專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO₂吸附劑的制備方法、產(chǎn)品及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料制造和環(huán)保、化工過(guò)程脫除ニ氧化碳領(lǐng)域，具體涉及ー種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法、產(chǎn)品及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
CO2在大氣中的含量由エ業(yè)革命前的280ppm上升到了現(xiàn)在的400ppm左右，它是引起全球氣候變暖的主要原因。CO2排放的主要來(lái)源是化石燃料的燃燒過(guò)程，目前減少CO2排放量的手段是對(duì)化石燃料燃燒后產(chǎn)生的CO2進(jìn)行捕集、儲(chǔ)存和利用，從而達(dá)到有效減排的目
的?，F(xiàn)今商業(yè)化較為成熟的CO2捕集方法是濕法捕集，以胺溶液作為吸收液吸收煙道氣中的CO2，但是該方法也有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)，首先由于要對(duì)吸收液進(jìn)行再生處理，増加了能耗，降低了整個(gè)體系的能量利用總效率；其次，為了減少煙道氣中雜質(zhì)對(duì)吸收液的污染，需要對(duì)煙道氣進(jìn)行脫除硫和氮的氧化物的預(yù)處理；此外，還有設(shè)備腐蝕等問(wèn)題。更重要的是采用濕法捕集會(huì)向環(huán)境排放受污染的廢水，引起更多的污染。近些年來(lái)，一種新的CO2捕集技術(shù)-干法捕集受到越來(lái)越多的關(guān)注，與濕法捕集不同，干法捕集采用固體吸附劑對(duì)煙道氣中的CO2進(jìn)行吸附，主要原理是利用吸附劑內(nèi)的活性成分在吸附反應(yīng)器吸附煙道氣中的CO2生成碳酸鹽，降低煙道氣中的CO2濃度，隨后，吸附劑被輸送到煅燒反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行再生，實(shí)現(xiàn)吸附劑的循環(huán)使用。干法捕集技術(shù)具有原料便宜，可再生，設(shè)計(jì)靈活，環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。CO2干法捕集エ藝采用的循環(huán)流化床體系目前已經(jīng)有一定的研究，循環(huán)流化床技術(shù)被廣泛用于煉油的催化裂化(FCC, fluid catalytic cracking)和流化床燃燒反應(yīng)器(CFBC, circulating fluidized bed combustion)。因此將循環(huán)流化床反應(yīng)器用于 CO2 捕集上不存在技術(shù)難點(diǎn)，而相比在這個(gè)體系下，吸附劑的物理性質(zhì)如磨損率和化學(xué)性能如吸附容量的穩(wěn)定性仍是世界范圍內(nèi)首要解決的難題。因?yàn)檫@些性能關(guān)系到干法脫碳的成本問(wèn)題。以氧化鈣為活性組分的天然石灰石和白云石等被認(rèn)為是有較大發(fā)展?jié)摜母煞ú都絼?，但存在兩個(gè)較大的缺陷吸附容量易衰減和吸附劑易磨損。Dennis 等人(Lu et al. , Fuel Process. Technol. 2008,12 of 89,1386-1395)采用石灰石在中試規(guī)模的流化床反應(yīng)器吸附CO2，在實(shí)際操作中，吸附器的溫度控制在580-7200C，再生器內(nèi)的溫度控制在850-950°C，CO2體積含量在15-16%，在15次循環(huán)后，比表面積下降了 31. 9%，在25次循環(huán)后，吸附效率下降了 26. 8%，物料磨損了 62%。Symonds 等人(Symonds et al. , Chem. Eng. Sci. 2009,15of 64,3536-3543)米用石灰石在流化床上吸附CO2，吸附溫度為550°C，氣氛為8% CO2AlVo H2O的空氣；再生溫度為860°C ;在三次循環(huán)后，吸附效率95%以上的時(shí)間下降了 80%。清華大學(xué)的李振山等人(Fanget al. , Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 24of48,11140-11147)利用白云石作為吸附劑在雙鼓泡床上吸附CO2，吸附溫度為600°C，C0213. 4%的空氣)；再生溫度為900°C，在250min內(nèi)，吸附劑損失了 11. 5%，煅燒室的吸附劑平均粒徑下降了 68%。Alonso 等人(Alonso et al. , Int. J. Greech. Gas Control. 2010,2of 4,167-173)采用了吸附器和再生器都為快速流態(tài)床的系統(tǒng)。吸附器的操作溫度為600-700°C，以空氣和CO2混合氣為輸送氣，再生器的溫度為800-900°C，流化氣為空氣。