吸收劑及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種中溫條件下的干法碳捕集技術，具體地是一種利用堿金屬硝酸鹽 改性石灰石和鎂基物質制備得到的可在中溫條件下進行CO 2吸收與再生的鈣鎂復鹽二氧化 碳吸收劑。
[0002] 本發(fā)明還涉及上述改性石灰石和鎂基物質制備鈣鎂復鹽二氧化碳吸收劑的制備 方法。
【背景技術】
[0003] 目前世界上許多地區(qū)的能源結構是以煤為主，煤炭在利用過程中產(chǎn)生大量的溫室 氣體CO2，這使得溫室氣體減排方面有著巨大壓力，所以開發(fā)低成本、可規(guī)模化使用的碳捕 集技術已迫在眉睫。
[0004] 碳捕集技術分為燃燒前煤氣中的CO2捕集技術、燃燒后煙氣中的CO2捕集技術，以 及富氧燃燒和化學鏈燃燒技術等。燃燒前煤氣中的CO 2捕集技術與水汽變換工藝、煤制氫以 及煤制CH4等工藝相結合，不僅能實現(xiàn)CO2減排，而且能提高煤氣中H 2或CH4的產(chǎn)量。所以， 燃燒前碳捕集技術是一種比較有潛力的碳捕集技術，而燃燒前碳捕集技術的關鍵是開發(fā)出 成本可控、且吸收性能較好的二氧化碳固體吸收劑。
[0005] 目前二氧化碳固體吸收劑主要集中于鈣基物質和鎂基物質的研究。鈣基物質由于 再生溫度高使得其在循環(huán)再生過程中易產(chǎn)生高溫燒結，從而使得其吸收性能隨循環(huán)過程進 行而降低。鎂基物質吸收與再生溫度均集中在300~500°C，且循環(huán)過程中吸收劑吸收性能 穩(wěn)定。現(xiàn)有研究報道，利用堿金屬鈣鎂硝酸鹽與碳酸鈉通過共沉淀法制備所得的鈣鎂復鹽 二氧化碳吸收劑具有穩(wěn)定的二氧化碳吸收能力，但制備成本相對較高。為了降低制備成本， 已有研究報道基于天然白云石，通過堿金屬硝酸鹽（NaNO 3或KNO3)的改性可制備鈣鎂復鹽 二氧化碳吸收劑，制備工藝如圖1所示。該方法制備的鈣鎂復鹽二氧化碳吸收劑在循環(huán)初 期吸收性能隨循環(huán)次數(shù)增加而增大，而后其CO 2吸收性能會穩(wěn)定在某一范圍。但該方法只針 對主要成分為CaMg(CO3)2的天然白云石樣品進行改性。而天然的白云石、石灰石礦物成分 在自然界中并沒有明確的界限，所以需要進一步開展對成分主要為CaCO 3并含有少量MgCO3 的石灰石的改性研究，制備鈣鎂復鹽二氧化碳吸收劑。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑。
[0007] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備上述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復 鹽CO2吸收劑方法。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收 劑，其成份是CaC0 3、MgCO3和堿金屬硝酸鹽，其中：Ca與Mg的摩爾比為1: 1，CaCO3和MgCO3 的混合物與堿金屬硝酸鹽的質量比為1:0. 1-0. 3 ;
[0009] 通過下述方法得到：
[0010] I)將石灰石粉碎，得到含CaCO3及MgCO3的石灰石粉末；
[0011] 2)取鎂基物質與步驟1所得的石灰石粉末混合，調整混合后的石灰石粉末中Ca與 Mg的摩爾比為1:1 ;
[0012] 3)將步驟2的產(chǎn)物溶解于堿金屬硝酸鹽水溶液中，步驟2的產(chǎn)品與堿金屬硝酸鹽 的質量比為1:0. 1-0. 3 ;
[0013] 4)將步驟3的混合液烘干、磨碎；
[0014] 5)將步驟4的產(chǎn)物在400-500°C煅燒，得到利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復 鹽 CO2 吸收劑 MgO-CaCO3。
[0015] 本發(fā)明提供的制備上述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑的方 法，其步驟如下：
[0016] 1)將石灰石粉碎，得到含CaCO3及MgCO3的石灰石粉末；
