專利名稱：一種補(bǔ)獲煙氣中CO₂的吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分離煙氣中CO2的吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳是主要的溫室氣體，是造成全球氣侯變曖的主要原因之一。我國(guó)的能源
供應(yīng)目前仍以燃煤為主，其中80%用于火電、冶金、建材等行業(yè)。隨著“京都議定書”和“后京都議定書”出臺(tái)，我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣侯變化和溫室氣體減排問題，在“十一五”期間把溫室氣體控制排放作為國(guó)家目標(biāo)，2007年發(fā)布了《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣侯變化國(guó)家方案》，明確提出了控制二氧化碳等溫室氣體排放的任務(wù)。目前主要的CO2捕集分離方法主要有吸收/吸附法、膜分離法、煙氣循環(huán)燃燒法、改變煤氣化聯(lián)合循環(huán)法等幾類，工業(yè)上采用較多的是胺基化學(xué)吸收劑，如一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，三乙醇胺(TEA)，甲基二乙醇胺(MEDA)等，其中一乙醇胺MEA被認(rèn)為最合適燃煤煙氣CO2分離，其優(yōu)勢(shì)為“分子量小、吸收酸性氣體能力強(qiáng)”對(duì)捕集燃燒后煙氣中低濃度的CO2最具優(yōu)勢(shì)；其缺點(diǎn)為CO2負(fù)荷能力低，設(shè)備腐蝕率高，胺類會(huì)被其他煙氣成分降解、吸收劑再生時(shí)能耗高，這樣造成CO2分離成本高。目前采用干式回收CO2的方法、即專用的吸附劑進(jìn)行變壓吸附回收煙氣中的0)2研究比較多，相應(yīng)的吸附劑也有專利報(bào)道，如CN101543762A公開了一種二氧化碳吸附劑，包括100重量份的活性炭和10-60重量份的胺類物質(zhì)，該吸附劑對(duì)干態(tài)CO2吸附量為16. 8 49. 5mg/gt)CN101909743A公開了包括固體材料、提供胺源、使所述固體材料與所述胺源接觸以所述固體材料的表面上吸附胺分子，以使吸附胺分子與CO2流接觸，形成胺官能團(tuán)，并增加可用于俘獲CO2的胺部份。CN101559348A公開了一種用于從含014和/或隊(duì)的氣體中分離CO2的吸附劑，取凹凸棒石粘土原料，粉碎，加入酸溶液，60-90°C恒溫改性處理，洗滌至PH值為7，干燥焙燒而得。CN102343254A公開了一種常溫CO2固態(tài)胺吸附劑，為經(jīng)液態(tài)有機(jī)胺改性的碳納米管，其中碳納米管的重要百分含量為50% 70%，有機(jī)胺的重量百分含量為30% 50%，CO2的吸附容量達(dá)到2. 45mmol/g以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種可再生的吸附劑。吸附劑依靠自身多孔性和孔表面的堿土金屬-胺絡(luò)合物吸附CO2,并在低壓條件下將吸附的CO2解吸出來。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種吸附劑。該吸附劑可以有效地、選擇性地吸附燃?xì)饬髦械腃O2,吸附的CO2質(zhì)量占吸附劑質(zhì)量的10 30%，并能吸附少量的硫化物和氮氧化合物。本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供一種吸附劑。該吸附劑具有親水性，是一種以中孔為主的大比表面吸附劑。本發(fā)明所要解決的第四個(gè)技術(shù)問題是提供一種吸附劑。該吸附劑制備過程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，吸附劑性能穩(wěn)定。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種補(bǔ)獲煙氣中CO2的吸附劑，包括載體、活性組份和助劑，載體為焦炭、活性炭、炭纖維(CM S )、木炭、含碳固體材料中的一種或多種，活性組分為一乙醇胺、二乙醇胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺中的一種或多種，助劑SK2CO3和碳納米管(CNTs)中的一種或多種，該吸附劑中各組分及其質(zhì)量百分比為載體80. I 88. 