作，提出采用等体积浸渍法将碳酸钠溶液与伽马氧化铝载体浸渍干燥焙烧研磨，再以其他钠基、胺基次活性组分溶液浸渍修饰吸附剂，得到高效钠基吸附剂并申请了国家发明专利(CN108514861A)。

对于在流化床上进行脱碳再生循环反应的吸附剂，吸附剂的磨损性能也是影响其稳定运行的重要因素，而影响钠基吸附剂关键在于其载体的强度。现行技术由于钠基吸附剂强度较低，在脱碳反应过程中磨损较大，制约了工业化运行。

发明内容

本发明旨在提供一种高强度钠基固体吸附剂及其制备方法，该吸附剂强度较高，具有良好的耐磨损性能，对设备腐蚀小，循环利用率高。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种高强度钠基固体吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)高强度复合型载体制备

在Al³⁺和Ca²⁺的水溶液中逐滴加入碱性溶液，室温下搅拌沉淀，沉淀完全后，过滤洗涤、干燥、煅烧，得到高强度复合型载体，最后研磨成吸附剂载体粉末备用。

(2)碳酸钠负载

根据设定的碳酸钠负载量，来确定碳酸钠与复合型载体的质量比。将碳酸钠充分溶解于去离子水，配置成碳酸钠溶液，将复合型载体粉末在40℃下缓慢加入碳酸钠溶液中并搅拌均匀。经老化、干燥、煅烧得到高强度吸附剂，最后破碎至合适的粒径。

优选地，本发明方法步骤(1)中，Ca²⁺:Al³⁺:OH^-的摩尔比为1:21:65，搅拌时间为8～12h，过滤洗涤次数为3～5次，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3K/min，煅烧时间为3～5h。