沸石作載體的高強度干式再生用CO₂吸附劑及其制備的制作方法

專利名稱：沸石作載體的高強度干式再生用CO₂吸附劑及其制備的制作方法
技術領域：
本發明屬于CO2干式吸附劑及其制備領域，特別是涉及一種沸石作載體的高強度 干式再生用CO2吸附劑及其制備方法。
背景技術：
氣候變化已經成為人類可持續發展的頭號問題。眾所周知，CO2是一種排放量最大 的溫室氣體。據預測，我國的CO2總排放量將于2020年左右超過美國而成為CO2的頭號排 放大國，這樣勢必會給我國乃至全球帶來更加嚴重的氣候和生態環境的負面影響，因此，必 須盡早盡快采取有效措施控制CO2的排放，減緩“溫室效應”。考慮到電廠煙氣中CO2的分 壓低和技術工藝的成熟性，化學吸收法對煙氣中CO2的脫除相對而言是一種比較好的選擇。 因此利用干法吸附劑通過氣固反應脫除CO2的技術具有反應能耗低、循環利用效率高、對設 備無腐蝕、無二次污染且耗水量小等優點，已成為目前的研究熱點。但目前干法吸收過程中 載體使用的是AC (活性炭)、Ti02、MgO、Si02、A1203、NaX, CsNaX, CaO等，運行費用較高，不適 合電廠中大規模使用。天然沸石是一種成本低、易開發且無毒副作用的架狀結構的含水硅鋁酸鹽礦物， 其化學組成通式為[Μ2 (I)，M(11) ] 0 · Al2O3 · nSi02 · mH20,式中M(I)和M(II)分別為一價 和二價金屬(通常為鈉、鉀、鈣、銘、鋇等)，η為沸石的硅鋁比，一般η = 2 10 (含烷基按 離子的沸石硅鋁比可達20以上)，m = 0 9，為水分子數。由于硅(鋁)氧四面體連接方式的不同，在沸石結構中形成很多孔穴和孔道，其晶 穴體積約占總體積的40% -50%。沸石晶體結構中具有大量均勻的微孔，孔徑與一般物質 的分子大小相當，其比表面積達400-800m2/g，A型沸石的比表面積更高達1000m2/g，這種獨 特的結構和晶體化學特性使沸石具有優良的物理化學性能，如離子交換性、吸附分離性、催 化性、熱穩定性、耐酸性等。東南大學在二氧化碳干式吸附劑方面也做了大量研究，申請專利CN101269316A， 其吸附劑活性組分為經碳酸氫鉀分解制得的六方晶系碳酸鉀，具有卓越的碳酸化反應特 性。因此，本發明中活性組分選用經碳酸氫鉀分解制得的六方晶系碳酸鉀。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附 劑及其制備方法，該吸附劑比表面積大、孔隙率好、強度高、耐磨損，特別是對二氧化碳的吸 附脫除作用非常顯著，制備方法簡單實用，成本低，適合于工業化生產。本發明的一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，該吸附劑包括活性組 分和載體兩部分，所述活性組分為六方晶系碳酸鉀，占吸附劑總質量的30wt% 50襯％;所 述載體為沸石，占吸附劑總質量的50wt% 70wt%;該吸附劑形狀為顆粒狀，平均粒度范圍 為 50 300 μ m。所述沸石為活性炭，具有親水性，表面積為400-800m2/g。
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所述粒度范圍為100 200 μ m。本發明的一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑的制備方法，包括(1)碳酸氫鉀溶液的制取稱取碳酸氫鉀，用水溶解得到碳酸氫鉀溶液；(2)載體顆粒的制取稱取與碳酸氫鉀重量比為50 70 30 50的沸石，研磨 得到粒徑為50 300 μ m的載體顆粒；(3)活性組分與載體的混合將步驟⑵得到的載體顆粒放入碳酸氫鉀溶液內，攪 拌10 12h ；(4)干燥將步驟(3)得到的溶液靜置半小時，待固體顆粒完全沉淀后，清除多余 液體，于80 100°C下干燥；(5)煅燒將干燥后的吸附劑在600 800°C溫度下恒溫煅燒2 3h ；(6)篩分將煅燒后的吸附劑按照工程需要進行篩分。沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑脫除煙氣中二氧化碳的方法是化學吸 收干法技術，可采用流化床反應器在60 80°C范圍內進行碳酸化反應，在100 250°C范 圍內加熱再生，再生熱量完全可以由煙氣余熱提供。有益效果(1)本發明比表面積大、孔隙率好、強度高、耐磨損，特別是對二氧化碳的吸附脫除 作用非常顯著再生性能好，可多次循環利用，具有較高經濟性；(2)制備方法簡單實用，成本低，適合于工業化生產。


