CN114699883A - 催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法，吸收CO2后的富液经富液输送泵输运，与解吸后经贫液输送泵输运的贫液在贫富液换热器进行换热升温；升温后的富液进入解吸塔内，再生后的贫液经微波再沸器汽化后为解吸塔内的富液提供解吸能量，经微波再沸器汽化后的贫液与富液采用逆向接触，接触区域自上至下依次为带有超声波强化区的填料区、带有超声波强化区的催化区；解吸完的气混物经气液冷却器冷却和气液分离器气液分离后的液体继续注入解吸塔循环；降低了40％以上的能耗。本发明在催化剂协同超声波场/微波电磁场等外场作用下实现了二氧化碳低能耗解吸。

Description

催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法
技术领域
本发明属于二氧化碳捕集和利用技术领域，具体地说是涉及一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法。
背景技术
大量的二氧化碳(CO2)气体使得地球的温度逐渐上升，为了在2060年实现碳中和，高碳排放工厂的碳捕获与封存(CCS)工程启用可以消除和永久储存几乎所有的化石燃料利用后的二氧化碳。根据我国目前国情来看，高碳排放工厂的改造和CCS技术的相适应是大势所趋，高碳排放工厂低成本改造设备的燃烧后捕集方式和二氧化碳捕集效率最高的有机胺化学吸收技术是最具有前景的碳捕集模式。其捕集二氧化碳的流程主要为：在吸收塔内使用醇胺溶液为吸收剂化学吸收烟气中的二氧化碳，富二氧化碳的醇胺溶液(富液)输送至解吸塔进行气体解吸，再将解吸后的气体压缩储存，解吸后的贫二氧化碳的醇胺溶液(贫液)送回至吸收塔进行循环。富液中二氧化碳以氨基甲酸酯或碳酸氢盐的形式存在，富液在解吸塔需要热量驱动反应逆向生成二氧化碳和再生吸收剂，整体热负荷由溶液温度变化的显热、二氧化碳的解吸热和水蒸气的汽化潜热三个方面构成，能耗高达约4.0MJ/kg CO2。
在仅靠热量解吸的前提下，上述反应过程需要靠外部提供的热量从右向左进行驱动，降低解吸温度会影响整个解吸过程的解吸率和解吸速度。在保证解吸塔内二氧化碳解吸量和解吸速度的同时，还要尽可能降低从解吸塔流出吸收剂的二氧化碳负载量。
中国专利CN212215061U公开了一种复合式二氧化碳解吸塔，采用填料与塔板分别设置的内部结构方式，可根据实际运行工况所捕集二氧化碳的多少选择性地采用塔板或者填料进行解吸，由于填料部分的解吸效率远高于塔板部分，因此可以大幅降低塔体高度，降低建造成本，减小阻力，节省了动力消耗。但该技术仍有以下不足：低二氧化碳捕集率下的运行耗能高，解吸率低；内部塔板和填料布置复杂，运维成本高；塔体高度低，整个解吸过程的时间较短。
中国专利CN109351125A公开了一种用于降低富二氧化碳的胺溶液再生能耗的新型催化解吸塔，该专利使用传统解吸塔的运行方式，引入装填了固体催化剂的催化反应器用来降低能耗，加快了富碳胺溶剂的再生速率。但该技术的催化反应器外置，整体装置较为复杂，耗费较多的泵功用来反复输送吸收剂在催化反应器。
分析各个国家和地区的CCS项目的数据，其中电厂的碳捕集成本约占整个CCS项目总成本的70％，捕集成本约为29～51美元/每吨二氧化碳，生产每度电的能耗要增加24％～40％。这部分增加的能耗90％来源于解吸塔在高温下的吸收剂再生和二氧化碳解吸，为降低传统解吸塔的高能耗和高成本，开发结构简单，低能耗和高二氧化碳循环量的解吸系统是最为有效的办法，但由于材料制备和工况复杂，需要大量实验积累。
因此，针对现有技术的不足，亟需研究一种用于催化强化的二氧化碳低能耗解吸系统及方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法；本发明在催化剂协同超声波场/微波电磁场等外场作用下强化二氧化碳实现低能耗解吸。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，所述系统包括顺次连通的贫富液换热器、解吸塔、气液冷却器和气液分离器，所述气液分离器与解吸塔相连通，所述解吸塔还与微波再沸器相连通；所述解吸塔内设有填料区和催化区，所述填料区和催化区内分别设置有超声波强化区，所述贫富液换热器分别与富液输送泵和贫液输送泵相连通；所述解吸塔顶部设有除雾器。
