《一种钙基脱碳脱硫剂及其改性方法和应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种钙基脱碳脱硫剂及其改性方法和应用.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104190363A43申请公布日20141210CN104190363A21申请号201410419064522申请日20140822B01J20/22200601B01J20/30200601B01D53/0420060171申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市浦口区宁六路219号72发明人陆建刚曹双孙云杰高柳许正文陈敏东王让会74专利代理机构南京汇盛专利商标事务所普通合伙32238代理人张立荣54发明名称一种钙基脱碳脱硫剂及其改性方法和应用57摘要本发明涉及气固分离领域，特别是涉及烟气脱碳脱硫领域，更为具体的说是涉及一种钙基脱碳脱硫剂及其改性方法和应用，该。
2、方法有效地提高钙基吸附剂吸附容量。本发明的钙基脱碳脱硫剂改性方法，采用石灰石经煅烧后，与离子液体的质量比为12030进行混浸，焙干，成品。制备的脱碳脱硫剂能够极大地提高吸附剂的吸附量以及脱除效率，具有原料来源丰富，易购买，价格便宜，改性方法简单易行等特点,适用于烟气脱碳脱硫。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图1页10申请公布号CN104190363ACN104190363A1/1页21种钙基脱碳脱硫剂改性方法，其特征是所述制备方法的步骤，制备步骤如下1粉碎将石灰石粉碎成粉末；2煅烧将上步粉末置于马弗炉中，逐。
3、渐升温至煅烧温度，煅烧温度为7501100；在该温度下煅烧30MIN，冷却至室温备用；3混浸将醇胺型氨基磺酸离子液体加入一搅拌容器中，将上步煅烧产物慢慢加入醇胺型氨基磺酸离子液体容器中，边搅拌边加入，使煅烧产物和离子液体混匀，其中石灰石与离子液体的质量比为12030；容器升温至混浸温度6080，搅拌下混浸2030H，生成凝胶液；4焙干将上步得到的凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中于80120焙干温度下焙干1224H；5成品焙干物压片成粒，即得改性钙基吸附剂。2根据权利要求1所述的钙基脱碳脱硫剂改性方法，其特征在于所述醇胺型氨基磺酸离子液体，其结构为式中R1、R2和R3分别为H、或含羟。
4、基的烷基、或烷基基团，但三者不能同时为H或烷基基团；R和R分别为H或烷基基团，烷基含13个碳。3根据权利要求2所述的钙基脱碳脱硫剂改性方法，其特征在于所述醇胺型氨基磺酸离子液体优选取为氨基牛磺酸一乙醇胺、氨基牛磺酸二乙醇胺、氨基牛磺酸三乙醇胺、氨基牛磺酸甲基二乙醇胺、氨基丙磺酸一乙醇胺、氨基丙磺酸二乙醇胺、氨基丁磺酸一乙醇胺或甲基氨基丙磺酸一乙醇胺。4根据权利要求3所述的钙基脱碳脱硫剂改性方法，其特征在于步骤2）中煅烧过程升温速度为15/MIN。5根据权利要求3所述的钙基脱碳脱硫剂改性方法，其特征在于步骤3）中混浸过程搅拌速率90150R/MIN。6根据权利要求3所述的钙基脱碳脱硫剂改性方法，。
5、其特征在于步骤5）中焙干物压片成051MM粒状颗粒。7权利要求16任一所述方法制备的钙基脱碳脱硫剂。8权利要求7所述钙基脱碳脱硫剂的应用。权利要求书CN104190363A1/6页3一种钙基脱碳脱硫剂及其改性方法和应用技术领域0001本发明涉及气固分离领域，特别是涉及烟气的脱碳脱硫领域，更为具体的说是涉及一种钙基脱碳脱硫剂改性方法。背景技术0002燃煤电厂、冶金行业等烟气中含有CO2和SO2等酸性气体，SO2是大气主要污染物之一，是酸雨的形成源，CO2是主要温室气体，是目前引起气候变化的主因之一。随着环境保护对大气污染物排放要求的日益提高,在烟气净化过程中,如何高效合理地选用脱碳脱硫工艺,以较。
6、低投资和运行费用达到烟气脱碳脱硫的净化目的，既使烟气中SO2排放符合国家排放标准的规定，又能降低CO2排放量，是目前燃煤电厂、冶金行业等健康发展的关键问题。因此，各种高性能CO2和SO2捕集剂的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，钙基吸附剂由于其独特的性能一直是本领域研究与开发的热门课题。0003对于同一种烟气，脱碳和脱硫是分别进行的,目前已实现工业化的烟气脱碳主要是胺法即MEA洗涤法，属于湿法。烟气脱硫按脱硫剂的种类常见的方法有以CACO3石灰石为基础的钙法，以MGO为基础的镁法，以NA2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上90以上的商业化烟气脱硫采用。
7、钙法脱硫技术，钙法分为湿法、干法和半干半湿法。湿法技术是采用含有吸收剂的溶液或浆液处理烟气，该法具有脱碳脱硫反应速度快、设备简单、脱除效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。干法脱硫技术是吸收过程和产物的处理均在无水状态下进行，该法具有无废酸污水排出、设备腐蚀较轻，烟气温度无明显降低、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。另外，还有半干法脱硫技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生如水洗活性炭再生流程，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物如喷雾干燥法的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既。
8、有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。在干法化学吸收烟气中硫和碳氧化物中，吸收吸附剂的性能从根本上决定了CO2和SO2捕集操作的效率，因而对吸收吸附剂的性能有很高的要求。对于烟气进行化学吸收CO2和SO2的过程，为了强化传质过程，提高脱除效率，提高钙的利用率，降低设备的投资和运行费用，对吸收吸附装置和操作过程也提出了一定的要求。0004钙基吸附剂在工业应用具有很大优势，其可实现碳硫捕集，CO2和SO2的直接封存，具有捕集效率高，节能，原料价格低廉，吸附剂成本低，经济性高等优点。但钙基吸附剂在吸附过程中，其捕集能力会逐渐衰减。
9、，吸附剂在较高温度时引起烧结，吸附能力恶化。可见吸附剂在微观结构和属性上，如表面积、孔体积和结构以及表面积，都会对反应特性造成影响。吸附剂的初始反应活性是重要的，其捕集特性起着重要的作用。因此，为了提高吸附剂的反应活性和减少吸附剂用量，改善钙基吸附剂的微观结构是一重要途径。说明书CN104190363A2/6页4发明内容0005本发明的目的在于提供一种烟气脱除CO2和SO2钙基吸附剂，该吸附剂有效地提高钙基吸附剂吸附容量和脱除效率。0006本发明另一目的是提供的上述烟气脱除CO2和SO2钙基吸附剂的改性方法。0007本发明还一目的是提供烟气脱除CO2和SO2钙基吸附剂的应用。0008本发明的具。
10、体技术的方案如下0009一种钙基脱碳脱硫剂改性方法，所述制备方法的步骤，制备步骤如下00101粉碎将石灰石在粉碎机中粉碎成粉末；00112煅烧将上步粉末置于马弗炉中，逐渐升温至煅烧温度，煅烧温度为7501100；在该温度下煅烧30MIN，冷却至室温备用；00123混浸将醇胺型氨基磺酸离子液体加入一搅拌容器中，将上步煅烧产物慢慢加入醇胺型氨基磺酸离子液体容器中，边搅拌边加入，使煅烧产物和离子液体混匀，其中石灰石与离子液体的质量比为12030；容器升温至混浸温度6080，搅拌下混浸2030H，生成凝胶液；00134焙干将上步得到的凝胶液减压抽滤，滤液保留，可继续作为浸渍液使用，滤饼置于烘箱中，在N。
11、2气氛中于80120焙干温度下焙干1224H；00145成品焙干物压片成粒，即得改性钙基吸附剂。0015本发明进一步设计在于0016所述醇胺型氨基磺酸离子液体，其结构为00170018式中R1、R2和R3分别为H、或含羟基的烷基、或烷基基团，但三者不能同时为H或烷基基团；R和R分别为H或烷基基团，烷基含13个碳。0019所述醇胺型氨基磺酸离子液体优选取为氨基牛磺酸一乙醇胺、氨基牛磺酸二乙醇胺、氨基牛磺酸三乙醇胺、氨基牛磺酸甲基二乙醇胺、氨基丙磺酸一乙醇胺、氨基丙磺酸二乙醇胺、氨基丁磺酸一乙醇胺或甲基氨基丙磺酸一乙醇胺。0020步骤2中煅烧过程升温速度为15/MIN。0021步骤3中混浸过程搅拌。
12、速率90150R/MIN。0022步骤5中焙干物压片成051MM粒状颗粒。0023本发明还涉及上述方法制备的钙基脱碳脱硫剂。0024本发明还涉及该钙基脱碳脱硫剂的应用，能高效地脱除烟气中CO2和SO2。0025本发明相比现有技术具有如下优点0026本申请发明人在钙基吸附剂改性方面做了大量实验和研究工作，提出了一种能够同时脱除CO2和SO2钙基吸附剂的改性方法，改性后的钙基吸附剂具有更高的吸附容量和脱除效率，目前在烟气净化CO2和SO2领域未见使用和报道。0027本发明采用的浸渍液为新型功能性醇胺型氨基磺酸离子液体，是目前公认的绿色说明书CN104190363A3/6页5高效溶剂，该离子液能在多。
13、孔CAO表面形成网状结构物，加速CO2和SO2物质扩散、传递和吸附速率，起到物质载体和催化作用。经测试，改性钙基吸附剂传质速率是普通钙基吸附剂的2339倍。0028本发明提出的功能性醇胺型氨基磺酸离子液体，由于离子液体化学结构中羟基、磺酸基和氨基的作用，改性钙基吸附剂对高含水量的烟气具有忍耐性，而普通钙基吸附剂在水的作用下，表面形成糊状物，影响物质扩散、传递和吸附速率，而改性钙基吸附剂不受含水量影响，这提高了钙的利用率和延长了吸附剂使用寿命。例如，在模拟烟气中增加23H2O即水蒸汽，经测试，改性钙基吸附剂的钙利用率和使用寿命分别是普通钙基吸附剂的1420倍和23倍。0029本发明改性钙基吸附剂。
14、吸附量和脱除率均高于普通钙基吸附剂，吸附量大于06G/G，最高达到67G/G，SO2脱除率大于98，最高达到997，CO2脱除率大于85，是普通钙基吸附剂的128176倍，本方法改性的钙基吸附剂能高效地脱除烟气中CO2和SO2。附图说明0030图1为本发明钙基脱碳脱硫剂改性方法的流程。具体实施方式0031下面结合附图对本发明进一步详细描述。0032以下各实例中，天然石灰石为市购商品，主要成份CACO3质量百分含量8088。0033实施例10034本发明的制备流程如图1所示，将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将450G氨基牛磺酸一乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得。
15、到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度1000，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度60，搅拌速率150R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间20H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中80温度下焙干，焙干时间12H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0035实施例20036将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将375G氨基牛磺酸二乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升。
16、温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度1100，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度70，搅拌速率120R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间24H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中100温度下焙干，焙干时间20H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0037实施例30038将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将300G氨基牛磺酸三乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升说明书CN104190363A4。