圖1為硅(鋁)氧四面體示意圖；圖2為硅(鋁)氧平面結構式示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。實施例1稱取IOOkg碳酸氫鉀倒入攪拌器容器內，向容器內注水，同時攪拌使碳酸氫鉀徹 底溶解；稱取200kg直徑為50 100 μ m的顆粒狀木質類活性炭倒入碳酸氫鉀溶液內攪拌 12h，使其充分混合；將攪拌混合后的吸附劑靜置半小時，待固體顆粒完全沉淀后，清除多余 液體，將固體混合物倒入加熱爐內，爐內溫度設置為80 100°C，干燥2h ；然后將爐溫升至 600 800°C，恒溫3h進行煅燒；將煅燒后樣品篩分，保留50 100 μ m之間樣品。實施例2稱取IOOkg碳酸氫鉀倒入攪拌器容器內，向容器內注水，同時攪拌使碳酸氫鉀徹 底溶解；稱取200kg直徑為100 200 μ m的顆粒狀木質類活性炭倒入碳酸氫鉀溶液內攪拌 12h，使其充分混合；將攪拌混合后的吸附劑靜置半小時，待固體顆粒完全沉淀后，清除多余 液體，將固體混合物倒入加熱爐內，爐內溫度設置為80 100°C，干燥2h ；然后將爐溫升至
4600 800°C，恒溫3h進行煅燒；將煅燒后樣品篩分，保留100 200 μ m之間樣品。實施例3稱取IOOkg碳酸氫鉀倒入攪拌器容器內，向容器內注水，同時攪拌使碳酸氫鉀徹 底溶解；稱取200kg直徑為200 300 μ m的顆粒狀木質類活性炭倒入碳酸氫鉀溶液內攪拌 12h，使其充分混合；將攪拌混合后的吸附劑靜置半小時，待固體顆粒完全沉淀后，清除多余 液體，將固體混合物倒入加熱爐內，爐內溫度設置為80 100°C，干燥2h ；然后將爐溫升至 600 800°C，恒溫3h進行煅燒；將煅燒后樣品篩分，保留200 300 μ m之間樣品。
權利要求
一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，該吸附劑包括活性組分和載體兩部分，所述活性組分為六方晶系碳酸鉀，占吸附劑總質量的30wt％～50wt％；所述載體為沸石，占吸附劑總質量的50wt％～70wt％；該吸附劑形狀為顆粒狀，平均粒度范圍為50～300μm。
2.根據權利要求1所述的一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，其特征在 于所述沸石為活性炭，具有親水性，表面積為400-800m2/g。
3.根據權利要求1所述的一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，其特征在 于所述粒度范圍為100 200 μ m。
4.一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑的制備方法，包括(1)碳酸氫鉀溶液的制取稱取碳酸氫鉀，用水溶解得到碳酸氫鉀溶液；(2)載體顆粒的制取稱取與碳酸氫鉀重量比為50 70 30 50的沸石，研磨得到 粒徑為50 300 μ m的載體顆粒；(3)活性組分與載體的混合將步驟(2)得到的載體顆粒放入碳酸氫鉀溶液內，攪拌 10 12h ；(4)干燥將步驟(3)得到的溶液靜置半小時，待固體顆粒完全沉淀后，清除多余液體， 于80 100°C下干燥；(5)煅燒將干燥后的吸附劑在600 800°C溫度下恒溫煅燒2 3h；(6)篩分。
全文摘要
本發明涉及一種沸石作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑及其制備方法，該吸附劑由活性組分和載體兩部分組成，其中活性組分為六方晶系碳酸鉀，占吸附劑總質量的30wt％～50wt％；載體為沸石，占吸附劑總質量的50wt％～70wt％，形狀為顆粒狀，平均粒度為100～200μm，粒度分布范圍為50～300μm，由過量浸漬法制成。該吸附劑比表面積大、孔隙率好、強度高、耐磨損，特別是對二氧化碳的吸附脫除作用非常顯著，制備方法簡單實用，成本低，適合于工業化生產。
文檔編號B01D53/02GK101912766SQ201010253290
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者刁永發, 劉耀芳, 董加濤, 邰曉燕, 陳博 申請人:東華大學