[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明公开了一种用于CO₂捕集的钙基吸收剂、制备方法及应用，该钙基吸收剂中CaO的质量分数为70％～90％；制备方法为：将可溶性钙盐溶于去离子水得到前驱体溶液，将前驱体溶液依次经过冷冻、真空干燥和研磨过程，制得前驱体粉末；在850℃～950℃下充分煅烧前驱体粉末获得CaO粉末，将该CaO粉末与SiO₂粉末充分混合后在600℃～950℃下充分煅烧后即得钙基吸收剂；本发明采用了基于湿式化学合成法的冷冻干燥法，操作简单易行，合成的吸收剂孔隙发达，利于气体分子的扩散；多晶态“动态”稳定剂SiO₂的引入实现了吸收剂孔结构的“自激活”，提高了抗烧结性能。总的来说，本发明中的钙基吸收剂吸收容量大，循环稳定性高，特别适合捕集温室气体CO₂。

技术领域

本发明属于洁净煤燃烧碳捕集技术领域，具体涉及一种用于CO₂捕集的钙基吸收剂、制备方法及应用。

背景技术

全球变暖给各个国家的碳减排带来了严峻的挑战。碳捕集与封存技术(CarbonCapture and Storage,CCS)是一系列可以有效降低大气中CO₂的技术的总称，因此近年来得到了日益增多的关注。在碳捕集与封存技术中，碳捕集的成本可以占到50％～80％[1]。因此，碳捕集的成本是该类技术工业推广的一个重要制约因素。

目前，最经典的电厂烟气捕碳方法是胺类物质吸收(典型的是一乙醇胺，monoethanolamine，MEA)。该类技术市场成熟度高，但其存在难以克服的缺点，例如溶剂对设备的腐蚀性大，捕碳成本较高，能量损失大[2]。

为了克服上述方法的不足，近年来越来越多的研究者开始研究钙基循环(CalciumLooping)捕集CO₂。该方法的基本原理是采用可逆反应来实现CO₂的吸收与释放，其主要优点是天然石灰石广泛存在，因此捕碳成本相对较低。但此项技术面临着一个重大技术难题，即天然石灰石在经过数个循环后会发生明显的烧结现象，内部孔结构崩塌，孔容与比表面积下降明显，气体分子扩散受阻，导致吸收容量出现十分显著的下降，从而阻碍了捕碳成本的进一步降低。

目前学术界对于该问题的解决方法主要有：对钙基吸收剂进行预处理，包括热处理，高温水蒸气处理等；采用高级的合成方法，优化钙基吸收剂的结构和形貌；在钙基吸收剂中引入高熔点的惰性稳定剂，常见的包括Al₂O₃，MgO，ZrO₂，TiO₂，Y₂O₃等。

参考文献：

[1]R.Steeneveldt,B.Berger,T.Torp.CO₂ capture and storage:closing theknowing‐doing gap.Chem Eng Res Des.84(2006)739‐63.

[2]M.E.Boot‐Handford,J.C.Abanades,E.J.Anthony,M.J.Blunt,S. Brandani,N.Mac Dowell,et al.Carbon capture and storage update. Energy Environ Sci.7(2014)130‐89.

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于CO₂捕集的钙基吸收剂、制备方法及应用，本发明一方面，通过采用高级合成方法-冷冻干燥法，优化吸收剂的结构，改善其表面形貌，可缓解烧结的发生；另一方面，引入SiO₂并将其分散到CaO晶粒间作为稳定剂，可有效降低烧结现象的影响。这两种措施的结合，保证了本发明中的钙基吸收剂的高吸收容量和高循环稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：