CO2的吸附效率都保持在70%以上，但并沒(méi)有說(shuō)明吸附氣中的CO2濃度，根據(jù)其他學(xué)者的研究結(jié)果可以推斷其CO2的 處理量應(yīng)處于一個(gè)較低的水平。Gonzcilez 等人(Gonzcilez et al. ,Fuel 2010,10of89, 2918-2924)米用了 同樣的裝置和操作條件，研究?jī)煞N不同粒徑的石灰石顆粒的磨損率循環(huán)40-100個(gè)小時(shí)后，平均粒徑下降了 38% -50%。天然石灰石吸附劑的吸附容量低、吸附速率慢，因此以天然石灰石吸附劑為循環(huán)物料來(lái)設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)，吸附反應(yīng)器一般采用移動(dòng)床或鼓泡床等氣劑比較小的流化床形式來(lái)保證CO2的脫除效果，但增加了處理單位體積煙道氣的物料成本和能量成本。而采用快速流化床作為吸附反應(yīng)器，雖然可以增大氣劑比，但由于吸附劑顆粒磨損性能差，為了保證必需的CO2捕集效果，需要不停地補(bǔ)充新鮮的吸附劑，需要更多的原料費(fèi)用，造成了 CO2處理成本的上升，這是目前無(wú)法エ業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵之一。目前報(bào)道的用于循環(huán)流化床的氧化鈣基ニ氧化碳吸附還沒(méi)有解決吸附劑的吸附容量的穩(wěn)定性和易磨損的問(wèn)題。針對(duì)CaO基CO2吸附劑易衰減和易磨損的缺點(diǎn)，本發(fā)明人在前期研究中(Su F. Wu,Ind. Eng. Chem. Res, 2008,47,180-184)采用納米碳酸鈣為氧化鈣基吸附劑的前驅(qū)體，制備納米CaOAl2O3吸附劑，發(fā)現(xiàn)納米CaOAl2O3吸附劑具有CO2吸附率高、分解溫度低、吸附速率快等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明人在公開(kāi)號(hào)為CN101306309A和公開(kāi)號(hào)為CN101537339A的中國(guó)專(zhuān)利中分別公開(kāi)了采用ニ氧化硅沉淀和表面包覆CaTiO3的方法對(duì)納米鈣基吸附劑進(jìn)行改性，在TGA測(cè)試下，吸附容量和吸附穩(wěn)定性得到顯著提高，但是兩者尚未提出將改性過(guò)的吸附劑做成微球顆粒，吸附劑的強(qiáng)度和磨損性遠(yuǎn)達(dá)不到流化床體系的要求。本發(fā)明人在公開(kāi)號(hào)為CN101961638A的中國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了ー種制備耐磨納米氧化鈣基CO2吸附劑的方法，將CaCO3顆粒在水中超聲波分散，加入鋁溶膠，攪拌至均勻漿料，通過(guò)噴霧造粒得到粒徑為20-250 μ m的微球顆粒，再通過(guò)煅燒得到球形耐磨的納米氧化鈣基吸附劑。由于在煅燒過(guò)程中形成了鋁酸鈣，使氧化鈣的耐磨性得到提高，但是該吸附劑沒(méi)有解決吸附容量低的問(wèn)題，吸附容量小于2mol/kg。唐琪在碩士學(xué)位論文(浙江大學(xué)，2011)中提到在復(fù)合催化劑制備中采用碳酸鋁銨、聚こニ醇、十六烷基三甲基溴化銨以及活性碳作為擴(kuò)孔劑，但是沒(méi)有在CaO基ニ氧化碳吸附劑制備過(guò)程中使用。其他有關(guān)納米氧化鈣基ニ氧化碳吸附劑用于循環(huán)流化床技術(shù)捕集ニ氧化碳的研究未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，簡(jiǎn)單易行，制備的吸附劑耐磨損、吸附速率快、吸附容量高。一種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，包括把納米CaCO3分散于水中形成懸浮液，將懸浮液、添加劑與鋁溶膠攪拌混合至均勻，經(jīng)噴霧造粒得到粒徑為20 200微米的微球顆粒，再經(jīng)煅燒后得到微球納米CaO基CO2吸附劑。所述的添加劑為碳酸鋁銨、聚こニ醇或納米碳，加入添加劑可以制備出具有一定孔徑結(jié)構(gòu)和比表面積的微球納米CaO基CO2吸附劑，增強(qiáng)吸附劑與ニ氧化碳反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)、傳熱效果， 提高耐磨性、吸附容量和穩(wěn)定性。所述的鋁溶膠是由鋁鹽和醇溶液水解而成的エ業(yè)商品，其成分為含Al2O3的膠體溶液。常用的鋁溶膠中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 20%。所述的納米CaCO3中的Ca與鋁溶膠中的Al的摩爾比為O. I 50 1，以提高微球納米CaO基CO2吸附劑的耐磨性能。所述的添加劑與納米CaCO3的質(zhì)量比為O. 005 O. 2 1，以增強(qiáng)微球納米CaO基CO2吸附劑的傳質(zhì)、傳熱效果，提高吸附容量和穩(wěn)定性。