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捕集集成技術有一定應用前景。
　　隨煅燒/碳酸化循環(huán)次數增加，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構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)時的碳酸化轉化率比電石渣提高了38％。
　　經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。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