17、/6页6温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度900，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度80，搅拌速率110R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间26H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中120温度下焙干，焙干时间24H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0039实施例40040将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将420G氨基牛磺酸甲基二乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/M。
18、IN，温度达到煅烧温度750，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度80，搅拌速率90R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间28H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中90温度下焙干，焙干时间16H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0041实施例50042将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将390G氨基丙磺酸一乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度800，煅烧时间。
19、为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度70，搅拌速率100R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间30H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中110温度下焙干，焙干时间18H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0043实施例60044将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将330G氨基丙磺酸二乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度850，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产。
20、物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器中，容器升温至混浸温度75，搅拌速率100R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间26H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中110温度下焙干，焙干时间20H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0045实施例70046将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将360G氨基丁磺酸一乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度1100，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子液体容器。
21、中，容器升温至混浸温度80，搅拌速率95R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间24H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中100温度下焙干，焙干时间20H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0047实施例80048将150天然石灰石在粉碎机中粉碎成约80目粉末，粉末下步待用。将300G甲基说明书CN104190363A5/6页7氨基丙磺酸一乙醇胺离子液体加入搅拌容器中待用。将得到的粉末石灰石置于马弗炉中，逐渐升温，升温速度为15/MIN，温度达到煅烧温度950，煅烧时间为30MIN，冷却至室温，将煅烧产物慢慢地边搅拌边加入离子。
22、液体容器中，容器升温至混浸温度80，搅拌速率90R/MIN，使煅烧产物和离子液体混匀，混浸时间24H，生成凝胶液。将凝胶液减压抽滤，滤饼置于烘箱中，在N2气氛中120温度下焙干，焙干时间20H。将焙干产物在机械压片机上压片成051MM粒状颗粒，颗粒为成品钙基吸附剂。0049测试实例一0050取实施例18制备的成品钙基吸附剂分别进行如下测试取60G成品钙基吸附剂装入固定床反应器，通入模拟烟气进行性能评价。固定床反应器工艺条件为烟气压力012MPA，流量200ML/MIN，组成12CO2、01SO2、3O2、其余为N2，吸附温度80。测定吸附量和脱除率。0051同样取60G未进行改性的普通钙基吸附。
23、剂天然石灰石煅烧产物装入固定床反应器，通入模拟烟气进行性能评价。固定床反应器工艺条件为烟气压力012MPA，流量200ML/MIN，组成12CO2、01SO2、3O2、其余为N2，吸附温度80。测定吸附量和脱除率。测定的吸附量和脱除率作为对比数据。0052改性钙基吸附剂的性能与普通钙基吸附剂进行了比较，评价结果见表1所示。0053表1改性钙基吸附剂性能评价结果00540055说明书CN104190363A6/6页80056结果表明改性钙基吸附剂吸附量和脱除率均高于普通钙基吸附剂，吸附量大于06G/G，最高达到67G/G，SO2脱除率大于98，最高达到997，CO2脱除率大于85，是普通钙基吸附剂的128176倍，本方法改性的钙基吸附剂能高效地脱除烟气中CO2和SO2。说明书CN104190363A1/1页9图1说明书附图CN104190363A。