修飾電石渣作為CO2高溫載體的循環(huán)反應特性研究.pdf

1、鈣循環(huán)法是利用石灰石等鈣基載體循環(huán)煅燒/碳酸化反應高溫捕集CO2的方法，具有價格低、能耗小、載體容量大等優(yōu)點，工業(yè)應用前景良好。電石渣是電石生產(chǎn)乙炔時形成的鈣基廢棄物，一般進行就地堆放填埋處理，這不僅占用大量土地，而且對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴重威脅，同時又浪費了鈣資源。前期研究表明，電石渣作為CO2高溫載體循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2性能良好，利用低成本電石渣代替石灰石等鈣基載體循環(huán)捕集CO2，既能資源化利用電石渣，又能避免因開采石灰石

2、等鈣基載體而帶來的生態(tài)破壞和能量消耗。因此，電石渣資源化利用與燃煤電站低成本CO2捕集集成技術(shù)有一定應用前景。
　　隨煅燒/碳酸化循環(huán)次數(shù)增加，電石渣捕集CO2性能逐步下降。為進一步提高電石渣的循環(huán)捕集CO2性能，本文通過化學修飾對電石渣進行處理制備了以下3種新型鈣基CO2載體:由電石渣制備的沉淀碳酸鈣，經(jīng)粗木醋液修飾的電石渣和電石渣/硝酸鋁燃燒合成的復合載體。研究制備條件和反應條件對修飾電石渣循環(huán)捕集CO2特性的影響規(guī)律;分析修

3、飾處理前后鈣基載體微觀結(jié)構(gòu)的變遷特性和物相變化，揭示修飾電石渣循環(huán)捕集CO2反應機理。
　　研究利用電石渣制備沉淀碳酸鈣循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2性能，提出電石渣干/濕法兩段捕集CO2工藝路線。研究表明，沉淀碳酸鈣循環(huán)捕集CO2性能高于電石渣，沉淀碳酸鈣的最佳碳酸化溫度為700℃。沉淀碳酸鈣循環(huán)穩(wěn)定性比電石渣高，第20次循環(huán)時的碳酸化轉(zhuǎn)化率比電石渣提高了38％。
　　經(jīng)過粗木醋液修飾處理電石渣的循環(huán)捕集CO2性能也得到提高，

4、第20次循環(huán)時的碳酸化轉(zhuǎn)化率為0.47，比電石渣提高了27％。粗木醋液修飾電石渣在第1次煅燒過程中，有機物的釋放和燃燒導致鈣基載體溫度升高，加劇鈣基載體的燒結(jié)。提出400℃預煅燒處理粗木醋液修飾電石渣方法，提高其CO2捕集性能的同時可以回收利用丙酮。在最佳預煅燒處理時間為30min的條件下，第20次循環(huán)時的碳酸化轉(zhuǎn)化率為0.52，比電石渣提高了41％。預煅燒處理粗木醋液修飾電石渣的煅燒產(chǎn)物比煅燒粗木醋液修飾電石渣和電石渣在循環(huán)反應中具有

5、更大的比表面積和比孔容，有利于CO2捕集。
　　Al(NO3)3·9H2O可溶于水，電石渣中Ca(OH)2可溶于甘油，為了Al(NO3)3·9H2O和Ca(OH)2均勻混合，以水和甘油為溶劑，采用電石渣/硝酸鋁燃燒合成方法制備的復合CO2高溫載體具有良好CO2捕集性能和循環(huán)穩(wěn)定性。當CaO/Al2O3質(zhì)量比為90∶10，燃燒合成溫度為800℃，碳酸化溫度為700℃時，復合載體取得最佳CO2捕集性能。復合載體第20次循環(huán)時的CO2吸