作为优选，所述解吸塔内设置2～n层填料区，1～N层催化区，超声场强化区可耦合可独立布置在填料区或催化区。
作为优选，所述填料区包括第一填料区和第二填料区，所述第一填料区包括第一金属填料层和第一金属丝网板，第二填料区包括第二金属填料层和第二金属丝网板；所述催化区包括催化剂布置层和催化剂层金属丝网板，所述第一金属填料层、第一金属丝网板、催化剂布置层、催化剂层金属丝网板、第二金属填料层和第二金属丝网板由上而下顺次设置；所述超声波强化区包括超声波振子、金属网罩和超声波发生器，所述超声波发生器与电源相连接并传递超声波信号给超声波振子，所述超声波振子外围设有金属网罩，金属网罩防止超声波振子与固体填料接触；在每个填料区或催化区的上方环形塔壁区域分别等角度地垂直布置偶数个超声波振子。
解吸塔内可以设置2～n层填料区，1～N层催化区。超声场强化区可耦合可独立布置在填料区或催化区，在每个填料区或催化区的上方环形塔壁区域分别等角度地垂直布置偶数个超声波振子，超声波振子接触填料区或催化区的富液以传导超声波空化液相，加速气液传质进程。此外，超声波振子外罩有金属网罩，防止与其他固体接触。微波再沸器里设置微波场强化区，微波对进入微波再沸器的贫液快速加热和均匀升温，减小热损耗。
作为优选，所述贫富液换热器包括板式换热器换热隔板、富液出口、贫液入口、富液入口和贫液出口；所述微波再沸器包括再沸器外壳、微波腔、再沸器物料仓、磁控管、再沸器贫液入口、再沸器贫液回流出口和再沸器贫液出口；所述再沸器外壳内设有再沸器物料仓，所述再沸器外壳与再沸器物料仓之间设有微波腔，所述微波腔内设有磁控管；所述再沸器贫液入口设置在再沸器外壳的侧面下部，再沸器贫液回流出口设置在再沸器外壳的侧面上部，再沸器贫液出口设置在再沸器外壳的另一侧面下部。磁控管向再沸器物料仓所在的空间发射微波，微波在微波腔内不断反射和持续加热再沸器物料仓和内部的贫液。
一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，采用上述系统，包括下述步骤：
(1)吸收CO2后的富液经富液输送泵输运，与解吸后经贫液输送泵输运的贫液在贫富液换热器进行换热升温；
(2)升温后的富液进入解吸塔内，再生后的贫液经微波再沸器汽化后为解吸塔内的富液提供解吸能量，经微波再沸器汽化后的贫液与富液采用逆向接触，接触区域自上至下依次为带有超声波强化区的填料区、带有超声波强化区的催化区；
(3)解吸完的气混物经气液冷却器冷却和气液分离器气液分离后的液体继续注入解吸塔循环；降低了40％以上的能耗。
本发明超声波场强化流动液体内部的涡流扰动驱动CO2迁移至气相，并进一步汇聚至超声波空化作用产生的气泡中，进而加速CO2高效解吸；再沸器区域设置微波电磁场强化贫液汽化效果，微波电磁场的热效应和贫液组分的介电特性使得微波的电磁能转化为热能，可以定向性地作用于贫液体系中极性组分使其震动和与其它组分进行碰撞，从而使得流过再沸器的贫液热量从内部向外部传递，快速均匀升温汽化，降低加热过程中的热损失；填料层和催化层为贫液加热富液解吸CO2提供了更大的反应和传质面积，提高了气体解吸量。除此之外，催化层未反应提供质子和反应平台，降低了反应物解吸CO2的活化能，显著的加快了解吸反应的速率，增加了气体解吸量。
作为优选，富液进入解吸塔的温度为70～85℃，微波再沸器的温度设置为105～115℃；超声波频率为21～28kHz，功率为20～50W；微波频率为2000～2500MHz，功率500～800W。
作为优选，催化区的催化剂为磺化催化剂，所述磺化催化剂选自HZSM-5/SO3-H、SBA-15/SO3-H、Al2O3/SO3-H、带有磺酸基团的阳离子交换树脂中的任一种。
作为优选，所述催化剂通过下述方法制备得到：