所述的煅燒為在750 1000°C下煅燒I 8h，經(jīng)煅燒后納米CaCO3分解成納米CaO制得微球納米CaO基CO2吸附劑。本發(fā)明還提供了采用上述制備方法制備得到的微球納米CaO基CO2吸附劑。進(jìn)ー步地，本發(fā)明還提供了將上述微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，包括以下步驟(I)將微球納米CaO基CO2吸附劑裝入循環(huán)流化床反應(yīng)器中，向反應(yīng)器中通入含有CO2的流化氣，進(jìn)行吸附反應(yīng)；(2)反應(yīng)器中吸附CO2后的吸附劑和CO2被吸附后的流化氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，分離后的固體進(jìn)入再生器，分離后的氣體外排；(3)再生器底部通入N2XO2或再生器產(chǎn)生的尾氣作為松動(dòng)氣，進(jìn)行吸附劑的再生。所述的流化氣為含有CO2的煙道氣；所述的流化氣在吸附反應(yīng)器內(nèi)的氣速為吸附劑微球起始流化速度的I 1000倍；所述的含有CO2的煙道氣中CO2的體積濃度為8% 20%，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需根據(jù)反應(yīng)器的空間大小及含有CO2的煙道氣的處理量等合理選擇微球納米CaO基CO2吸附劑的用量。吸附溫度不同會(huì)影響吸附的速率、吸附效果，為提高ニ氧化碳的處理能力，需選擇合適的吸附溫度，所述的步驟(I)的吸附反應(yīng)的溫度為550 650°C。所述的松動(dòng)氣為再生器產(chǎn)生的尾氣，所述的尾氣為以任意比例混合的N2和CO2的混合氣體；所述的松動(dòng)氣的氣速為吸附劑微球顆粒起始流化速度的I 20倍，以保持吸附劑顆粒在反應(yīng)器中處于流化狀態(tài)。吸附CO2后的吸附劑需要進(jìn)行熱分解再生以再次進(jìn)行吸附反應(yīng)，所述的步驟(4)的再生的溫度為750 950°C。本發(fā)明的原理為納米CaO基CO2吸附劑中的CaO與CO2反應(yīng)生成CaCO3 Ca0(s)+CO2 — CaC03(s) (I)反應(yīng)生成的CaCO3通過(guò)加熱分解再生，反應(yīng)式如下CaC03(S) — Ca0(s)+CO2 (2)本發(fā)明再生后的吸附劑再次按照步驟(I) (4)進(jìn)行吸附-再生循環(huán)；旋風(fēng)分離后得到的氣體中90%以上的CO2已經(jīng)被脫除，CO2濃度保持在I %以下，可直接排放至大氣；微球納米CaO基CO2吸附劑中的CaCO3再生后產(chǎn)生的尾氣中CO2濃度在50%以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行，制備出粒徑為20 200微米的微球納米CaO基CO2吸附劑，其比表面積可達(dá)到10m2/g以上，吸附劑顆粒內(nèi)細(xì)孔和大孔數(shù)都得到増加，平均孔徑在8 20納米。本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑具有優(yōu)良的磨損性能，按照ASTM D5757標(biāo)準(zhǔn)(btanaard test method for determination οι attrition and abrasion of powaercatalysts by air jets,ASTM,US)測(cè)試的吸附劑顆粒的磨損率在5%以下。本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑具有優(yōu)良的吸附性能，在TGA測(cè)試中，50次吸附-脫附循環(huán)后，其吸附 容量仍保持在3mol/kg吸附劑以上。本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑，具有優(yōu)良的傳質(zhì)、傳熱性能，應(yīng)用在循環(huán)流化床脫碳エ藝中，與天然氧化鈣基吸附劑相比，所需的再生溫度和吸附反應(yīng)溫度降低了 50 100°C，降低了脫除CO2的能量成本。本發(fā)明微球納米CaO基Q2吸附劑，相比于天然基吸附劑，具有更大的吸附容量和更快的吸附速度，保證了吸附劑在循環(huán)流化床CO2捕集エ藝中可采用快速流化床脫碳，達(dá)到提高反應(yīng)器處理量的目的；具有更好的磨損性能，大大降低了脫除CO2的物料成本。本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑制備エ藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，可以連續(xù)穩(wěn)定操作，傳質(zhì)、傳熱效率高。


