專利名稱：高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣CO₂吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電廠捕獲煙氣(X)2固體吸附劑及其制備方法，具體涉及一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2固體吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，化石燃料的利用不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致CO2排放量日趨增加。 據(jù)政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)(IPCC)報(bào)告，在過(guò)去250年間，大氣中的CO2濃度提高了 IOOppm,從工業(yè)革命前的275485ppm到2005年的379ppm。2009年11月，我國(guó)政府提出 2020年單位⑶P碳排放(碳強(qiáng)度)要在2005年的基礎(chǔ)上下降40% -45%的目標(biāo)。目前， 我國(guó)約50%的產(chǎn)煤用于發(fā)電，火力發(fā)電占發(fā)電量的78%。燃煤電廠成為化石燃料利用領(lǐng)域 CO2排放量最大、最集中的場(chǎng)所。CO2減排也成為一個(gè)刻不容緩的議題，提高現(xiàn)有能源利用效率以及開(kāi)發(fā)低碳新能源將是(X)2減排的有效途徑，而近期(X)2捕獲與分離技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，成為一種新的減排途徑。目前CO2捕獲技術(shù)主要包括燃燒前捕獲、化學(xué)循環(huán)燃燒、富氧燃燒捕獲技術(shù)、燃燒后捕獲。由于燃燒后捕獲技術(shù)不需要改變?cè)械脑O(shè)備和布局，只需要在原有的設(shè)備上加一套(X)2捕獲裝置，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都具有較高的可行性。燃燒后(X)2分離方法主要有膜分離、 溶劑濕法吸收、吸附法等方法。CN200610144283. 2是關(guān)于(X)2膜分離的專利，用于(X)2氣體分離的膜大多為乙酸纖維、聚砜、聚酰胺等，膜本身或膜組件的其他材料，但其耐熱性能差， 150°C是其操作溫度的上限，最近也有一些硅石、沸石和碳素?zé)o機(jī)膜的研制，但均存在使用溫度、成本、長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性等問(wèn)題?；谕榛哙旱募谆掖及贰⒍N基碳酸酯、聚乙二醇二甲醚、單-硅烷基-烷基胺、正丙醇胺、嗎啉衍生物等的CO2溶劑吸收法已在化工行業(yè)得到了應(yīng)用。CN(^807449. 1、 CN200490003532. 5、CN200520076906. 8等，化學(xué)吸收溶劑對(duì)氣體有較好的吸收效果，但卻難以推廣，因?yàn)槿軇┰偕鷷r(shí)能耗大，而且還存在污染空氣、易氧化降解、對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺
點(diǎn)ο物理吸附是固體吸附劑表面分子和被吸附組分的分子之間依靠分子間作用力相互吸引的結(jié)果，因而吸附熱較低，與氣體冷凝熱相似，對(duì)吸附的氣體幾乎無(wú)選擇性，吸附速度較快，可以多層吸附，吸附容量隨溫度升高而下降，且與固體吸附劑比表面積大小成比例，物理吸附只有在低溫下才比較顯著，如果可逆的改變條件，吸附平衡發(fā)生變化，降低分壓或升高溫度就容易脫附。由于煙道氣組分復(fù)雜和C02(10-15VOl%)的分壓較低，因而此類吸附劑并不適用煙氣(X)2捕獲。最近，利用干法吸附劑(X)2的捕獲技術(shù)由于其能耗低、循環(huán)利用率高、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)成為目前研究的熱點(diǎn)。干基吸附劑主要有金屬氧化物和堿金屬碳酸鹽兩類， Ueno, Abanades等人對(duì)堿土金屬Ca基高溫吸附劑進(jìn)行了研究，由于再生溫度較高，一般都在860°C以上，而且CaO顆粒容易燒結(jié)，比表面積和孔隙率下降，導(dǎo)致(X)2吸附能力下降， 不宜得到廣泛推廣。美國(guó) Church&Dwight(C&D)、Research Triangle Institute(RTI),Louisiana State University(LSU)開(kāi)展了主要以堿金屬碳酸鹽Na2CO3干法捕獲CO2技術(shù)， 但Na2CO3碳化反應(yīng)速度較低。改性后達(dá)到80%轉(zhuǎn)化率需要200-300min。韓國(guó)Kyungpook National University、Yeungnam University、Korea Electric Power Research Institute(KEPRI)和 Korea Institute of Energy Research(KIEP)主要對(duì) CO2 吸附劑活性組分Na2C03、NaHCO3或單斜晶系K2CO3在不同載體上(Ti02、MgO、ZrO2, A1203、SiO2硅藻土、分子篩等)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在載體MgO上其CO2吸附量較大，為416. 7mg C02/g K2CO3 (2. 84mmol/g 吸附劑)，比理論值 318. 3mg C02/g K2CO3 大 31 %。但單斜晶系 K2CO3 碳化反應(yīng)速度低，經(jīng)lOOmin，轉(zhuǎn)化率不到10%。東南大學(xué)申請(qǐng)了專利2008100M780. 8，采用六方晶系K2CO3具有較好的碳酸化反應(yīng)特性，其碳酸化轉(zhuǎn)化率在20min內(nèi)可達(dá)到81 %。但載體采用煤質(zhì)活性碳、木質(zhì)活性炭、硅膠，其CO2吸附量和吸附劑機(jī)械強(qiáng)度不高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是提供一種選擇性、轉(zhuǎn)化率高、機(jī)械強(qiáng)度高的無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2固體吸附劑及制備方法。本發(fā)明的無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)CO2吸附材料是結(jié)合金屬氧化物載體的物理與化學(xué)吸附和六方晶系活性組分碳酸鹽的化學(xué)吸收雙重作用實(shí)現(xiàn)的。載體含量為吸附劑重量的 70-95wt%，六方晶系活性組分碳酸鹽含量為吸附劑重量的5-30wt%;該無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)吸附劑形狀為顆粒狀，顆粒大小為40-60目，比表面積為50-120m2/g，孔徑為10-30nm，壓碎強(qiáng)度為 1000-1500N/cm2。如上所述的載體為Mg0/Al203或&ι0/Α1203。