CaCO3 改性對(duì)提高M(jìn)gO 基CO2 吸附劑循環(huán)穩(wěn)定性的影響

柳春杰, 吳素芳

(浙江大學(xué) 化學(xué)工程與生物工程學(xué)院, 浙江 杭州 310027)

1 前 言

近年來(lái)，以全球氣候變化為核心的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，而消減CO2等溫室氣體排放是當(dāng)前減緩氣候變化的重要途徑之一。燃煤電廠煙氣是CO2氣體的主要排放來(lái)源。捕集這部分CO2是控制CO2排放的重要手段。燃燒前捕集技術(shù)主要應(yīng)用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) (integrated gasification combined cycle 簡(jiǎn)稱(chēng)IGCC) 發(fā)電系統(tǒng)中[1-3]。因其捕集設(shè)備小、工藝成本低等優(yōu)勢(shì)成為未來(lái)火電廠改革發(fā)展的主線。

燃燒前捕集二氧化碳的方法有化學(xué)吸收法、吸附法、膜分離法和低溫分離法等。其中，吸附法具有操作條件溫和、能耗低、可再生能力強(qiáng)、吸附速率快等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前最具有發(fā)展前景的一種捕集 CO2的方法。在吸附法中，吸附劑的選擇至關(guān)重要，直接決定了CO2的捕集效果。由于IGCC 中燃燒前捕集CO2的合成氣溫度范圍為250 ～ 400 ℃[4]，所以應(yīng)采用中溫吸附劑。其中，MgO 基吸附劑具有較高的理論吸附容量，約為1.1 g·g-1，被認(rèn)為是理想的中溫CO2吸附劑。但是在實(shí)際應(yīng)用中，MgO 基吸附劑的吸附速率較慢，實(shí)際吸附容量較低，一般低于0.01 g·g-1，且循環(huán)穩(wěn)定性較差，這些問(wèn)題都限制了MgO 基吸附劑在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用[5]。為了提高 MgO 基吸附劑的吸附容量，研究人員采用多孔氧化鋁、活性炭、介孔硅為載體的負(fù)載法[6-9]，使吸附容量最大提高到0.085 g·g-1。

STEVEN 等[10]發(fā)表專(zhuān)利報(bào)道了一種新型的雙鹽修飾的MgO 基吸附劑，通過(guò)負(fù)載堿金屬碳酸鹽復(fù)鹽，MgO 基吸附劑吸附容量最高可達(dá)0.53 g·g-1。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)[11-13]，在提高M(jìn)gO 吸附容量方面，硝酸鹽和碳酸鹽起協(xié)同作用。……