CN115069232A - 金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 - Google Patents
金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115069232A CN115069232A CN202210798646.3A CN202210798646A CN115069232A CN 115069232 A CN115069232 A CN 115069232A CN 202210798646 A CN202210798646 A CN 202210798646A CN 115069232 A CN115069232 A CN 115069232A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- mixed solution
- attapulgite
- oxide
- desorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 238000003795 desorption Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 12
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 11
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 11
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 229910016287 MxOy Inorganic materials 0.000 description 4
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229940058020 2-amino-2-methyl-1-propanol Drugs 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 F2O3 Chemical compound 0.000 description 2
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N aminomethyl propanol Chemical compound CC(C)(N)CO CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 2
- VZEZONWRBFJJMZ-UHFFFAOYSA-N 3-allyl-2-[2-(diethylamino)ethoxy]benzaldehyde Chemical compound CCN(CC)CCOC1=C(CC=C)C=CC=C1C=O VZEZONWRBFJJMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNPURSDMOWDNOQ-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-7h-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-amine Chemical compound COC1=NC(N)=NC2=C1C=CN2 CNPURSDMOWDNOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002407 ATP formation Effects 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001926 trapping method Methods 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
- B01J37/035—Precipitation on carriers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/343—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸CO2中的应用，金属改性凹凸棒土催化剂的制备方法包括以下几个步骤：将可溶性金属盐溶于水中，再加入凹凸棒土粉末，得到混合液A；对于混合液A进行超声处理0.5h以上得到混合物B；加入碱性物质提高混合液B的pH值，使金属盐沉淀，然后陈化得到混合液C；对混合液C进行固液分离，干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。与现有技术相比，本发明的催化剂制备过程工艺简便，原料便宜易得；催化解吸性能优于凹凸棒土催化剂及单一的金属氧化物催化剂；催化剂易于分离，稳定性好可重复循环利用；对于有机胺溶液吸收CO2性能影响小。
Description
技术领域
本发明属于燃煤电厂CO2捕集技术领域，尤其涉及金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸CO2中的应用。
背景技术
化石能源是当今主要的能源来源，但化石能源的大量使用会排放出大量的CO2，并导致温室效应及极端气候等问题。作为CO2最大排放源，电力生产的CO2占总源头的60％以上，因此，从控制CO2排放角度来看，首先必须控制电力生产过程中排放的CO2。常用的燃煤电厂CO2捕获技术包括：燃烧后捕集，燃烧前捕集和富氧燃烧。燃烧后CO2捕集技术因具备对现有燃煤电厂设备适应性好的优点，而成为目前最具潜力的气体减排手段。诸多CO2捕获方法中，有机胺溶液化学吸收法因具备吸收速率快、吸收容量大及溶剂可循环使用等优点，成为目前最成熟和应用最广泛的CO2捕集方法。然而，该方法目前存在最大的瓶颈是，利用传统的热解吸方法再生富CO2胺溶液时，因解吸温度过高，导致解吸过程热能消耗过高，会将设备的投资和运行成本提高60-70％。因此，有效降低CO2捕集工艺中的热能能耗，有利于有机胺溶液CO2吸收法在燃煤电厂的大规模应用。
