沸石作载体的高强度干式再生用 CO2 吸附剂及其制备 【技术领域】
本发明属于 CO2 干式吸附剂及其制备领域， 特别是涉及一种沸石作载体的高强度 干式再生用 CO2 吸附剂及其制备方法。背景技术
气候变化已经成为人类可持续发展的头号问题。 众所周知， CO2 是一种排放量最大 的温室气体。据预测， 我国的 CO2 总排放量将于 2020 年左右超过美国而成为 CO2 的头号排 放大国， 这样势必会给我国乃至全球带来更加严重的气候和生态环境的负面影响， 因此， 必 须尽早尽快采取有效措施控制 CO2 的排放， 减缓 “温室效应” 。考虑到电厂烟气中 CO2 的分 压低和技术工艺的成熟性， 化学吸收法对烟气中 CO2 的脱除相对而言是一种比较好的选择。 因此利用干法吸附剂通过气固反应脱除 CO2 的技术具有反应能耗低、 循环利用效率高、 对设 备无腐蚀、 无二次污染且耗水量小等优点， 已成为目前的研究热点。 但目前干法吸收过程中 载体使用的是 AC( 活性炭 )、 TiO2、 MgO、 SiO2、 Al2O3、 NaX、 CsNaX、 CaO 等， 运行费用较高， 不适 合电厂中大规模使用。
天然沸石是一种成本低、 易开发且无毒副作用的架状结构的含水硅铝酸盐矿物， 其化学组成通式为 ： [M2(I)， M(11)]O·Al2O3·nSiO2·mH2O， 式中 M(I) 和 M(II) 分别为一价 和二价金属 ( 通常为钠、 钾、 钙、 铭、 钡等 )， n 为沸石的硅铝比， 一般 n ＝ 2 ～ 10( 含烷基按 离子的沸石硅铝比可达 20 以上 )， m ＝ 0 ～ 9， 为水分子数。
由于硅 ( 铝 ) 氧四面体连接方式的不同， 在沸石结构中形成很多孔穴和孔道， 其晶 穴体积约占总体积的 40％ -50％。沸石晶体结构中具有大量均匀的微孔， 孔径与一般物质 2 的分子大小相当， 其比表面积达 400-800m /g， A 型沸石的比表面积更高达 1000m2/g， 这种独 特的结构和晶体化学特性使沸石具有优良的物理化学性能， 如离子交换性、 吸附分离性、 催 化性、 热稳定性、 耐酸性等。
东南大学在二氧化碳干式吸附剂方面也做了大量研究， 申请专利 ： CN101269316A， 其吸附剂活性组分为经碳酸氢钾分解制得的六方晶系碳酸钾， 具有卓越的碳酸化反应特 性。因此， 本发明中活性组分选用经碳酸氢钾分解制得的六方晶系碳酸钾。 发明内容 本发明所要解决的技术问题是提供一种沸石作载体的高强度干式再生用 CO2 吸附 剂及其制备方法， 该吸附剂比表面积大、 孔隙率好、 强度高、 耐磨损， 特别是对二氧化碳的吸 附脱除作用非常显著， 制备方法简单实用， 成本低， 适合于工业化生产。
本发明的一种沸石作载体的高强度干式再生用 CO2 吸附剂， 该吸附剂包括活性组 分和载体两部分， 所述活性组分为六方晶系碳酸钾， 占吸附剂总质量的 30wt％～ 50wt％； 所 述载体为沸石， 占吸附剂总质量的 50wt％～ 70wt％； 该吸附剂形状为颗粒状， 平均粒度范围 为 50 ～ 300μm。
所述沸石为活性炭， 具有亲水性， 表面积为 400-800m2/g。
所述粒度范围为 100 ～ 200μm。
本发明的一种沸石作载体的高强度干式再生用 CO2 吸附剂的制备方法， 包括 ：
(1) 碳酸氢钾溶液的制取 ： 称取碳酸氢钾， 用水溶解得到碳酸氢钾溶液 ；