MgO或ZnO在Al2O3上的負(fù)載量為 5-25wt%。如上所述的六方晶系活性組分碳酸鹽為堿金屬碳酸鹽，如K2CO3或Na2C03。本發(fā)明提供的制備方法，包括如下步驟(1)載體的制備采用等體積法浸漬法按5-25wt%的負(fù)載量，將Al2O3浸漬在硝酸鎂或硝酸鋅溶液中，浸漬后，將樣品在100-120°C干燥12-Mh，之后在400-500°C下，焙燒 4- ，得到載體。在制備高負(fù)載量的載體時(shí)，由于采用等體積浸漬法，需考慮常溫下硝酸鹽的溶解度，此時(shí)采用多步等體積浸漬法制備。(2)固體吸附劑的制備采用等體積浸漬法，將制備的載體放入配制好的KHCO3或NaHCO3溶液中，攪拌浸漬12-Mh，將浸漬后的樣品在100-120°C干燥12-Mh，將干燥后的樣品在400-500°C下焙燒4- ，由于在常溫下碳酸氫鹽的溶解度較小，制備高負(fù)載量的吸附劑時(shí)，采用多步(一步至三步)等體積浸漬法制備，將焙燒的樣品按顆粒大小為40-60目進(jìn)行篩分，得到固體吸附劑。有益效果(1)無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2固體吸附劑結(jié)合載體的吸附(物理、化學(xué))作用和活性組分堿金屬碳酸鹽的化學(xué)吸收作用，與(X)2反應(yīng)速度較快，選擇性、轉(zhuǎn)化率較高，吸附溫度可以在60-90°C，脫附溫度為160-480°c ；(2)氧化物載體具有較高的比表面積和較好的負(fù)載能力，與活性炭、硅膠相比具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性，適合于工業(yè)固定床、流化床捕獲煙氣co2。
(3)使用的碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、硝酸鋅、硝酸鎂、氧化鋁等材料價(jià)格低廉，且吸附劑再生性能較好，可多次循環(huán)利用，因此，本發(fā)明具有較高經(jīng)濟(jì)性。(4)吸附劑制備方法采用浸漬法，制備方法簡(jiǎn)單易操作。(5)材料與同類吸附劑相比，具有較高的吸附量達(dá)到3.25mmol C02/g吸附劑 (143. Img C02/g 吸附劑)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的固定床測(cè)試方法和吸附量計(jì)算步驟如下(1)將磨為40-60目的固體吸附劑裝入固定床吸附(X)2裝置。(2)分別在吸附溫度(60,900C )，用氣氛(H2O :12vol%;N2 :88vol% )對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理0. 5h，后切換閥門(mén)到模擬煙氣組成為(CO2 IOvol% ;H20 :12vol% ;N2 :78vol% )，流量為80mL/min進(jìn)行吸附，同時(shí)使用(X)2氣體分析儀(Vaisala，F(xiàn)inland)，檢測(cè)尾氣組成，直到出口(X)2濃度和進(jìn)口(X)2濃度接近(C。ut/Cin ^ 1)，表明吸附結(jié)束，則停止檢測(cè)。(3)程序升溫到500°C用氬氣(SOmL/min)吹掃并保持l_2h進(jìn)行CO2脫附，脫附結(jié)束降溫到吸附溫度以后再切換到混合氣進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，如此反復(fù)多次進(jìn)行吸脫附。吸附量測(cè)定方法以通過(guò)固定床測(cè)定的尾氣中的(X)2濃度C。ut與初始混合氣濃度 Cin的比值C。ut/Cin為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)作CO2穿透曲線圖，通過(guò)該圖計(jì)算材料的CO2吸附量。公式為q =
22··^i = {(1- ^
Co式中，ts為平均停留吸附時(shí)間(min)，C0和Ct分別為進(jìn)出口 CO2濃度，即CO2的在混合氣中的體積分?jǐn)?shù)，Q為混合氣體流量(mL/min)，W為吸附劑重量(g)，q為CO2吸收量 (mmol COJg吸附劑)。在本實(shí)驗(yàn)中，吸收時(shí)間為60min時(shí)，測(cè)得吸附量為吸附劑總吸收量， 當(dāng)CtZiCci為5%時(shí)，測(cè)得為吸附劑的穿透吸附量。附表說(shuō)明 表1無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)(X)2吸附材料物理性質(zhì)表2無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)(X)2吸附材料在固定床吸附數(shù)據(jù)表3材料M8吸脫附CO2循環(huán)性能數(shù)據(jù)1、Mg0/Al203 載體的制備(1)制備 5wt% MgOAl2O3 載體將 334. 8g Mg(NO3)2 · 6H20 溶于 900mL 去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg Y-Al2O3溶于硝酸鎂溶液中；攪拌混合后浸漬Mh，干燥， 將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°C干燥12h，將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。(2)制備 10wt%Mg0/Al203載體將；353· 4g Mg(NO3)2 ·6Η20溶于900mL去離子水中， 攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 5wt% Mg0/Al203溶于硝酸鎂溶液中；攪拌混合后浸漬12h，干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°C干燥12h，將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。(3)制備 15wt%Mg0/Al203載體將374. 2g Mg(NO3)2 ·6Η20溶于900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg IOwt % MgOAl2O3溶于硝酸鎂溶液中；攪拌混合后浸漬12h， 干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°C干燥12h，將干燥后的樣品在400°C焙燒證。(4)制備20wt%Mg0/Al203載體將397. 7g Mg(NO3)2 ·6Η20溶于900mL去離子水中， 攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 15wt% MgOAl2O3溶于硝酸鎂溶液中；攪拌混合后浸漬Mh， 干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在120°C干燥Mh，將干燥后的樣品在500°C焙燒證。(5)制備25wt%Mg0/Al203載體將423. 7g Mg(NO3)2 ·6Η20溶于900mL去離子水中， 攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 20wt% MgOAl2O3溶于硝酸鎂溶液中；攪拌混合后浸漬Mh， 干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在120°C干燥Mh，將干燥后的樣品在500°C焙燒證。