圖I為本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法的流程圖。圖2為本發(fā)明對(duì)比例I和實(shí)施例I制備的不同比表面積的微球納米CaO基CO2吸附劑nsorb-Ι和sorb-2的吸附速率曲線圖。圖3為本發(fā)明對(duì)比例I和實(shí)施例I制備的不同比表面積的微球納米CaO基CO2吸附劑nsorb-Ι和sorb-2的循環(huán)吸附容量圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例4制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb_5在固定床測(cè)試中第四十次循環(huán)吸附的CO2吸附效率及出ロ CO2濃度圖，具體條件如下吸附劑質(zhì)量5g，C02濃度為20%，吸附溫度600°C，再生溫度800°C。圖5為本發(fā)明微球納米CaO基CO2吸附劑捕集CO2的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。對(duì)比例I把納米CaCO3IOg分散在80ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入10. 2g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鋁溶膠，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為5微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在800°C下煅燒lh，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，nsorb-1。實(shí)施例I微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaCO3IOg分散在50ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入51g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鋁溶膠和I. 5g碳酸鋁銨，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為20微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在880°C下煅燒lh，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-2。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為4. 0%。
實(shí)施例2微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaC0320g分散在160ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入8. 16g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鋁溶膠和4g聚こニ醇，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為200微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在1000°C下煅燒4h，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-3。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為3. 3%。實(shí)施例3微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaC0320g分散在IOOml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入20. 4g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鋁溶膠和O. Ig聚こニ醇2000，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為60微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在850°C下煅燒2h，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-4。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為5. 0%。實(shí)施例4微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaC0315g分散在150ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入38. 25g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鋁溶膠和3g碳酸鋁銨，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為80微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在900°C下煅燒2h，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-5。