[发明专利]氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用

说明书

本发明公开了一种氧化物‑分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用，氧化物‑分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：将可溶性金属盐溶于水中，再加入HZSM‑5分子筛的粉末，得到混合液A；对混合液A进行超声处理0.5h以上得到混合液B；加入碱性物质提高混合液B的pH值，使金属盐沉淀，然后陈化得到混合液C；对混合液C进行固液分离，干燥和煅烧后得到氧化物‑分子筛催化剂。与现有技术相比，本发明的催化剂制备过程工艺简便，原料便宜易得；催化解吸性能优于传统的分子筛催化剂、单一的金属氧化物及其物理混合后的催化剂；催化剂易于分离，稳定性好可重复循环使用；对胺溶液的二氧化碳吸收性能影响小。

技术领域

本发明涉及氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用，特别涉及在富二氧化碳的有机胺溶液中催化二氧化碳解吸中的应用。

背景技术

化石能源的大量使用，产生大量的二氧化碳(CO₂)导致全球气候变暖、加剧了温室效应。现有的二氧化碳捕获方法中以有机胺溶液为捕获溶剂的化学吸收法因其吸收速率快、吸收容量大及溶剂可循环使用等优势而受到广泛的关注和研究，是目前应用最广泛的CO₂捕集方法。但是阻碍该方法商业化应用的最大瓶颈是，利用传统的热解吸方法去再生富CO₂胺溶液时，需要消耗大量的能耗，该过程约占CO₂捕获总成本的60％以上(Liang etal.Chinese Journal of Chemical Engineering 24.2(2016):278-288)，进而导致胺法捕获碳成本较高。

针对富CO₂胺溶液再生能耗高的问题，Idem、梁志武等人提出向其中添加固体酸催化剂的方法来降低富碳胺溶剂再生能耗。梁志武等研究表明在105℃下，向5M MEA中加入H-ZSM-5，γ-Al2O3，及γ-Al₂O₃和HZSM-5的物理混合物可分别降低其再生能耗18.6％，22.1％和23.7％(Liang et al.AIChE Journal.62(2016):753-65)。但现有的催化剂还不足以降低其再生能耗至较为理想的水平，为进一步减低富CO₂胺溶液再生能耗，进而降低CO₂捕获成本，提高胺法捕获CO₂的实用性。开发设计新型高效的固体催化剂应用于富CO₂胺溶液再生过程，具有重大的实际意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是，通过合成新型的催化剂，进一步降低富CO₂胺溶液的再生能耗，从而降低有机胺法捕获CO₂的成本。

本发明的技术方案是，提供一种氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用，所述氧化物-分子筛催化剂由氧化物和HZSM-5分子筛组成，所述氧化物为两性金属氧化物；

所述氧化物-分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将可溶性金属盐溶于水中，再加入酸性分子筛的粉末，得到混合液A；

(2)对混合液A进行超声处理得到混合液B；

(3)加入碱性物质提高混合液B的pH值，使金属盐水解沉淀，然后陈化得到混合液C；

(4)对混合液C进行固液分离，用水对分离后的固体洗涤，然后干燥和煅烧后得到氧化物-分子筛催化剂。

优选地，步骤(1)中，可溶性金属盐与HZSM-5分子筛的质量比为1:2-3:1。

优选地，步骤(1)中，可溶性金属盐与HZSM-5分子筛的质量比为2:1-3:1。