2、Ζη0/Α1203 載體的制備(1)制備 5wt% ZnOAl2O3 載體將 192. 4g Zn(NO3)2 · 6H20 溶于 900mL 去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg Y-Al2O3溶于硝酸鋅溶液中；攪拌混合后浸漬12h，干燥， 將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°C干燥12h，將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。(2)制備 15wt % ZnOAl2O3 載體將 645. Ig Zn (NO3) 2 · 6H20 溶于 900mL 去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg IOOOg Y-Al2O3溶于硝酸鋅溶液中；攪拌混合后浸漬12h， 干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°C干燥12h，將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。(3)制備25wt%Zn0/Al203載體將974. 8g Zn(NO3)2 ·6Η20溶于900mL去離子水中， 攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 5wt% ai0/Al203溶于硝酸鋅溶液中；攪拌混合后浸漬Mh，干燥，將浸漬后的樣品，放入烘箱中在100°c干燥Mh，將干燥后的樣品在500°C焙燒證。吸附劑的制備實(shí)施例1將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 5wt% MgOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M1，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下(固定床測(cè)試方法中步驟( 模擬煙氣的氣氛條件，如下實(shí)施例相同)，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定CO2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例2將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg IOwt% MgOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M2，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例3將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 15wt% MgOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M3，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例4將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 20wt% MgOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M4，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例5將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 25wt% MgOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M5，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例6在室溫條件下，由于KHCO3在水中的溶解度不大，此時(shí)采用多步等體積浸漬法制備吸附劑。第一步，首先將IOOOg 5wt% MgCVAl2O3載體溶于由161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181.2gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mh，120°C干燥iai，400°C焙燒證。得樣品記為M6，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例7第一步，首先將IOOOg IOwt %Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mh，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為M7，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例8第一步，首先將IOOOg 15wt%Mg0/Al203 載體溶于由 161.0g KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mh，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為M8，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例9第一步，首先將IOOOg 20wt% Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mh，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為M9，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例10第一步，首先將IOOOg 25wt% Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mi，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為Mltl，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例11第一步，首先將IOOOg 5wt% Mg0/Al203載體溶于由161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. Ig KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬Mh， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M11,其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例12第一步，首先將IOOOg IOwt %Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. 