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為4. 8%。實(shí)施例5微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaCO3IOg分散在60ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入15. 7g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鋁溶膠和I. 5g粒徑為100納米的炭粉，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為80微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在850°C下煅燒2h，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-6。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為3. 7%。實(shí)施例6微球納米CaO基CO2吸附劑的制備把納米CaCO3IOg分散在70ml蒸餾水中，形成分散均勻的懸濁液，向納米CaCO3懸浮液中加入8. 5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的鋁溶膠和2g粒徑為100的炭粉，充分混合，形成均勻的漿料。漿料經(jīng)噴霧造粒，得到顆粒粒徑為60微米的固體吸附劑顆粒。將吸附劑顆粒在900°C下煅燒2h，得到微球納米CaO基CO2吸附劑，sorb-7。本實(shí)施例制備的微球納米CaO基CO2吸附劑顆粒磨損率為3. I %。應(yīng)用例循環(huán)流化床脫碳エ藝微球納米CaO基CO2吸附劑捕集CO2的エ藝，如圖5所示，新鮮微球納米CaO基CO2吸附劑經(jīng)輸送裝置進(jìn)入循環(huán)流化床的反應(yīng)器內(nèi)，同吋，向吸附反應(yīng)器通入含有CO2的煙道氣，CO2與吸附劑微球接觸后被迅速吸附，離開(kāi)吸附反應(yīng)器的氣固混合物進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，分離后的氣體直接排放大氣，分離后的吸附劑固體被輸送至再生器內(nèi)，再生器的尾氣作為松動(dòng)氣通入再生器中，進(jìn)行吸附劑再生反應(yīng)，再生后的吸附劑進(jìn)入下一次吸附-再生循環(huán)。應(yīng)用例I采用循環(huán)流化床脫碳エ藝捕集煙道氣中的CO2，使用的吸附劑為本發(fā)明實(shí)施例I制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb-2，平均粒徑為20微米，吸附反應(yīng)條件為再生溫度800°C，松動(dòng)氣速為吸附劑微球起始流化速度的30倍，進(jìn)入吸附反應(yīng)器的氣劑比為O. 083L/g，其中CO2濃度15vol%，吸附溫度600°C，出口氣體中CO2含量為O. 3vol%, CO2吸附效率98. 3%。應(yīng)用例2采用循環(huán)流化床脫碳エ藝捕集煙道氣中的CO2，使用的吸附劑為本發(fā)明實(shí)施例I制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb-2，平均粒徑為20微米，吸附反應(yīng)條件為再生溫度780°C，松動(dòng)氣速為吸附劑微球起始流化速度的40倍，進(jìn)入吸附反應(yīng)器的氣劑比為O. 08L/ g，其中CO2濃度15vol %，吸附溫度550°C，出口氣體中CO2含量O. 5vol %，CO2吸附效率97. 18%。應(yīng)用例3采用循環(huán)流化床脫碳エ藝捕集煙道氣中的CO2，使用的吸附劑為本發(fā)明實(shí)施例2制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb-3，平均粒徑為200微米，吸附反應(yīng)條件再生溫度800°C，松動(dòng)氣速為吸附劑微球起始流化速度的60倍，進(jìn)入吸附反應(yīng)器的氣劑比為O. 05L/g，其中CO2濃度20vol%，吸附溫度550°C，出口氣體中CO2含量O，CO2吸附效率100%。應(yīng)用例4采用循環(huán)流化床脫碳エ藝捕集煙道氣中的CO2，使用的吸附劑為本發(fā)明實(shí)施例5制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb-6，平均粒徑為80微米，吸附反應(yīng)條件再生溫度850°C，松動(dòng)氣速為吸附劑微球起始流化速度的40倍，進(jìn)入吸附反應(yīng)器的氣劑比為O. 06L/g，其中CO2濃度8vol %，吸附溫度650°C，出口氣體中CO2含量在Ovol %，CO2吸附效率100%。應(yīng)用例5采用循環(huán)流化床脫碳エ藝捕集煙道氣中的CO2，使用的吸附劑為本發(fā)明實(shí)施例4制備的微球納米CaO基CO2吸附劑sorb-5，平均粒徑為80微米；吸附反應(yīng)條件再生溫度750°C，松動(dòng)氣速為吸附劑微球起始流化速度的40倍，進(jìn)入吸附反應(yīng)器的氣劑比為O. 075L/g，其中CO2濃度20vol %，吸附溫度600°C，提升管中吸附劑的停留量2kg，出ロ氣體中CO2含量在Ivol %, CO2吸附效率90%。