现有研究工作大量集中在开发新型胺溶剂、相变溶剂和混合胺溶剂，及优化CO2吸收- 解吸工艺流程，以此来降低CO2捕集过程中的CO2解吸速率低和再生能耗高的问题。但由于传统的CO2解吸温度在120～140℃，在该温度范围内水的大量气化是主要的能量消耗，因此，在较低温度(<100℃)下进行有机胺溶液解吸CO2并保证较快的CO2解吸速率可显著降低溶剂再生能耗，提高有机胺法CO2捕集技术的经济实用性。针对富CO2胺溶液再生能耗高的问题， Umair H.Bhatti等人将蒙脱石应用在5M MEA溶液CO2再生反应中，使得能耗最多降低32.4％。(Umair H.Bhatti et al.Green Chemistry,2018,20(9):1929-1961.)为了进一步降低能耗， Umair等人将Cr2O3、F2O3、CoO负载在蒙脱石上，可降低再生能耗20.9％-40％。(Umair H.Bhatti et al.Ind.Eng.Chem.Res.,2021,60(36):13318-13325.)。为进一步降低富CO2胺溶液再生能耗，进而降低CO2捕获成本，提高胺法捕获CO2的实用性。开发设计新型高效的固体酸催化剂应用于富CO2胺溶液再生过程，具有重大的实际意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，通过合成性能优异的的固体酸催化剂，并用于催化降低富 CO2有机胺溶液的再生能耗。从而降低有机胺法捕获CO2的成本。
本发明的技术方案是，提供一种金属改性凹凸棒土催化剂在催化CO2解吸中的应用，所述金属改性凹凸棒土催化剂由氧化物和凹凸棒土组成，所述氧化物为酸性氧化物或两性氧化物；
(1)将可溶性金属盐溶于水中，再加入凹凸棒土的粉末，得到混合液A；
(2)对于混合液A在室温下进行超声处理一段时间得到混合物B；
(3)加入氨水溶液提高混合液B的pH值，使金属盐水解沉淀，然后陈化得到混合液C；
(4)对混合液C进行固液分离，洗涤、干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。
优选地，步骤(1)中，可溶性金属盐与凹凸棒土的质量比为1:3-3:1。
优选地，所述氧化物为TiO2、CuO、F2O3、SnO2、NiO、ZrO2、ZnO、V2O5、MoO3、 WO3、Cr2O3、Al2O3、CoO中的一种或几种。
优先地，步骤(2)中，超声处理的时间为20分钟以上，优选为0.5-2h。
优选地，步骤(3)中，加入碱性物质调节pH值为6-12，更优选为8-12。
优选地，步骤(3)中，陈化的时间为5-20h。
优选地，步骤(3)中，碱性物质为氨水，氢氧化钠溶液等。
优选地，步骤(4)中，干燥温度为60-200℃，干燥时间为8-48h。
优选地，步骤(4)中，煅烧温度为300-800℃，煅烧时间为2-12h。
本发明是以超声辅助的沉淀法合成上述催化剂，主要过程是：将适量的金属盐溶于去离子水中，再加入一定量的凹凸棒土粉末，得到混合液A；对混合液A进行超声处理使两种物质混合均匀，得到混合液B；向混合液B中加入氨水提高其pH值，使金属阳离子水解沉淀，并陈化一段时间后得到混合液C；对混合液C固液分离，然后对固体洗涤，并在特定的温度下干燥和煅烧后得到目标产物催化剂MxOy/ATP。
本发明的催化剂可表示如下：MxOy/ATP,其中MxOy表示为金属氧化物。该催化剂MxOy/ATP用于传统有机胺溶剂捕获CO2工艺中富胺溶剂再生过程，可极大的降低再生能耗。其主要原因在于，ATP本身具有酸性，使其具备一定的催化效果，在做为载体负载金属氧化物后，与金属氧化物表现出了较强的协同催化作用。
用于吸收CO2的有机胺溶剂包括：单乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，三乙醇胺(TEA)，N-甲基二乙醇胺(MDEA)，2-氨基-2-甲基-1丙醇(AMP)及哌嗪(PZ)等传统胺溶液及新型胺溶液，如4-(二已胺基)-2-丁醇(DEAB)，二乙烯水胺(DETA)，二已胺基(DEAE) 等及其各种混合胺溶剂，如MEA-DEA及MEA-MDEA等。胺水溶剂的浓度范围为1-7mol/L。
富胺溶剂催化再生温度为80-100℃，催化剂在传统填料塔中的装填/负载方式包括但不限于，用填料进行包裹、浸渍法覆盖在填料表面、替换部分填料及催化剂的散堆装填等方式。
本发明的有益效果是：
催化剂制备过程工艺简单，原料便宜易得。
催化剂解吸性能优越，催化性能强于ATP、分子筛、单一金属氧化物等传统催化剂。
催化剂易于分离，稳定性好，重复循环性能好。
对有机胺溶液的CO2吸收性能无影响。
附图说明
图1表示实施例1中催化剂的X射线衍射谱图。
图2表示实施例1中催化剂的傅里叶红外谱图。
图3表示富CO2胺溶液实验室规模的间歇式解吸装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：SnO2/ATP催化剂
第一步将1.4g的氯化锡水合物SnCl2·2H2O溶解在少量去离子水中，加入4.2gATP，并用去离子水定容到100ml，得到混合液A；将混合液A超声处理0.5h使两种物质充分混合分散，得到混合液B；对混合液B强烈搅拌分散，并逐滴加氨水溶液至混合液B中，使其在碱性条件下(pH＝8)进行水解沉淀，室温陈化6h，得到混合液C。对混合液C过滤、洗涤，然后在80℃下干燥12h，并在500℃下煅烧3h，得到催化剂1:3-SnO2/ATP。
对比例1：ATP催化剂
作为对比，ATP催化剂采用SnO2-ATP合成过程中使用的相同ATP。
图1为实施例1的催化剂X射线衍射谱图。由图1可以看出，相对单一的ATP催化剂，催化剂1:3-SnO2/ATP上出现了SnO2的衍射峰强度(2θ＝34，52，和62°)，表明ATP与SnO2有了比较好的结合。
实施例2:
同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，SnO2和ATP的质量比为1:4，得到的催化剂标记为1:4-SnO2/ATP。
实施例3
同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，SnO2和ATP的质量比为1:2，得到的催化剂标记为1:2-SnO2/ATP。
实施例4
同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，使用ZrOCl2·8H2O代替SnCl2·2H2O，ZrOCl2·8H2O与ATP的质量比为1:1.3，得到催化剂标记为ZrO2/ATP。