8%，活性組份10. I 17. 6%，助劑:1. 0 4. 5%。一種補(bǔ)獲煙氣中CO2的吸附劑及其制備方法包括下述步驟(I)選擇載本稱取8.0 10. Og活性炭，要求活性碳燒失率50 70%，比表面積> 800m2/g,以中孔為主； (2)配制溶液用IOOOml的量筒量取600 800ml的去離子水倒入2000ml的燒杯中，加入200 300ml 一乙醇胺，然后稱取K2CO3 :35. 2 39. 2g、CNTs :3. 8 7. 6g，一起加入到燒杯中，并將燒杯放入恒溫水浴中，控制溫度為65 75°C ；(3)浸潰過程待燒杯中的溫度達(dá)到70°C時(shí)，將⑴中稱取的載體加入到燒杯中，間隔手動(dòng)攪拌即可，浸潰時(shí)間為I 2小時(shí)；(4)過濾干燥將浸潰后的活性炭經(jīng)濾去溶液后，放入氫氣氛圍條件下于110 130°C條件下干燥4 6小時(shí)，即得產(chǎn)品吸附劑；


圖I是實(shí)施例中所選載體對(duì)CO2吸附數(shù)據(jù)；圖2是實(shí)施例I 3吸附劑對(duì)CO2吸附曲線，其中Portl為實(shí)施例I吸附劑對(duì)CO2的吸附曲線，Port2為實(shí)施例2吸附劑對(duì)CO2的吸附曲線，Port3為實(shí)施例3吸附劑對(duì)CO2的吸附曲線；圖3是實(shí)施例I 3吸附劑對(duì)N2吸附曲線，其中Port I為實(shí)施例I吸附劑對(duì)N2的吸附曲線，Port2為實(shí)施例2吸附劑對(duì)N2的吸附曲線，Port3為實(shí)施例3吸附劑對(duì)N2的吸附曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例I稱取8. Og活性炭AC302，放置于干燥皿中，用IOOOml的量筒量取600ml的去離子水倒入2000ml的燒杯中，然后將燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度控制75 °C，45分鐘過后，測(cè)試燒杯中去離子水溫度，當(dāng)去離子水溫度達(dá)到65°C以上時(shí)，加入量筒取好的一乙醇胺300ml，用少許去離子水清洗量筒中的殘余一乙醇胺，例入燒杯中；稱取K2CO3 35. 2g、CNTs :3. 8g，一起加入到燒杯中，控制燒杯中的液體溫度為65 75°C ;每隔15 20分鐘用玻璃棒輕輕攪拌燒杯底部的載體；1. 5小時(shí)后，分離燒杯中的載體與溶液，將分離出來的載體裝入帶加電加熱器控溫的反應(yīng)管中，反應(yīng)管溫度控制在120°C，從反應(yīng)管上端通入99. 99% (Vol)的氫氣，氫氣量為120ml/min，6小時(shí)侯將反應(yīng)管溫度降至常溫，取出反應(yīng)管中的活性碳即得產(chǎn)品吸附劑；本實(shí)施例制備的吸附劑中各組分及其質(zhì)量百分比為活性碳80. 1%，活性組份(胺基絡(luò)合物)17. 6%，助劑(CNT和堿土金屬氧化物)2. 3%。實(shí)施例2稱取8. Ig活性炭AC302，放置于干燥皿中，用IOOOml的量筒量取800ml的去離子水倒入2000ml的燒杯中，然后將燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度控制70°C，45分鐘過后，測(cè)試燒杯中去離子水溫度，當(dāng)去離子水溫度達(dá)到65°C以上時(shí)，加入量筒取好的一乙醇胺200ml，用少許去離子水清洗量筒中的殘余一乙醇胺，例入燒杯中；稱取K2CO3 46. 4g、CNTs :5. 6g， 一起加入到燒杯中，控制燒杯中的液體溫度為65 70°C ;每隔15 20分鐘用玻璃棒輕輕攪拌燒杯底部的載體；1. 5小時(shí)后，分離燒杯中的載體與溶液，將分離出來的載體裝入帶加電加熱器控溫的反應(yīng)管中，反應(yīng)管溫度控制在110°C，從反應(yīng)管上端通入99. 99% (Vol)的氫氣，氫氣量為120ml/min，6小時(shí)侯將反應(yīng)管溫度降至常溫，取出反應(yīng)管中的活性碳即得產(chǎn)品吸附劑；本實(shí)施例制備的吸附劑中各組分及其質(zhì)量百分比為活性碳85. 