[发明专利]低成本耐磨损碳酸钾基CO2吸收剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料合成及制造领域，尤其是涉及一种低成本耐磨损碳酸钾基CO₂吸收剂的制备方法。该方法和所得到的吸收剂在燃烧后脱除CO₂过程中存在特别的用途。

背景技术

人类活动排放的大量CO₂，被认为是引起全球变暖的主要因素。据研究，大气中的CO₂浓度已由工业革命前的280 ppm增至2012年的390 ppm，并且正以更快的速度升高。为防止气候问题的进一步恶化，必须严格控制CO₂的排放。化石燃料的利用，特别是其在电力生产过程中的燃烧是CO₂工业排放最主要的贡献者，因此研究适用于电厂的新型高效的CO₂减排技术对于缓解全球变暖具有重要意义。

目前，从化石燃料发电厂分离CO₂的技术路线主要有：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧。三种技术路线各有优缺点，其中燃烧后捕集因其对现有电厂改造的良好适应性，而被认为是极具技术和经济发展潜力的方案。利用碱金属碳酸盐，尤其是碳酸钾作为吸收剂是最为可行的一种燃烧后捕集CO₂技术途径。其工作原理为：在60-80 ℃工作温度，且存在水蒸气的条件下，碳酸钾、水蒸气和CO₂发生反应，生产碳酸氢钾，从而将CO₂从其它烟气成分中分离出来；在另一个反应器中，工作温度为100-200 ℃时，碳酸氢钾发生分解，生成CO₂和水蒸气两种气体。水蒸气可以通过冷凝的方式进行分离，从而实现CO₂的捕集。上述碳酸化和再生过程循环运行时，便可以实现烟气中CO₂的连续捕集。

目前，存在少量利用碱金属碳酸盐基吸收剂捕集CO₂的研究。陈晓平等，在名为“高活性钾基吸收剂干法脱除烟气中CO₂的装置及方法”的专利中，公开了一套主要由两个循环流化床反应器及埋管式换热器等构成的装置；刁永发等，在名为“一种基于CO₂循环载气的脱除燃煤烟气中CO₂的方法及装置”的专利中，公开了一种采用双流化床及储气罐来分离烟气中CO₂的方法，以上方法及装置均可应用于碳酸钾基吸收剂捕集CO₂技术。韩国电力公社，在名为“高强度干式再生用CO₂吸附剂”的专利中，公开了一种由活性组分、载体、及无机粘结剂三种成分组成的高强度吸附剂。虽然吸附剂以颗粒形式存在，且有较好的机械强度，但制备吸附剂时需要至少3种以上的固体原材料。陈晓平等，在名为“一种二氧化碳固体吸收剂”及“一种二氧化碳固体吸收剂的改性的方法”的专利中，公开了一种利用碳酸钾为活性成分，氧化铝为载体，三氧化二砷、五氧化二钒和氨基乙酸中的一种或几种作为催化剂，采用沉淀法制备二氧化碳吸收剂的方法。尽管制备的吸收剂具有较高的CO₂吸收率，采用的部分原料成本较高，且未涉及规则形状颗粒的制造和耐磨性能，无法直接应用于工业过程。

发明内容

本发明提出一种低成本耐磨损碳酸钾基CO₂吸收剂的制备方法，以解决现有技术中存在的添加剂成本高、且功能单一，碳酸钾基CO₂吸收剂粉末无法造粒的问题，使其具有可观的CO₂循环吸收能力，及较好的机械强度和耐磨损性能，以满足工业使用的要求。

本发明提供的低成本耐磨损碳酸钾基CO₂吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

（a）取一种碳酸钾前驱材料和一种添加剂与溶剂混合，得到含有碳酸钾前驱材料和添加剂的混合液；

（b）采用搅拌器或超声波振荡的方法对混合液进行搅拌或振荡，使碳酸钾前驱材料与添加剂混合均匀；

（c）采用干燥炉或喷雾干燥机对经步骤（b）处理后的混合液进行干燥，得到固体物后将其研磨成粉末；

（d）将步骤（c）制得的粉末与溶剂混合成浆料，通过挤出或造粒方法进行制粒，得到粒径为0.1-20 mm的颗粒；

（e）对步骤（d）制得的颗粒进行煅烧，得到可在低温下循环捕集CO₂的碳酸钾基吸收剂颗粒。