(1)选用HZSM-5、SBA-15或纳米Al2O3载体中的一种，加入质量分数为10％～15％的硫酸至没过固体，然后向其中滴入三氧化硫进行磺化，三氧化硫的用量为所需磺化载体质量的1～3％；磺化结束后过滤干燥，得到催化剂粉末；
(2)将催化剂粉末及其1％～5％质量的液态塑料树脂送入转筒式成球机，制得成型后的催化剂。
本发明催化剂可以通过下述方法再生：
将需要再生的催化剂取出放置在容器内，加入稀硫酸没过所有催化剂颗粒，稀盐酸的用量最少需保证再生后的磺酸基的数量与的HCl比值为1，静置7～8小时后过滤，然后使用去离子水洗涤催化剂颗粒，洗涤后烘干7～8小时，对再生后的催化剂颗粒进行尺寸筛选，数量过少需要则重新制备和成型催化剂颗粒后补充进解吸塔催化区。
作为优选，成型后的催化剂的粒径为催化剂层金属丝网板和金属网罩孔径的3～5倍。
作为优选，填料区的填料装填使用散装方式，将其随机堆叠在金属丝网板上，堆叠高度刚好没过最近的超声波振子的位置，填料选用金属鲍尔环，填料尺寸大于填料放置的金属丝网板和金属网罩的丝网孔径，防止填料掉落；催化区的催化剂布置采用填料的装填方式，将成型好的催化剂粒随机堆叠在金属丝网板上，堆叠高度刚好没过最近的超声波振子的位置。催化层采用填料的布置模式增大了解吸时得气液接触面积，增大了CO2的传质动力。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、内部催化剂为吸收CO2的吸收剂提供质子和碱性位点，直接降低了二氧化碳解吸的活化能，催化反应的同时会与高温蒸汽混合物进行热量交换，加快了催化反应的速率，提高了气体解吸量；
2、外部超声波场间接辅助解吸系统，利用其空化效应在物理机制上为CO2从液相向气相提供了传质动力，改变吸收剂溶液内部的CO2参与的化学平衡，间接迫使所有化学反应向生成CO2的方向移动；超声波场的加入不仅直接促进了CO2从吸收剂溶液中的脱离，同时还可以均匀吸收剂溶液中的组分，使得整个解吸反应更加彻底；
3、通过与传统的加热解吸方法对比，在与其相同的工况参数下，本发明可在CO2解吸速率不变的情况下，使用微波再沸器的温度大幅降低至90℃，大程度地避免了设备的高温腐蚀和吸收剂的热降解；
4、本发明在原有的解吸温度下，与传统的解吸方法相比，解吸量可增加55％～60％，极大地增加了CO2解吸量，并降低了40％以上的能耗。
附图说明
图1为催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统的结构示意图；
图2为超声波布置平面的结构分布图；
图3为板式换热器内部贫富液内部换热流向图；
图4为微波再沸器的内部结构图；
图5为各个强化解吸手段的相对热负荷图；
图6为解吸温度随解吸率增加百分比的变化图；
附图说明：
1、贫富液换热器；2、解吸塔；3、气液冷却器；4、气液分离器；5、微波再沸器；6、富液输送泵；7、贫液输送泵；8、除雾器；9、第一金属填料层；10、第一金属丝网板；11、第二金属填料层；12、第二金属丝网板；13、催化剂布置层；14、催化剂层金属丝网板；15、超声波振子；16、金属网罩；17、超声波发生器；18、板式换热器换热隔板；19、富液出口；20、贫液入口；21、富液入口；22、贫液出口；23、再沸器外壳；24、微波腔；25、再沸器物料仓；26、磁控管；27、再沸器贫液入口；28、再沸器贫液回流出口；29、再沸器贫液出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施案例，而不是全部的实施案例。基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1～4，一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，所述系统包括顺次连通的贫富液换热器1、解吸塔2、气液冷却器3和气液分离器4，所述气液分离器4与解吸塔2相连通，所述解吸塔2还与微波再沸器5相连通；所述解吸塔2内设有填料区和催化区，所述填料区和催化区内分别设置有超声波强化区，所述贫富液换热器1分别与富液输送泵6和贫液输送泵7相连通；所述解吸塔顶部设有除雾器8。