实施例5
同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，使用NiSO4·6H2O代替SnCl2·2H2O，NiSO4·6H2O与ATP的质量比为1.7:1，得到催化剂标记为NiO/ATP。
应用例
催化解吸富CO2单乙醇胺溶剂再生过程
富CO2胺溶液实验室规模的间歇式解吸装置如图2所示，其主体为500ml容积的三口烧瓶，中间插有温度计，右侧瓶口装有一个冷凝回流装置以防胺溶液的挥发，左侧为进气装置。三口烧瓶里面装有磁力搅拌子，烧瓶下方为带磁力搅拌功能的油浴锅。解吸能耗(KJ/mol) 定义为每解吸1molCO2所需要的能量，使用电表进行统计计算，热量由油浴锅提供。解吸所用胺溶液为浓度5mol/L，富胺的负载为0.53CO2/mol amine的单乙醇胺溶液(MEA)，所用催化剂为上述实施方法制得的。具体操作过程如下，将体积为200ml的待解吸富CO2单乙醇胺溶液(MEA)加入到烧瓶中，并按1.25％的比率加入上述催化剂2.5g。将三口烧瓶置于油浴锅中，加热至所需解吸温度88℃。实验结果如下表1：
表1实施例和对照例的催化剂解吸能耗比较
| 催化剂 | 能耗比值(％) | 能耗降低(％) |
| 空白 | 100 | 0 |
| 对比例1：ATP | 63.1 | 36.9 |
| 1:4-SnO<sub>2</sub>/ATP | 48.7 | 51.3 |
| 1:3-SnO<sub>2</sub>/ATP | 50.8 | 49.2 |
| 1:2-SnO<sub>2</sub>/ATP | 46.4 | 53.6 |
| ZrO<sub>2</sub>/ATP | 40.4 | 59.6 |
| CuO/ATP | 41.4 | 58.6 |
| SnO2 | 51.6 | 48.4 |
由上表可知，相对于空白MEA，加入催化剂均显著地降低了MEA的解吸能耗，且实施例制备的催化剂性能均优于单一的催化剂。
Claims (8)
1.金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸CO2中的应用，其特征在于，所述催化剂是将氧化物负载于凹凸棒土载体上，所述金属氧化物为酸性或两性氧化物；
所述催化剂的具体制备方法如下：
(1)将可溶性金属盐溶于水中，再加入凹凸棒土粉末，得到混合物A；
(2)对混合液A在室温下超声处理一段时间得到混合物B；
(3)向混合液B中加入氨水溶液提高其pH值，使金属盐水解得到沉淀，然后陈化得到混合液C；
(4)对混合液C进行固液分离，洗涤、干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述可溶性金属盐与凹凸棒土的质量比为1:3-3:1。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(2)中，所述超声处理的时间为0.5-2h。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述pH值为6-12。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述陈化时间为5-20h。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥温度为60-200℃，所述干燥时间为8-48h。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(4)中，所述煅烧温度为300-800℃，煅烧时间为2-12h。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氧化物为酸性氧化物或两性氧化物TiO2、CuO、F2O3、SnO2、NiO、ZrO2、ZnO、Cr2O3、V2O5、MoO3、WO3、Al2O3、CoO中的一种或几种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210798646.3A CN115069232A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210798646.3A CN115069232A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115069232A true CN115069232A (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=83258099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210798646.3A Pending CN115069232A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115069232A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105214597A (zh) * | 2015-09-21 | 2016-01-06 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 中温二氧化碳吸收剂及其成型方法 |
| US20180050322A1 (en) * | 2015-03-23 | 2018-02-22 | Basf Corporation | Carbon dioxide sorbents for indoor air quality control |
| CN108246345A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 湖南大学 | 一种氧化物-分子筛催化剂的制备方法 |
| CN108392950A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-14 | 湖南大学 | 氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用 |
| CN113648789A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 苏文雯 | 厨房烟气co2捕捉吸收液体介质/球及具有其的抽油烟机 |