[0017] 2)取鎂基物質與步驟1所得的石灰石粉末混合，調整混合后的石灰石粉末中Ca與 Mg的摩爾比為1:1 ;
[0018] 3)將步驟2的產(chǎn)物溶解于堿金屬硝酸鹽水溶液中，步驟2的產(chǎn)品與堿金屬硝酸鹽 的質量比為1:0. 1-0. 3 ;
[0019] 4)將步驟3的混合液烘干、磨碎；
[0020] 5)將步驟4的產(chǎn)物在400-500°C煅燒，得到利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復 鹽 CO2 吸收劑 MgO-CaCO3。
[0021] 所述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其中，所述的石灰石粉末 的粒徑小于120 μ m。
[0022] 所述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其中，所述的鎂基物質為 MgC03、Mg (OH) 2、MgO中的一種或幾種；所述的堿金屬硝酸鹽為NaNO3或ΚΝ03。
[0023] 本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點：
[0024] 1)本發(fā)明制備吸收劑的原材料天然石灰石來源廣泛，本發(fā)明中鈣鎂復鹽二氧化碳 吸收劑的制備方法適用于各種不同成分的石灰石，運用上具有普適性，操作上具有可行性； 通過向不同Mg含量的石灰石中引入Mg基物質將Ca與Mg的摩爾比調整為1: 1，利用CaCO3 對MgO的促進作用，提高MgO基二氧化碳吸收劑MgO-CaCO3的吸收能力。
[0025] 2)通過浸漬法利用NaNO3或KNO3改性石灰石與鎂基物質(碳酸鎂、氧化鎂或氫氧 化鎂）的吸收劑制備方法簡單易行。弓丨入適當?shù)哪柋龋? :〇. 1-0. 3)的NaNO3或KNO3，既能 有效保證石灰石與鎂基物質的有效結合，又避免過多的硝酸鹽對鈣鎂復鹽二氧化碳吸收劑 吸收性能的影響。
[0026] 3)本發(fā)明制備的吸收劑吸收性能與現(xiàn)有研究報道的共沉淀法制備鈣鎂復鹽二氧 化碳吸收劑的吸收性能相當。
【附圖說明】
[0027] 圖1是【背景技術】中堿金屬硝酸鹽改性白云石制備鈣鎂復鹽二氧化碳吸收劑的流 程不意圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明堿金屬硝酸鹽改性石灰石和鎂基物質制備鈣鎂復鹽二氧化碳吸收 劑的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明提供的利用石灰石和鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其成份是 CaC03、MgC03和堿金屬硝酸鹽，其中：Ca與Mg的摩爾比為1: 1，CaCO3和MgCO3的混合物與堿 金屬硝酸鹽的質量比為1:0. 1-0. 3。
[0030] 本發(fā)明提供的適用性廣泛的利用石灰石及鎂基物質制備鈣鎂復鹽CO2吸收劑的制 備方法，其工藝流程如圖2所示。具體地制備步驟如下：
[0031] 1)將天然石灰石粉碎，得到主要成分為CaCO3和少量MgCO3的粉末，將其充分混合， 使得粉末樣品成分均勻，然后取樣分析以確定樣品中Ca和Mg的摩爾含量；
[0032] 2)取樣一定量的步驟1所得粉末樣品，并結合樣品中Ca和Mg摩爾含量的分析結 果取樣粉末狀鎂基物質（MgC0 3、Mg(OH)2或1%0)，并與步驟1所得粉末樣品混合，使得混合 樣品中Ca與Mg的摩爾含量達到1:1 ;
[0033] 3)取一定量的堿金屬硝酸鹽溶解于水中；
[0034] 4)按步驟2所得粉末樣品與步驟3所取的堿金屬硝酸鹽（NaNO3或KNO 3)的質量比 為1:0. 1-0. 3取樣步驟2所得粉末樣品，溶解于步驟3制備的堿金屬硝酸鹽溶液中，充分攪 拌；
[0035] 5)將步驟4的混合液在100_120°C烘干，然后磨碎；
[0036] 6)將步驟5烘干所得的粉末在400-500°C煅燒得到利用石灰石及鎂基物質制備的 鈣鎂復鹽CO 2吸收劑。
