專利名稱：：鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及增強(qiáng)鈣基吸附劑循環(huán)捕捉co2性能的方法，屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤燃燒
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景目前，以C02為主的溫室氣體所引起的全球變暖已受到世界各國的普遍關(guān)注。2004年美國公布的數(shù)據(jù)顯示，從2000年到2004年全球C02排放水平每年增加3%——這一速度是1990年到1999年C02排放增加速度(1.1%)的近3倍。這將會引發(fā)植被的遷徙與物種滅絕，氣候帶移動，海平面上升與陸地淹沒，洋流變化與厄爾尼諾頻發(fā)等現(xiàn)象。我國是C02排放大國，尤其是燃煤電站C02的排放控制己經(jīng)到了刻不容緩的地步。C02控制方法眾多，這些方法'中既包括物理分離法，如膜分離法，也包括化學(xué)吸附法，如胺吸收法、生物吸收法和化學(xué)鏈燃燒法等。一般認(rèn)為化學(xué)吸附法具有更高的C02脫除效率，然而技術(shù)經(jīng)濟(jì)性也是選擇C02減排方式的重要因素，大規(guī)模減排C02方式對于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。選擇廉價高效的C02吸附劑是有效控制C02排放的關(guān)鍵。近年來，鈣基吸附劑的煅燒膽酸化反應(yīng)分離C02的方法引起了各國學(xué)者的極大興趣和廣泛關(guān)注。該方法采用價格低廉、分布廣泛的石灰石和白云石作為C02吸附劑。鈣基吸附劑循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)，既可以在美國LosAlamos國家實驗室提出的以煤直接制氫為核心的近零排放煤炭發(fā)電技術(shù)中分離C02，也可以在加拿大能源礦產(chǎn)中心(CANMET)提出的雙流化床煤燃燒系統(tǒng)中床內(nèi)直接捕捉C02。以化石燃料、生物質(zhì)燃燒或氣化過程中鈣基吸附劑如石灰石循環(huán)煅燒/碳酸化捕捉C02系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。如圖1所示，鈣基吸附劑進(jìn)入煅燒爐，該爐內(nèi)采用02/C02循環(huán)燃燒方式提供鈣基吸附劑分解所需的熱量，使分解的C02便于回收，形成的CaO進(jìn)入到碳酸化反應(yīng)器中捕捉燃燒或氣化反應(yīng)產(chǎn)生的C02，形成的碳酸鈣再到煅燒爐中分解再生為CaO，反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行。失活的CaO被排出，同時添加新鮮的吸附劑以補(bǔ)充失活的吸附劑。然而鈣基吸附劑在循環(huán)煅燒順?biāo)峄磻?yīng)中存在一個明顯的不足即隨著循環(huán)反應(yīng)次數(shù)的增加，碳酸化性能即捕捉C02的能力迅速下降。為了保持較高的C02脫除效率，不得不額外補(bǔ)充大量新鮮吸附劑。大量的鈣基吸附劑在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)不僅使運行成本增加，而且還能使反應(yīng)器的磨損、粘污和腐蝕加劇。因此提高鈣基吸附劑循環(huán)吸附co2的能力，以較少的鈣基吸附劑取得較高的co2循環(huán)脫除能力對于安全經(jīng)濟(jì)運行具有十分重要的意義和價值。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種既能提高鈣基吸附劑循環(huán)捕捉C02性能，又能處理乙酸廢水的鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法。該方法不僅能有效抑制隨循環(huán)反應(yīng)次數(shù)增加鈣基吸附劑碳酸化轉(zhuǎn)化率的嚴(yán)重衰減，增加吸附劑在循環(huán)反應(yīng)過程中的抗燒結(jié)性能，減小新鮮吸附劑的添加量，減輕反應(yīng)設(shè)備的磨損和腐蝕，而且能夠處理乙酸廢水中的乙酸和回收丙酮。技術(shù)方案在常溫常壓條件下，將乙酸廢水置于容器內(nèi)，將石灰石、白云石及氧化鈣等鈣基吸附劑顆粒加入乙酸廢水中，邊加入邊攪拌，乙酸廢水中乙酸與鈣基吸附劑中Ca的摩爾比高于L5:l，在反應(yīng)過程中保持?jǐn)嚢枋光}基吸附劑與乙酸廢水反應(yīng)均勻，反應(yīng)5小時后，將容器內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行加熱干燥脫水。乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑后得到的反應(yīng)產(chǎn)物能釋放出丙酮，采用干餾的方法可回收丙酮，剩余固體產(chǎn)物作為C02吸附劑。乙酸廢水是食品、或輕紡、或醫(yī)藥、或染料、或香料、或農(nóng)藥產(chǎn)生的乙酸廢水，鈣基吸附劑的原料是石灰石、或白云石、或氧化鈣。檢測結(jié)果表明，經(jīng)乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的鈣基吸附劑第1次煅燒后CaO晶粒尺寸小于原鈣基吸附劑第1次煅燒后的CaO晶粒尺寸。隨著循環(huán)反應(yīng)次數(shù)的增加，原鈣基吸附劑煅燒后CaO的晶粒尺寸迅速變大，晶粒間的孔隙隨之減小，從而增大了C02在顆粒中的擴(kuò)散阻力，對碳酸化反應(yīng)是不利的；而經(jīng)乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的吸附劑煅燒后隨循環(huán)次數(shù)的增加，CaO晶粒尺寸增加緩慢，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗燒結(jié)性能，較好地保持了晶粒間的孔隙，這有利于C02在晶粒間的擴(kuò)散。采用氮吸附儀對乙酸溶液調(diào)質(zhì)前后吸附劑煅燒后的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，和原吸附劑的比表面積和比孔容隨循環(huán)次數(shù)的增加迅速減小相比，乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的吸附劑煅燒后比表面積和比孔容均遠(yuǎn)高于原吸附劑，并且隨著循環(huán)反應(yīng)次數(shù)的增加比表面積和比孔容下降緩慢，在經(jīng)相同循環(huán)反應(yīng)次數(shù)后乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的吸附劑煅燒后孔分布更優(yōu)于原吸附劑。由于乙酸溶液調(diào)質(zhì)優(yōu)化了鈣基吸附劑煅燒后的微觀結(jié)構(gòu)，使得鈣基吸附劑具有更為良好的碳酸化性能和抗燒結(jié)性能。有益效果采用乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑提高其循環(huán)捕捉C02性能具有以下優(yōu)點1.明顯提高了鈣基吸附劑在長期循環(huán)煅燒/碳酸化過程中的抗燒結(jié)性能和循環(huán)捕捉C02的能力。2.能夠有效處理乙酸廢水中的乙酸，減小乙酸廢水排放所引起的環(huán)境污染。3.可以從乙酸廢水調(diào)質(zhì)后的鈣基吸附劑中回收丙酮，可作化工原料，提高了反應(yīng)過程的經(jīng)濟(jì)性。4.采用改性的鈣基C02吸附劑可以降低運行成本，在一定程度上可減輕碳酸化過程中鈣基吸附劑對設(shè)備的磨蝕。圖1為鈣基吸附劑在燃燒或氣化過程中以循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)方式捕捉C02流程圖；圖2為在循環(huán)煅燒膽酸化過程中采用乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑的工藝流程圖。具體實施方式圖2為在循環(huán)煅燒娥酸化過程中采用乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑的工藝流程圖。鈣基吸附劑進(jìn)入調(diào)質(zhì)反應(yīng)塔與乙酸廢水發(fā)生酸化反應(yīng)，調(diào)質(zhì)后的吸附劑再進(jìn)入干餾反應(yīng)塔進(jìn)行干餾，回收調(diào)質(zhì)吸附劑釋放出的丙酮，然后再進(jìn)行煅燒/碳酸化反應(yīng)循環(huán)捕捉C02。采用乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑具體的操作方法如下所述在常溫常壓條件下，將乙酸廢水溶液置于容器內(nèi)，將石灰石、白云石及氧化鈣等鈣基吸附劑顆粒加入乙酸廢水中，邊加入邊攪拌，乙酸廢水中乙酸與鈣基吸附劑中Ca的摩爾比高于1.5:1,在反應(yīng)過程中攪拌使鈣基吸附劑與乙酸廢水反應(yīng)均勻，反應(yīng)5小時后，將容器內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行加熱干燥脫水。乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑后得到的反應(yīng)產(chǎn)物在380'C左右能釋放出丙酮，采用干餾的方法可回收丙酮，剩余固體產(chǎn)物作為C02吸附劑。在循環(huán)煅燒順?biāo)峄磻?yīng)過程中，對采用乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的石灰石和原石灰石的循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率進(jìn)行實驗測定，如表l所示；對采用乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的白云石和原白云石的循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率進(jìn)行實驗測定，結(jié)果見表2。實驗條件為-煅燒溫度為920'C，煅燒氣氛為80%<:02和20%02，碳酸化溫度為650700"C，碳酸化氣氛為15%002和85%N2。不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)乙酸溶液調(diào)質(zhì)后鈣基吸附劑在循環(huán)煅燒凍酸化過程中的碳酸化轉(zhuǎn)化率得到了明顯的提高。表1乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的石灰石和原石灰石的碳酸化轉(zhuǎn)化率種類循環(huán)反應(yīng)次數(shù)碳酸化轉(zhuǎn)化率10.74<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2乙酸溶液調(diào)質(zhì)后的白云石和原白云石的碳酸化轉(zhuǎn)化率種類循環(huán)反應(yīng)次數(shù)碳酸化轉(zhuǎn)化率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于所述方法以乙酸廢水、鈣基吸附劑為原料，其方法如下在常溫常壓條件下，將乙酸廢水置于容器內(nèi)，將鈣基吸附劑顆粒加入乙酸廢水中，邊加邊攪拌，乙酸廢水中乙酸與鈣基吸附劑中鈣的摩爾比高于1.5∶1，在反應(yīng)中保持?jǐn)嚢枋光}基吸附劑與乙酸廢水反應(yīng)均勻，將容器內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行加熱干燥脫水；乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑后得到的反應(yīng)產(chǎn)物能釋放出丙酮，采用干餾的方法回收丙酮，剩余固體產(chǎn)物為鈣基二氧化碳吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于乙酸廢水是食品、或輕紡、或醫(yī)藥、或染料、或香料、或農(nóng)藥產(chǎn)生的乙酸廢水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于鈣基吸附劑的原料是石灰石、或白云石、或氧化鈣。全文摘要鈣基二氧化碳吸附劑的制備方法以乙酸廢水、鈣基吸附劑為原料，其方法如下在常溫常壓條件下，將乙酸廢水置于容器內(nèi)，將鈣基吸附劑顆粒加入乙酸廢水中，邊加邊攪拌，乙酸廢水中乙酸與鈣基吸附劑中鈣的摩爾比高于1.5∶1，在反應(yīng)中保持?jǐn)嚢枋光}基吸附劑與乙酸廢水反應(yīng)均勻，將容器內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行加熱干燥脫水；乙酸廢水調(diào)質(zhì)鈣基吸附劑后得到的反應(yīng)產(chǎn)物能釋放出丙酮，采用干餾的方法回收丙酮，剩余固體產(chǎn)物為鈣基二氧化碳吸附劑。該方法能夠應(yīng)用于化石燃料和生物質(zhì)在燃燒或氣化過程循環(huán)煅燒/碳酸化大規(guī)模脫除二氧化碳的工藝中，并且能夠從乙酸廢水中回收重要的化工原料丙酮。文檔編號B01J20/30GK101269320SQ20081010075公開日2008年9月24日申請日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者李英杰,財梁,趙長遂,陳曉平申請人:東南大學(xué)