權(quán)利要求
1.一種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，其特征在于，包括把納米CaCO3分散于水中形成懸浮液，將懸浮液、添加劑與鋁溶膠攪拌混合至均勻，經(jīng)噴霧造粒得到粒徑為20 200微米的微球顆粒，再經(jīng)煅燒后得到微球納米CaO基CO2吸附劑。
2.如權(quán)利要求I所述的用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的添加劑為碳酸鋁銨、聚こニ醇或納米碳。
3.如權(quán)利要求I所述的用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的納米CaCO3中的Ca與鋁溶膠中的Al的摩爾比為O. I 50 1，所述的添加劑與納米CaCO3的質(zhì)量比為O. 005 O. 2 I。
4.如權(quán)利要求I所述的用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的煅燒為在750 1000°C下煅燒I 8h。
5.—種如權(quán)利要求I 4任一權(quán)利要求所述的制備方法制備的微球納米CaO基CO2吸附劑。
6.一種如權(quán)利要求5所述的微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，其特征在于，包括 (1)將微球納米CaO基CO2吸附劑裝入循環(huán)流化床反應(yīng)器中，向反應(yīng)器中通入含有CO2的流化氣，進(jìn)行吸附反應(yīng)； (2)反應(yīng)器中吸附CO2后的吸附劑和CO2被吸附后的流化氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，分離后的固體進(jìn)入再生器，分離后的氣體外排； (3)再生器底部通入N2、CO2或再生器產(chǎn)生的尾氣作為松動(dòng)氣，進(jìn)行吸附劑的再生。
7.如權(quán)利要求6所述的微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，其特征在于，所述的流化氣為含有CO2的煙道氣，所述的流化氣的氣速為吸附劑微球起始流化速度的I 1000倍，所述的含有CO2的煙道氣中CO2的體積濃度為8% 20%。
8.如權(quán)利要求6所述的微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，其特征在于，所述的步驟(I)的吸附反應(yīng)的溫度為550 650°C。
9.如權(quán)利要求6所述的微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，其特征在于，所述的松動(dòng)氣為再生器產(chǎn)生的尾氣，所述的尾氣為CO2和N2的混合氣體；所述的松動(dòng)氣的氣速為吸附劑微球顆粒起始流化速度的I 20倍。
10.如權(quán)利要求6所述的微球納米CaO基CO2吸附劑應(yīng)用于循環(huán)流化床中捕集CO2的方法，其特征在于，所述的步驟(4)的再生的溫度為750 950°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于循環(huán)流化床的微球納米CaO基CO2吸附劑的制備方法，把納米CaCO3分散于水中形成懸浮液，將懸浮液、添加劑與鋁溶膠攪拌混合至均勻，經(jīng)噴霧造粒得到粒徑為20～200微米的微球顆粒，再經(jīng)煅燒后得到微球納米CaO基CO2吸附劑。本發(fā)明還公開(kāi)了采用上述制備方法得到的微球納米CaO基CO2吸附劑及微球納米CaO基CO2吸附劑捕集CO2的方法。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行，制備的吸附劑具有更快的吸附速度和更大的吸附容量，吸附性能好、耐磨性?xún)?yōu)，可在循環(huán)流化床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)脫碳-再生的循環(huán)脫碳過(guò)程，大大提高處理二氧化碳的能力和效率，降低了脫除CO2的成本。
文檔編號(hào)B01D53/12GK102671618SQ20121013347
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者史余耀, 吳嶸, 吳素芳, 王樟茂, 王燕, 薛孝寵 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)