所述填料区包括第一填料区和第二填料区，所述第一填料区包括第一金属填料层9和第一金属丝网板10，第二填料区包括第二金属填料层11和第二金属丝网板12，所述催化区包括催化剂布置层13和催化剂层金属丝网板14，所述第一金属填料层9、第一金属丝网板10、催化剂布置层13、催化剂层金属丝网板14、第二金属填料层11和第二金属丝网板12由上而下顺次设置。
所述超声波强化区包括超声波振子15、金属网罩16和超声波发生器17，所述超声波发生器17与电源相连接并传递超声波信号给超声波振子15，所述超声波振子15外围设有金属网罩16，金属网罩防止超声波振子与固体填料或催化层的颗粒接触；在每个填料区或催化区的上方环形塔壁区域分别等角度地垂直布置四个超声波振子15。
解吸塔内可以设置2～3层填料区，1～2层催化区。超声场强化区可耦合可独立布置在填料区或催化区，在每个填料区或催化区的上方环形塔壁区域分别等角度地垂直布置四个超声波振子，超声波振子接触填料区或催化区的富液以传导超声波空化液相，加速气液传质进程。此外，超声波振子外罩有金属网罩，防止与其他固体接触。微波再沸器里设置微波场强化区，微波对进入微波再沸器的贫液快速加热和均匀升温，减小热损耗。
所述贫富液换热器包括板式换热器换热隔板18、富液出口19、贫液入口20、富液入口21和贫液出口22；所述微波再沸器包括再沸器外壳23、微波腔24、再沸器物料仓25、磁控管26、再沸器贫液入口27、再沸器贫液回流出口28和再沸器贫液出口29；所述再沸器外壳23内设有再沸器物料仓25，所述再沸器外壳23与再沸器物料仓25之间设有微波腔，所述微波腔24内设有磁控管26；所述再沸器贫液入口27设置在再沸器外壳23的侧面下部，再沸器贫液回流出口28设置在再沸器外壳23的侧面上部，再沸器贫液出口29设置在再沸器外壳23的另一侧面下部。磁控管向再沸器物料仓所在的空间发射微波，微波在微波腔内不断反射和持续加热再沸器物料仓和内部的贫液。
实施例2
传统的解吸方法是：吸收CO2后的50～60℃富液与解吸后100～110℃贫液进行换热升温，升温后的80～90℃富液进入解吸塔内，贫液经110℃的再沸器汽化后为解吸塔内的富液提供解吸能量，经再沸器汽化后的贫液与富液逆向接触完成解吸，接触区域只经过填料区，再沸器的热源采用蒸汽或者电加热。解吸完的气混物经冷却和气液分离后的液体继续注入解吸塔循环。采用传统解吸方法的解吸能耗为4GJ/t CO2。
本发明采用实施例1的系统，在传统的解吸方法的基础上加置了成型催化剂可作为填料的催化区，另外通过超声波作用，替换再沸器的加热热源为微波。其中超声波场强化流动液体内部的涡流扰动驱动CO2迁移至气相，并进一步汇聚至超声波空化作用产生的气泡中，进而加速CO2高效解吸。微波电磁场的热效应和贫液组分的介电特性使得微波的电磁能转化为热能，可以定向性地作用于贫液体系中极性组分使其震动和与其它组分进行碰撞，从而使得流过再沸器的贫液快速均匀升温汽化，降低加热过程中的热损失。填料层和催化层为贫液加热富液解吸CO2提供了更大的反应和传质面积，提高了气体解吸量。除此之外，催化层为反应提供质子和反应平台，降低了反应物解吸CO2的活化能，显著的加快了解吸反应的速率，增加了气体解吸量。
吸收CO2后的低温富液经富液输送泵6输运与解吸后经贫液输送泵7输运的高温贫液在贫富液换热器1进行换热升温，升温后的富液进入解吸塔2内，贫液经微波再沸器5汽化后为解吸塔2内的富液提供解吸能量，经微波再沸器5汽化后的贫液与富液采用逆向接触，接触区域自上至下依次为第一金属填料层9、第一金属丝网板10、催化剂布置层13、催化剂层金属丝网板14、第二金属填料层11和第二金属丝网板12。解吸完的气混物经气液冷却器3冷却和气液分离器4气液分离后的液体继续注入解吸塔2循环。
贫富液换热器为内部贫液和富液进行流动的板式换热器，贫液经贫液入口20流入，富液经富液入口21流入，贫液和富野经过逆流和顺流完成换热后，贫液经贫液出口22流出，富液经富液出口19流出，贫液和富液通过换热隔板18进行换热。