-
2022
- 2022-07-06 CN CN202210798646.3A patent/CN115069232A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180050322A1 (en) * | 2015-03-23 | 2018-02-22 | Basf Corporation | Carbon dioxide sorbents for indoor air quality control |
| CN105214597A (zh) * | 2015-09-21 | 2016-01-06 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 中温二氧化碳吸收剂及其成型方法 |
| CN108246345A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 湖南大学 | 一种氧化物-分子筛催化剂的制备方法 |
| CN108392950A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-14 | 湖南大学 | 氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用 |
| CN113648789A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-16 | 苏文雯 | 厨房烟气co2捕捉吸收液体介质/球及具有其的抽油烟机 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZHAN TAN等: "Attapulgite as a cost-effective catalyst for low-energy consumption amine-based CO2 capture", 《SEPARATION AND PURIFIATION TECHNOLOGY》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106984333B (zh) | 用于富二氧化碳的胺溶液再生的负载型催化剂的制备方法 | |
| CN103157505B (zh) | 一种Cu-SSZ-13催化剂、制备方法及其用途 | |
| CN103752331B (zh) | 用于协同净化生物质锅炉烟气的多效催化剂及其制备方法 | |
| CN103041818B (zh) | 催化湿式氧化催化剂的制备方法和有机废水处理方法 | |
| CN109433247B (zh) | 一种用于富co2胺溶液解吸的mcm-41分子筛基负载型催化剂的制备方法 | |
| CN108392950B (zh) | 氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用 | |
| CN104741114B (zh) | 一种平板式高温scr脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN102205240B (zh) | 基于TiO2-SnO2复合载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法 | |
| CN102773090A (zh) | Wo3新型添加工艺的整体蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN113210021B (zh) | 一种促进二氧化碳富液解吸的过渡金属基复合催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN107126959A (zh) | 一种凹凸棒石负载CoTiO3‑CeO2‑异质结SCR低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN103464177A (zh) | 一种氟掺杂二氧化铈和凹凸棒土的scr脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN106345475A (zh) | 二氧化钛特定晶面搭载氧化铁脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN101554589A (zh) | 铜,铁改性的二氧化钛柱撑膨润土催化剂及其制备方法 | |
| CN1872413A (zh) | 脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN110681410B (zh) | 一种用于富co2胺溶液解吸的sba-15分子筛基负载型催化剂的制备方法 | |
| CN109794251A (zh) | 一种络合剂改性锌镍铝铈类水滑石前驱体制备羰基硫水解催化剂的方法 | |
| CN104437653A (zh) | 一种生物基瓦砾纸状低温同步脱硝脱硫催化剂及制备方法 | |
| CN113877638A (zh) | 分步沉淀法制备脱硝脱二噁英脱VOCs一体化催化剂的制备方法、制得的催化剂 | |
| CN113600204A (zh) | 一种Mn基低温SCR脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN105727965A (zh) | 一种用于烟气脱硝的铜锆铈钛复合氧化物催化剂及其制法 | |
| CN113262780A (zh) | 高活性和高稳定性的锰基碳烟催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115069232A (zh) | 金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用 | |
| CN105396614A (zh) | 氨选择性催化还原去除氮氧化物的催化剂及制备和应用 | |
| CN106215929B (zh) | 一种铈基脱硝催化剂及其制备工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220920 |