(2) 载体颗粒的制取 ： 称取与碳酸氢钾重量比为 50 ～ 70 ∶ 30 ～ 50 的沸石， 研磨 得到粒径为 50 ～ 300μm 的载体颗粒 ；
(3) 活性组分与载体的混合 ： 将步骤 (2) 得到的载体颗粒放入碳酸氢钾溶液内， 搅 拌 10 ～ 12h ；
(4) 干燥 ： 将步骤 (3) 得到的溶液静置半小时， 待固体颗粒完全沉淀后， 清除多余 液体， 于 80 ～ 100℃下干燥 ；
(5) 煅烧 ： 将干燥后的吸附剂在 600 ～ 800℃温度下恒温煅烧 2 ～ 3h ；
(6) 筛分 ： 将煅烧后的吸附剂按照工程需要进行筛分。
沸石作载体的高强度干式再生用 CO2 吸附剂脱除烟气中二氧化碳的方法是化学吸 收干法技术， 可采用流化床反应器在 60 ～ 80℃范围内进行碳酸化反应， 在 100 ～ 250℃范 围内加热再生， 再生热量完全可以由烟气余热提供。
有益效果 (1) 本发明比表面积大、 孔隙率好、 强度高、 耐磨损， 特别是对二氧化碳的吸附脱除 作用非常显著再生性能好， 可多次循环利用， 具有较高经济性 ；
(2) 制备方法简单实用， 成本低， 适合于工业化生产。
附图说明
图 1 为硅 ( 铝 ) 氧四面体示意图 ； 图 2 为硅 ( 铝 ) 氧平面结构式示意图。具体实施方式
下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后， 本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例 1
称取 100kg 碳酸氢钾倒入搅拌器容器内， 向容器内注水， 同时搅拌使碳酸氢钾彻 底溶解 ； 称取 200kg 直径为 50 ～ 100μm 的颗粒状木质类活性炭倒入碳酸氢钾溶液内搅拌 12h， 使其充分混合 ； 将搅拌混合后的吸附剂静置半小时， 待固体颗粒完全沉淀后， 清除多余 液体， 将固体混合物倒入加热炉内， 炉内温度设置为 80 ～ 100℃， 干燥 2h ； 然后将炉温升至 600 ～ 800℃， 恒温 3h 进行煅烧 ； 将煅烧后样品筛分， 保留 50 ～ 100μm 之间样品。
实施例 2
称取 100kg 碳酸氢钾倒入搅拌器容器内， 向容器内注水， 同时搅拌使碳酸氢钾彻 底溶解 ； 称取 200kg 直径为 100 ～ 200μm 的颗粒状木质类活性炭倒入碳酸氢钾溶液内搅拌 12h， 使其充分混合 ； 将搅拌混合后的吸附剂静置半小时， 待固体颗粒完全沉淀后， 清除多余 液体， 将固体混合物倒入加热炉内， 炉内温度设置为 80 ～ 100℃， 干燥 2h ； 然后将炉温升至600 ～ 800℃， 恒温 3h 进行煅烧 ； 将煅烧后样品筛分， 保留 100 ～ 200μm 之间样品。
实施例 3
称取 100kg 碳酸氢钾倒入搅拌器容器内， 向容器内注水， 同时搅拌使碳酸氢钾彻 底溶解 ； 称取 200kg 直径为 200 ～ 300μm 的颗粒状木质类活性炭倒入碳酸氢钾溶液内搅拌 12h， 使其充分混合 ； 将搅拌混合后的吸附剂静置半小时， 待固体颗粒完全沉淀后， 清除多余 液体， 将固体混合物倒入加热炉内， 炉内温度设置为 80 ～ 100℃， 干燥 2h ； 然后将炉温升至 600 ～ 800℃， 恒温 3h 进行煅烧 ； 将煅烧后样品筛分， 保留 200 ～ 300μm 之间样品。