[发明专利]一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法

说明书

本发明提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。本发明通过电厂内的资源化循环利用，以粉煤灰为基体，将其分为两部分进行综合利用，同时得到了二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置，两者相辅相成，接替使用，从而形成了一套完整的粉煤灰基二氧化碳吸收体系和循环利用方法。本发明实现了粉煤灰为原料的疏水性沸石分子筛高强材料的制备工艺；并高效的实现了二氧化碳的处置，将粉煤灰同时应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题。

技术领域

本发明属于粉煤灰吸收二氧化碳技术领域，涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，尤其涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法。

背景技术

煤炭在我国国民经济建设中占据着绝对的主导作用，且长期占我国一次能源消费总量的比例接近甚至高于70％。在我国煤炭消费中，80％煤炭被用作动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力。但煤炭是一种低品位化石燃料，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。据统计，在我国煤燃烧排放的CO、CO₂、SO₂、NO_X和粉尘占总燃料燃烧排放量的比例依次为71％、85％、90％、70％和70％。

随着全球气候变暖加剧，减少二氧化碳等温室气体排放、保护环境成为当前要解决的全球核心问题之一。CO₂是引起温室效应的主要气体之一，同时也是一种潜在的碳资源，CO₂作为化工原料、致冷剂、油田增产剂、惰性介质、溶剂和压力源等在国民经济各部门有着广泛的用途。因此，各国都在致力于减少燃烧化石燃料的二氧化碳排放量。实现二氧化碳的减排要经过捕捉、运输、封存、应用、转化等过程，这些过程中捕捉成本约占75％，甚至更高。目前大多数大排放源的CO₂浓度低于15％，然而小部分(不到2％)基于化石燃料的工业源的CO₂排放浓度超过95％，所以高浓度源是早期实施二氧化碳捕捉和封存技术(CCS)的潜在对象。目前低浓度源的回收也迫在眉睫，但二氧化碳捕捉材料的缺点是循环使用性能差、有毒、捕获效率低、原材料稀缺、能耗高。因此，新型碳捕捉材料的开发成为研究的重点。

沸石分子筛是天然或人工合成的含碱金属或碱土金属氧化物的结晶硅铝酸盐，有严格的结构和孔隙，孔隙大小因结构差异略有变化，可对不同分子量物质进行分离。沸石分子筛材料的吸附性能主要取决于两方面：一是其丰富的孔道结构和大的比表面积，可为吸附质提供足够的吸附中心；二是其表面的电性质，由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石分子筛本身是一种极性物质，其表面具有很强的色散力和静电力，表现为对极性(特别是水)、不饱和及易极化分子强大的亲和力。但沸石在吸收水蒸气后对二氧化碳的吸附明显降低，这一缺点限制了其在二氧化碳捕集上的应用。燃煤热电厂烟道气排出的气体主要由约5％～20％的水蒸气和10％～15％的二氧化碳组成，故直接沸石吸附其他易使二氧化碳的吸附量下降，而且常规的合成沸石分子筛主要利用Al(OH)₃等工业原料，价格昂贵，不易形成规模生产。

因此，如何得的一种开发简易、来源广泛的疏水性沸石，以及提供更加经济环保的循环吸收利用方式，已成为本领域诸多一线研究人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，本发明通过电厂内的资源化循环利用，采用粉煤灰作为二氧化碳吸收的基体，能够实现二氧化碳的捕捉和封存，从而应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与二氧化碳的直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题，而且原料价格便宜，工艺简单，适于规模化开展和应用。

本发明提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；

所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；