微波再沸器包括再沸器外壳23、微波腔24、再沸器物料仓25和磁控管26。磁控管26向再沸器物料仓25所在的空间发射微波，微波在微波腔24内不断反射和持续加热再沸器物料仓25和内部的贫液。贫液经再沸器贫液入口27进入再沸器，在再沸器物料仓内25内被加热至饱和温度及以上，小部分贫液自再沸器贫液回流出口28流回解吸塔2，其余贫液自再沸器贫液出口29流至贫液输运泵7。
本发明富液进入解吸塔的温度为80℃，微波再沸器的温度设置为110℃；超声波频率为26kHz，功率为35W；微波频率为2200MHz，功率600W。
解吸能耗对比：
将本发明方法中的催化层替换为普通填料层和超声波设备关闭进行实验，设定为空白组。
将本发明方法中的催化层替换为普通填料层进行实验，设定为无催化组。
将本发明方法中的超声波设备关闭进行实验，设定无超声组。
将本发明进行正常实验，设定为新型方法组。
最后统计的解吸能耗数据如表1所示，各个强化解吸手段的相对热负荷如图5所示，将本发明的工况设置为与传统解吸方法相同的参数下，发现在仅在微波辅助加热的空白组的能耗为3.7GJ/t CO2，低于传统解吸方法的3.9GJ/t CO2。相对于空白组，仅在超声波作用下能耗降低了12％；仅在催化剂作用下能耗降低了20％；两者共同作用下能耗降低了40％。
表1
解吸类型 解吸能耗(GJ/t CO<sub>2</sub>) 相对热负荷(％)
空白组 3.7 100
无催化组 3.256 88
无超声组 2.96 80
新型方法组 2.22 60
由催化剂催化解吸出的溶液中游离的CO2，超声波作用下可将其快速逸散出液相，瞬时解吸速率可以增加100％～110％。催化剂在前期的解吸效果更为优越，在已达到热力平衡和催化剂作用也很小的解吸后期阶段，超声波能为CO2逸散出液相提供动力。
另外，经实验，采用本发明方法，反应的活化能由88.1kJ/mol降至53.4kJ/mol，解吸反应的速率平均增加50～60％，气体解吸量增加55％～60％。可以看出，本发明不仅可以明显降低反应物解吸CO2的活化能，而且可以显著的加快了解吸反应的速率，增加了气体解吸量。
不断降低新型方法中微波再沸器温度，分别与传统解吸方法中的CO2解吸速率比较，解吸温度随解吸率增加百分比的变化如图6所示，从图6可以看出，在再沸器温度为90℃时，本发明CO2解吸速率与传统的解吸方法相同，可极大地避免设备高温腐蚀。
本发明设计了一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统及方法，以低能耗和高解吸速率为寻优目标，包含内部催化剂直接强化解吸、外部超声波间接强化解吸和微波辅助加热。整体上实现了能耗低于传统加热解吸二氧化碳所需的能耗，解吸速率和循环容量高于传统加热解吸系统，为高效解吸二氧化碳方案提供了一种可能。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的具体实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，凡依本发明申请范围所做出的若干变形与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，其特征在于：所述系统包括顺次连通的贫富液换热器、解吸塔、气液冷却器和气液分离器，所述气液分离器与解吸塔相连通，所述解吸塔还与微波再沸器相连通；所述解吸塔内设有填料区和催化区，所述填料区和催化区内分别设置有超声波强化区，所述贫富液换热器分别与富液输送泵和贫液输送泵相连通；所述解吸塔顶部设有除雾器。
2.根据权利要求1所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，其特征在于：所述解吸塔内设置2～n层填料区，1～N层催化区，超声场强化区可耦合可独立布置在填料区或催化区。
