添加剂改善钙基CO2吸收剂的循环特性

关 键 词 ：Ｃ ２ 收 剂 ；表 面 活性 剂 ；活 性 改 善 Ｏ吸 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ Ｑ５０ 文献 标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —７ ０ ２ １） ４０ ０—５ ０ ６８ ４ （０ ０ —３ ８０ １
Ｒｅ ｃｉ ｉｙＩ ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｆＣａ Ｂａ ｅ ａ ｔｖ ｔ ｍ ｏ ｅ ｎｔｏ — ｓ ｄ ＣＯ２ Ａｂｓ ｒ ｅ ｏ ｂ ｎｔｉ ｎ Ｒｅ ｔｔｖ ｌｉ ｔｏ Ｃａ ｂｏ ｔｏ ｂｙ Ｓ ｆ ｅ ａ ｔ ｐｅ ｉｉ ｅＣａ ｃｎａ ｉ ｎ— ｒ ｎａ ｉ ｎ ｕｒ ａ ｔ ｎ
小于 ３ｍ ， ／ 其煅 烧产 物在 吸 收 Ｃ ２ ｇ Ｏ 的过 程 中 ， 容 很
易被 生 成 的更 大 摩 尔 体 积 的 Ｃ Ｃ 堵 塞 ， 而 阻止 ａ Ｏ３ 从
了 Ｃ ２穿 过外 部 形 成 的产 品层 ， 未 反 应 的 吸 收剂 Ｏ 与 接 触 、 应 ． 就 导 致 了每 次 循 环 中 ， 反 这 只有 越 来 越 少 量 的 吸 收剂 能够 发 生 反应 ， 行 有 效转 化 ， 而使 其 进 从 吸 收 能力 不断 下 降 ．因此 ， 善 吸 收 剂 的表 面特 性 ， 改
Ｃ Ｏ吸 收剂 ， 进行 循环 特性 实 验 ． ａ 再 具体 流 程 为
达 １ ， 余 的氢 氧化 钙悬 浮在 溶 液 中． ２其
善 实 验研究 ， 探索 吸 收剂 活性 改善 的有效 方法 ．
１ 实
验
１１ 吸收 剂 活性 改善 思 路 ． 研 究表 明 ， 收剂 容 易 发 生烧 结 ， 比表 面 积 和 吸 其 孔径 大 大 减 少 ． 业 化 的石 灰 石 表 面 积很 小 ， 般 Ｊ商 一
性 ，考察 了添 加木 钙等表面活性 剂引起 的吸收剂表面形 态及 比表面积等微观结构的变化．结果表 明，添加表面活性 剂 的钙基 改性 吸收剂 ，其 比表面积大大增 加 ，循环稳定 性也 明显 提高．但 比表面积与循环稳定性并不呈正 比，由此 可知 比表面积并不是影响吸收剂转化率 的唯一 因素．
减 少吸 收剂转 化 过程 中孔 的阻塞 ， 得 尤 为重要 ． 显
图 １ 共 沉 淀 法 制 取 高活 性 吸收 剂 示意
溶 液配 备好 后 ， 始通 人 Ｃ 气体 ， 体 纯度 为 开 Ｏ２ 气 ９ ． ， 体 流 速 为 ２３ ／ ｎ， 液 的 ｐ 值 由 ９ ９％ 气 ．８Ｌｍｉ 溶 Ｈ
剂进行 了初 步 的研 究 【， ｕ 等 【 吸 收剂 添加 Ａｌ ３ Ｓｎ ８ Ｊ Ｊ 对 、 ｓ、 ｉｚ ｉ Ｔ、 ｎ及 Ｍｇ等 化合 物进行 了改 性实 验． 据可 根 能引起 吸 收剂 衰减 的原 因 【， 择和 添加 合适 的助 剂 ５选 Ｊ 以改 善石 灰 石 颗粒 的孔 结构 是 提 高 钙基 吸 收剂 转 化 率 的另 一个重 要途 经 ． ｉ等Ｌ针对 高 温脱硫 过程 中 Ｗｅ ９ Ｊ
乔春珍 ，肖云 汉
（． 方工业大学建筑工程学院 ，北京 １０ ４ ；２ １北 ０ １４ ．中国科学院工程热物理研究所 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ ０