[0037] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0038] 實施例1 :
[0039] 利用堿金屬硝酸鹽NaNO3改性石灰石和鎂基物質MgCO3制備的鈣鎂復鹽CO 2吸收 劑 MgO-CaCO3。
[0040] 1)天然石灰石磨碎混勻后得到的石灰石粉末樣品成分如下：
[0041]
【主權項】
1. 一種利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其成份是CaC03、MgC03和堿 金屬硝酸鹽，其中：Ca與Mg的摩爾比為1: 1，CaCO3和MgCO3的混合物與堿金屬硝酸鹽的質 量比為 1:0. 1-0. 3 ; 通過下述方法得到： 1) 將石灰石粉碎，得到含CaCO3及MgCO3的石灰石粉末； 2) 取鎂基物質與步驟1所得的石灰石粉末混合，調整混合后的石灰石粉末中Ca與Mg 的摩爾比為1:1 ; 3) 將步驟2的產(chǎn)物溶解于堿金屬硝酸鹽水溶液中，步驟2的產(chǎn)品與堿金屬硝酸鹽的質 量比為 1:0. 1-0. 3 ; 4) 將步驟3的混合液烘干、磨碎； 5) 將步驟4的產(chǎn)物在400-500°C煅燒，得到利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2 吸收劑MgO-CaCO3。
2. 根據(jù)權利要求1所述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其中，所述 的石灰石粉末的粒徑小于120ym。
3. 根據(jù)權利要求1所述利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其中，所述 的鎂基物質為MgC03、Mg(OH) 2、MgO中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權利要求1所述-利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其中，所 述的堿金屬硝酸鹽為NaNO3或KN03。
5. 制備權利要求1所述-利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑的方法， 其步驟如下： 1) 將石灰石粉碎，得到含CaCO3及MgCO3的石灰石粉末； 2) 取鎂基物質與步驟1所得的石灰石粉末混合，調整混合后的石灰石粉末中Ca與Mg 的摩爾比為1:1 ; 3) 將步驟2的產(chǎn)物溶解于堿金屬硝酸鹽水溶液中，步驟2的產(chǎn)品與堿金屬硝酸鹽的質 量比為 1:0. 1-0. 3 ; 4) 將步驟3的混合液烘干、磨碎； 5) 將步驟4的產(chǎn)物在400-500°C煅燒，得到利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2 吸收劑MgO-CaCO3。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述的石灰石粉末的粒徑小于120ym。
7. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述的鎂基物質為MgC03、Mg(OH) 2、MgO中的一種 或幾種。
8. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述的堿金屬硝酸鹽為NaNO3或KN03。
【專利摘要】一種利用石灰石及鎂基物質制備的鈣鎂復鹽CO2吸收劑，其成份是CaCO3、MgCO3和堿金屬硝酸鹽，其中：Ca與Mg的摩爾比為1:1，CaCO3和MgCO3的混合物與堿金屬硝酸鹽的質量比為1:0.1-0.3。本發(fā)明還公開制備上述鈣鎂復鹽CO2吸收劑的方法。
【IPC分類】B01D53-62, B01D53-78
【公開號】CN104772020
【申請?zhí)枴緾N201410016274
【發(fā)明人】楊新芳, 趙麗鳳, 肖云漢
【申請人】中國科學院工程熱物理研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年1月14日