3%，活性組份(胺基絡(luò)合物)10. 2%，助劑(CNT和堿土金屬氧化物)4. 5%。實(shí)施例3稱取9. 9g活性炭AC302，放置于干燥皿中，用IOOOml的量筒量取800ml的去離子水倒入2000ml的燒杯中，然后將燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度控制67 V，45分鐘過后，測(cè)試燒杯中去離子水溫度，當(dāng)去離子水溫度達(dá)到65°C以上時(shí)，加入量筒取好的一乙醇胺220ml，用少許去離子水清洗量筒中的殘余一乙醇胺，例入燒杯中；稱取K2CO3 39. 2g、CNTs :7. 6g，一起加入到燒杯中，控制燒杯中的液體溫度為65 67V ;每隔15 20分鐘用玻璃棒輕輕攪拌燒杯底部的載體；1. 5小時(shí)后，分離燒杯中的載體與溶液，將分離出來的載體裝入帶加電加熱器控溫的反應(yīng)管中，反應(yīng)管溫度控制在110°C，從反應(yīng)管上端通入99. 99% (Vol)的氫氣，氫氣量為120ml/min，6小時(shí)侯將反應(yīng)管溫度降至常溫，取出反應(yīng)管中的活性碳即得產(chǎn)品吸附劑；本實(shí)施例制備的吸附劑中各組分及其質(zhì)量百分比為活性碳88. 8%，活性組份(胺基絡(luò)合物)10. 1%，助劑(CNT和堿土金屬氧化物)1. I %。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)獲煙氣中CO2的吸附劑，包括載體、活性組份和助劑，其特征在于所述載體為焦炭、活性炭、炭纖維(CMS)、木炭、含碳固體材料中的ー種或多種，活性組分為一こ醇胺、ニこ醇胺、四亞こ基五胺、五亞こ基六胺中的ー種或多種，助劑為K2CO3和碳納米管(CNTs)中的ー種或多種，該吸附劑中各組分及其質(zhì)量百分比為載體80. I 88. 8%，活性組份10. I 17. 6%，助劑1. O 4. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的載體，優(yōu)先選用活性炭、炭纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活性組份，優(yōu)先選用ーこ醇胺、ニこ醇胺。
4.一種補(bǔ)獲煙氣中CO2的吸附劑及其制備方法包括下述步驟 (1)選擇載本稱取8.O 10. Og活性炭，要求活性碳燒失率50 70%，比表面積>800m2/g,以中孔為王； (2)配制溶液用IOOOml的量筒量取600 800ml的去離子水倒入2000ml的燒杯中，加入200 300ml 一こ醇胺，然后稱取K2CO3 35. 2 39. 2g、CNTs :3. 8 7. 6g，一起加入到燒杯中，并將燒杯放入恒溫水浴中，控制溫度為65 75°C ； (3)浸潰過程待燒杯中的溫度達(dá)到70°C吋，將(I)中稱取的載體加入到燒杯中，間隔手動(dòng)攪拌即可，浸潰時(shí)間為I 2小時(shí)； (4)過濾干燥將浸潰后的活性炭經(jīng)濾去溶液后，放入氫氣氛圍條件下于110 130°C條件下干燥4 6小吋，即得產(chǎn)品吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分離煙氣中CO2的吸附劑及其制備方法。該催化劑包括載體、活性組份和助劑，所載體為焦炭、活性炭、炭纖維(CMS)、木炭、含碳固體材料中的一種或多種，活性組分為一乙醇胺、二乙醇胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺中的一種或多種，助劑為K2CO3和碳納米管(CNTs)中的一種或多種。該吸附劑制備方法包括浸漬、過濾、氫氣環(huán)境中干燥等步驟。該吸附劑具有親水性、低壓條件下對(duì)CO2吸附容量大、氮?dú)馕饺萘啃?、易解吸、制備工藝?jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J20/20GK102658085SQ20121016784
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者曾啟明, 蔡躍明, 鐘婭令, 鐘雨明, 陳天洪 申請(qǐng)人:四川亞連科技有限責(zé)任公司