1 gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬24h， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M12，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例13第一步，首先將IOOOg 15wt%Mg0/Al203 載體溶于由 161.0g KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. IgKHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬Mh， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M13，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例14第一步，首先將IOOOg 20wt% Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. IgKHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬Mh， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M14，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例15第一步，首先將IOOOg 25wt% Mg0/Al203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. 1 gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬24h， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M15，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例16
將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 5wt% ZnOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。得樣品記為M16，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)例17將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 15wt% ZnOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。得樣品記為M17，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例18將161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOg 25wt% ZnOAl2O3載體溶于KHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在400°C焙燒4h。得樣品記為M18，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例19在室溫條件下，由于KHCO3在水中的溶解度不大，此時(shí)采用多步等體積浸漬法制備吸附劑。第一步，首先將IOOOg 5wt%ai0/Al203載體溶于由161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181.2gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mi，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為M19，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定CO2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例20在室溫條件下，由于KHCO3在水中的溶解度不大，此時(shí)采用多步等體積浸漬法制備吸附劑。第一步，首先將IOOOg 15wt% ai0/Al203載體溶于由161.0g KHCO3溶解在900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181.2gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mi，120°C干燥iai，500°C焙燒證。得樣品記為M2tl，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例21在室溫條件下，由于KHCO3在水中的溶解度不大，此時(shí)采用多步等體積浸漬法制備吸附劑。第一步，首先將IOOOg 25wt% Ζη0/Α1203載體溶于由161. Og KHCO3溶解在900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181.2gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，浸漬Mi，120°C干燥ia!，50(TC焙燒證。得樣品記為M21，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例22第一步，首先將IOOOg 5wt% &ι0/Α1203載體溶于由161. Og KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. Ig KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬Mh， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M22，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例23第一步，首先將IOOOg 15wt% ZnOAl2O3 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. IgKHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬Mh， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M23，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例M第一步，首先將IOOOg 25wt% Ζη0/Α1203 載體溶于由 161. Og KHCO3 溶解在 900mL 去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥12h、500°C焙燒4h后得樣品。 第二步，將第一步制得的樣品IOOOg溶于由181. 2g KHCO3溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，攪拌混合后經(jīng)浸漬12h、100°C干燥iai、500°C焙燒4h后得樣品。第三步，將第二步制得的樣品IOOOg溶于由207. 