摘 要 ：对 钙 基 Ｃ ２吸 收剂 进 行 了循 环 活 性 改 善 实 验研 究 ，分 析 了采 用 共 沉 淀 法 制 取 的高 表 面 积 吸 收 剂 的 循 环 特 Ｏ
Ｄｅ ａ ２ ｌ ３ ０型 ｐ ｔ Ｈ计 连续 记 录 ．
ＣＯ 在 水 中溶解 并 与钙离 子 发生 反应 ， ２ 生成溶 解 度 更低 的碳 酸 钙 （０ １０ｇ水可溶 解 约 为 ００ １ 酸 ．０ ｇ碳 ２
钙 ） 随着 反应 的进行 ， ， 钙离 子 被逐 步 消 耗掉 ， 浮 态 悬
２ １ 年 ８月 ０１
乔春珍等 ：添加剂 改善钙基 Ｃ 吸收剂 的循 环特性 Ｏ：
・０ ３ ９・
段 ． 据 该 项 目前 期 研 究 的 结 果 ， 根 比表 面积 、 分 布 孔 和孔 容 积等 特性 决 定 了吸收 剂 的最 终 转 化率 ｆ ， 添 ５而 】
馏 水倒 人碳 酸 化反 应 器 内 ， 入 ００ ６ｇ 十二 烷基 苯 加 ． ２
基 金项 目 ： 国家高技术研究发展规划资助项 目（ ０ ＡＡ５ ９ ６ ） ２ ３ ０ ２ ２０ ；北方工业大学科研基金资助项 目 作 者简 介 ：乔春珍 （ ９ ７ １７一
） ，女 ，博士 ，讲师．
通 讯作者 ：乔春珍 ，ｊｅｚ ２ １ ｉ ． ｍ． ｏ ｃ ｌ２ ＠ｓ ａｃ ｎ ｏ
磺 酸钠 或木 钙 ， 取 １．ｇ氢 氧化 钙 ， 称 ２８ 这样 溶 液 的浓
度 为 ２５ ％ ， ． ６ 即制得 的氢 氧化 钙溶 液 的浓度 为 其饱 和 溶 液浓 度 的 １ ６倍 （０ 可溶 解 约 ０１ 氢氧化 １ ０ｇ水 ．６ ｇ 钙 ） 氧化 钙 的溶 解使 得 开始 制 备 时溶 液 的 ｐ 值 ．氢 Ｈ
－ ． ０ 收 稿 日期 ：２０ｌ１０１ １ ．
散 剂 、 用 共 沉 淀 的 方法 制 取 高表 面积 的钙 基 脱 硫 采
剂 ， 于 ３ 年 后 将 该 吸 收 剂 用 于 脱 除 烟 气 中 的 并
ＣＯ２ｊ 【…
．
这 些方法 在 一定程 度上 可 以改善 吸 收剂 的活
性 ， 到较 好 的碳 酸 化效 果 ， 都 处于 实验 室探 索 阶 得 但
ｈ ｄ ｏ ｉｅｂ ｕ ｂ ｉｇｐ ｒ ｙ ｒ ｘ ｄ ｙ ｂ ｂ ｌ ｕ ｅ Ｃ０２ Ｔ ｅ ｃ ｃ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｈ ｈ ｎ ｅ ｏ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｓ ｅ ｉ ｃ ｓ ｒ ａ ｅ ａ ｅ ｎ ． ｈ ｙ ｌ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｆ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｐ ｃ ｆ ｕ ｆ ｃ ｒ ａ ｃ ｍ ｉ ｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓｉ ａ ｅ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｐ ｃ ｆｃ ｓ ｒａ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔ ｎ ａ ｃ ｄ， ａ ｄ ｔ ａ ｙ ｌ ｏ ｖ ｒｉ ｎ ｓ ａ ｉｉ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｔ ｈｅｓ ｅ ｉ ｕ ｃ ｓ ｒ ａ ｌ ｅ ｈ ｎ ｅ ｇ ｈ ｔ ｉ ｆ ｙ ｎ ｈ ｔｃ ｃｉ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｔｂ ｌ ｙ ｃ ｔ ｉ ｂ ｉ ｕ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ． ｗｅ ｅ ， ｃ ｃ ｉ ｏ ｖ ｒｉ ｎ ｓ ａ ｉｉ ｏ ｓｎ ｔｃ ａ ｇ ｄ ｉ ｉ ｃ ｒ ｐ ｒｉ ｎ ｗｉ ｐ ｃ ｆｃ ｓ ｒ ｓｏ ｖ ｏ ｓ ｉ ｒ ｖ ｄ Ｈｏ ｖ ｒ ｙ ｙ ｌ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｔ ｂ ｌ ｙ ｄ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｄ ｒ ｔ ｏ ｏ ｔ ｔ ｓ ｅ ｉ ｕ － ｃ ｔ ｎ ｅ ｐ ｏ ｈ ｉ
的氢 氧化钙 逐 步溶 解 到溶 液 中 ， 始 一段 时 间 内溶 液 开 的ｐ Ｈ值 保 持在 ｌ ２以上 ．当反 应 进行 到一 定程度 ， 氢 氧 化钙 最终 被 完全 消 耗掉 ， 离子 的浓 度也 无 法保 持 钙
在 饱 和极 限 内 ．同时 ， 由于 Ｃ Ｏ２的溶解 ， 液 中出现 溶
ＱＩ ｈ ｎｚ ｅ ＡＯ Ｃ ｕ ． ｎ 。ＸＩ ｕ —ａ ｈ ＡＯ Ｙ ｎｈ ｎ
（． ｏｌ ｅ ｆ ｃｉ ｃ ｒ，Ｎｏ ｈＣ ｉａ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ １Ｃ ｌｇ Ａｒｈｔ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅｕ ｒ ｈｎ ｉｅｓｙ Ｔ ｃｎ ｌｇ ，Ｂ ｉｎ ０ １４ ｈｎ ； ｔ Ｕ ｔｏ ｅ ｉｇ１０４ ，Ｃ ｉａ ｊ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｃ０２ａ ｓ ｒ ｅ ｔ ｓ ｒａ ｔｎ ； ｒａ ｔｖｔ ｒ ｖ ｍ ｅ ｔ ｙ ｒｓ ｂ ｏｂ ｎ ； ｕ ｆｃａ ｔ ｅ ｃｉｉ ｉ ｏ ｅ ｎ ｙ ｍｐ
利用 钙 基 Ｃ ２吸收剂 高 温分 离并 减 排 Ｃ ， Ｏ Ｏ２成
为 实 现 Ｃ 近 零排 放 的新 型 方 法 ， 是 目前 国 际研 Ｏ： 也 究 的热 点 ［２ １１ 系 列 的研 究 表 明 ， 收剂 在 循 环 利 －．一 吸 用 过程 中 ， 由于烧 结 和孔 隙堵 塞 ， 比表 面积 和 孔 隙率
脱硫 剂 活性 的衰减 ， 出 以一 种羧 酸钠盐 Ｎ４ Ｖ 为分 提 ０
不 断减 小 ， 致其 循环 性 能 降低 Ｌ Ｊ究其 原 因 ， 导 ３． ｑ 吸收
剂 的反 应 活 性 和最 终 的转 化 率很 大程 度 上取 决 于其 比表 面积 、 孔分 布 和孔容 积等特 性 ｌ． ５ Ｊ 针对 石灰 石碳 酸化 能力 的 衰减 ， ｕ ｔ 等（采 用 Ｇ ｐａ ６ １ 沉 淀碳 酸 钙 加 压制 片 的方 法 ， ａ ａ ｏ Ｓ ｌ ｄ ｒ等 用 Ｎａ １ ｖ Ｃ 等添 加剂 对石灰 石调 质 ， 笔者也 以 ＮａＣ 为添 加 ：Ｏ 等
ｆ ｃ ． ｗｈ ｃ ｈ ｗ ｓ ｈ ｔ ｕ ｆ ｃ ｒ ａ ｉ ｏ ｅ ｏ ｌ ａ ｔ ｒｉ ｆｕ ｎ ｉ ｇ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｆ ｏ ｂ ｎ ． ａｅ ｉｈ ｓ ｏ ａ ｒ ａ ｅ ａ ｅ Ｓ ｔ ｈ ｎ ｙ ｆ ｃ ｏ ｉ ｌ ｅ ｃ ｎ ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｏ ｒ ｅ ｔ ｔ ｓ ｎ ｔ ｎｎ ｓ