3.根据权利要求2所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，其特征在于：所述填料区包括第一填料区和第二填料区，所述第一填料区包括第一金属填料层和第一金属丝网板，第二填料区包括第二金属填料层和第二金属丝网板；所述催化区包括催化剂布置层和催化剂层金属丝网板，所述第一金属填料层、第一金属丝网板、催化剂布置层、催化剂层金属丝网板、第二金属填料层和第二金属丝网板由上而下顺次设置；所述超声波强化区包括超声波振子、金属网罩和超声波发生器，所述超声波发生器与电源相连接并传递超声波信号给超声波振子，所述超声波振子外围设有金属网罩；在每个填料区或催化区的上方环形塔壁区域分别等角度地垂直布置偶数个超声波振子。
4.根据权利要求1所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸系统，其特征在于：所述贫富液换热器包括板式换热器换热隔板、富液出口、贫液入口、富液入口和贫液出口；所述微波再沸器包括再沸器外壳、微波腔、再沸器物料仓、磁控管、再沸器贫液入口、再沸器贫液回流出口和再沸器贫液出口；所述再沸器外壳内设有再沸器物料仓，所述再沸器外壳与再沸器物料仓之间设有微波腔，所述微波腔内设有磁控管；所述再沸器贫液入口设置在再沸器外壳的侧面下部，再沸器贫液回流出口设置在再沸器外壳的侧面上部，再沸器贫液出口设置在再沸器外壳的另一侧面下部。
5.一种催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一种所述系统，包括下述步骤：
(1)吸收CO2后的富液经富液输送泵输运，与解吸后经贫液输送泵输运的贫液在贫富液换热器进行换热升温；
(2)升温后的富液进入解吸塔内，再生后的贫液经微波再沸器汽化后为解吸塔内的富液提供解吸能量，经微波再沸器汽化后的贫液与富液采用逆向接触，接触区域自上至下依次为带有超声波强化区的填料区、带有超声波强化区的催化区；
(3)解吸完的气混物经气液冷却器冷却和气液分离器气液分离后的液体继续注入解吸塔循环；降低了40％以上的能耗。
6.根据权利要求5所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于：富液进入解吸塔的温度为70～85℃，微波再沸器的温度设置为105～115℃；超声波频率为21～28kHz，功率为20～50W；微波频率为2000～2500MHz，功率500～800W。
7.根据权利要求5所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于：催化区的催化剂为磺化催化剂，所述磺化催化剂选自HZSM-5/SO3-H、SBA-15/SO3-H、Al2O3/SO3-H、带有磺酸基团的阳离子交换树脂中的任一种。
8.根据权利要求7所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于所述催化剂通过下述方法制备得到：
(1)选用HZSM-5、SBA-15或纳米Al2O3载体中的一种，加入质量分数为10％～15％的硫酸至没过固体，然后向其中滴入三氧化硫进行磺化，三氧化硫的用量为所需磺化载体质量的1％～3％；磺化结束后过滤干燥，得到催化剂粉末；
(2)将催化剂粉末及其1％～5％质量的液态塑料树脂送入转筒式成球机，制得成型后的催化剂。
9.根据权利要求8所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于：成型后的催化剂的粒径为催化剂层金属丝网板和金属网罩孔径的3～5倍。
10.根据权利要求9所述催化剂协同外场强化二氧化碳低能耗解吸方法，其特征在于：填料区的填料装填使用散装方式，将其随机堆叠在金属丝网板上，堆叠高度刚好没过最近的超声波振子的位置，填料选用金属鲍尔环，填料尺寸大于填料放置的金属丝网板和金属网罩的丝网孔径；催化区的催化剂布置采用填料的装填方式。
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