1 gKHC03溶解在900mL去離子水中配制的溶液中，經(jīng)浸漬24h， 120°C干燥12h，500°C焙燒5h。得樣品記為M24，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例25將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000g5wt% Mg0/Al203載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M25，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例沈?qū)?3. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將IOOOglOwt% MgOAl2O3載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M26，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例27將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000gl5wt% Mg0/Al203載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M27，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例28將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000g20wt% Mg0/Al203載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在120°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M28，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例四將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000g25wt% Mg0/Al203載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12h，放入烘箱中在120°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒證。得樣品記為M29，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例30將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000g5wt% ZnOAl2O3載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M3tl，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例31將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000gl5wt% ZnOAl2O3載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12，放入烘箱中在100°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒4h。得樣品記為M31，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。實(shí)施例32將83. 44g NaHCO3溶解在900mL去離子水中，攪拌使其均勻溶解；將1000g25wt% ZnOAl2O3載體溶于NaHCO3溶液中；攪拌混合后浸漬12，放入烘箱中在120°C干燥12h。將干燥后的樣品在500°C焙燒證。得樣品記為M32，其物理性質(zhì)見(jiàn)表1。在模擬煙氣的氣氛條件下，利用固定床分別在60、90°C測(cè)定(X)2吸附量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。表1無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)(X)2吸附材料物理性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣CO2吸附劑，其特征在于吸附劑是由金屬氧化物載體和六方晶系活性組分碳酸鹽組成，載體含量為吸附劑重量的70_95wt%，六方晶系活性組分碳酸鹽含量為吸附劑重量的5-30wt% ；吸附劑形狀為顆粒狀，顆粒大小為40-60目，比表面積為 50-120m2/g，孔徑為 10-30nm，壓碎強(qiáng)度為 1000_1500N/cm2。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2吸附劑，其特征在于所述的金屬氧化物載體為Mg0/Al203或&ι0/Α1203，MgO或ZnO在Al2O3上的負(fù)載量為5_25wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2吸附劑，其特征在于所述的六方晶系活性組分碳酸鹽為堿金屬碳酸鹽。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2吸附劑，其特征在于所述的堿金屬碳酸鹽為K2CO3或Na2CO315
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣(X)2吸附劑的制備方法， 其特征在于包括如下步驟(1)載體的制備采用等體積法浸漬法按5-25wt%的負(fù)載量，將Al2O3浸漬在硝酸鎂或硝酸鋅溶液中，浸漬后，將樣品在100-120°C干燥12-24h，之后在400-500°C下，焙燒4_5h， 得到載體；(2)固體吸附劑的制備采用等體積浸漬法，將制備的載體放入配制好的KHCO3或NaHCO3溶液中，攪拌浸漬 12-Mh，將浸漬后的樣品在100-120°C干燥12-Mh，將干燥后的樣品在400-500°C下焙燒 4_5h，將焙燒的樣品按顆粒大小為40-60目進(jìn)行篩分，得到固體吸附劑。
全文摘要
一種高活性無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)煙氣CO2吸附劑是由金屬氧化物載體和六方晶系活性組分碳酸鹽組成，載體含量為吸附劑重量的70-95wt％，六方晶系活性組分碳酸鹽含量為吸附劑重量的5-30wt％；吸附劑形狀為顆粒狀，顆粒大小為40-60目，比表面積為50-120m2/g，孔徑為10-30nm，壓碎強(qiáng)度為1000-1500N/cm2。本發(fā)明具有選擇性、轉(zhuǎn)化率高、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J20/32GK102430384SQ20111035159
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月5日
發(fā)明者李勇, 李磊, 肖福魁, 聞霞, 魏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所