加分 散剂 进行 改 性又 具有 较 好 的效 果 ， 为深 入研 究 其
他 廉 价 、 得 的分 散 剂 对 钙基 Ｃ ２吸 收剂 的改 性 效 易 Ｏ
果 ， 者 采用 木 质 素磺 酸 钙 （ 钙 ） 十 二 烷基 苯 磺 酸 笔 木 、
钠 为 微 量 添 加剂 ， 钙 基 Ｃ ：吸 收 剂 的活 性 进 行 改 对 Ｏ
笔者 采用 的表 面活 性剂 为木 质 素磺 酸 钙 （ 钙 ） 木 、 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 ．将 表 面活 性剂 加人 氢 氧 化 钙 的 过饱 和溶 液 中 ， 通过 共 沉淀 法 制取 高 比表 面积 的碳 酸
钙 （ｃ ）， 后 将 该 碳 酸 钙 在 高 温 下 煅 烧 ， 成 Ｐ ｐｃ 然 生 —
第 ｌ ７卷 第 ４期 ２ ｌ 年 ８月 ０１
燃
烧
பைடு நூலகம்
科
学
与
技
术
Ｖ＿ ． ７ Ｎ Ｏ． ０ １ １ ４
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｍ ｂ ｓｉｎＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｏ Ｃｏ ｕ ｔ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ａｕｇ． ２０１ １
添加 剂 改善 钙 基 ＣＯ２ 吸收 剂 的循 环 特 性
２ Ｉｓｔｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ ｈ ｒ ｐ ｙｉｓ ｈｎ ｓ ａｅ ｆ ｃ ｎ ｅ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ０ ｈｎ ） ．ｎｔｕｅ ｆ ｇｎ ｅｉ ｅｍｏ ｈ ｓ ，Ｃ ｉ ｅ ｄｍｙｏ ｉ ｃｓ ｅ ｉｇ１ ０ ８ ，Ｃ ｉａ ｉ Ｅ ｎＴ ｃ ｅ Ａｃ Ｓｅ ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｃ ｌ ａｂ ｎ ｔｏ ／ａｃｎ ｔｏ ｅ ｃｉｎｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ — ａ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｙｃｉ ｃ ｒ ｏ ａｉｎ ｃ ｌｉａｉｎｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅｏ ｂ ｓ ｄＣ０２ ｂ ｏ ｂ ｎ ｒ ｖ ｄｂ ｕ ｆ ｃａ ｔ ｃ ｏ ｆ Ｃａ ｓ ｒ ｅ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ｓ ｒａ ｔｎ ａ ｉ ｗａ ｔ ｄｅ ｘ ｄ ｂ ｄ Ｔｈ ｏ ｅ ｏ ｂ ｎｓｗｅｅｐ ｅ ｒ ｄｂ ｒｃｐ ｔｔｏ ｒ ｍ ｎ ａ ｕ ｏ ｓｓ ｓ ｅ ｓｏ ｆｃ ｌｉｍ ｓｓ ｉｄ ｉ ａｆ ｅ ｅ ． ｅｎ ｖ ｌｓ ｒ ｅ ｔ ｒ ｒｐａｅ ｙｐ ｅ ｉｉ ｉｎ ｆｏ ａ ｑ ｅ ｕ ｕ ｐ ｎ ｉｎｏ ａｃｕ ｕ ｎ ｉ ａ