logo
logo

  【每周推荐21-22期】氧化钙恒温下循环捕获二氧化碳并甲烷化的催化剂及制法和应用

技术背景:
        以钙基吸收剂固体颗粒作为CO2载体,在~600℃下捕集燃烧化石燃料所产生的烟气中CO2,形成的CaCO3产物需要在~900℃下热解,释放高浓度气体,进一步液化后注入地质处置层或深海,被认为是可帮助实现电力生产过程中近零或零排放的污染控制方式。但钙循环体系面临的最大挑战是其迅速减弱的CO2捕获能力,这主要源于CaCO3热解过程需要在~900℃的高温下煅烧,导致产物CaO烧结,同时,CO2捕获和释放温度相差300℃,使得工艺流程复杂化,并需要消耗更多能量来改变温度,且维持CaCO3分解所需高温投入的能量占整个循环能量的35%至50%。此外,填埋的CO2在特殊条件下会短时间内大量释放,造成更加严重的生态后果,将CO2转化为燃料或化学品,使CO2形成循环利用才是根本解决温室效应的途径。因此,开发一种低温、恒温下捕获CO2并转化的方法,无论对简化工艺流程以及降低能量投入都有十分重要的作用。
        在氢气中煅烧负载过渡金属(Co,Ni或Cu)的碳酸钙,能够实现碳酸钙的甲烷化,其反应温度比在惰性气氛或氧化气氛下低至少150℃,在贵金属催化剂的作用下,反应的温度甚至能降至350℃,使用Co/CoO/CaO催化剂能在550℃将CaCO3催化转化为CH4,在铁基催化剂作用下,CaCO3可以被催化转化为C1-C3的机物。但这些体系存在重大缺陷,一方面由于贵金属的稀有性和价格昂贵,不适宜大规模工业化生产过程,另外最根本的问题是以上体系只能将CaCO3催化转化,生成的CaO不能进行循环捕获吸收CO2并再次催化转化。

技术优势:
        在CaO上负载金属镍,其负载量为0.1?10wt%。在特定温度下捕获吸收二氧化碳,保持温度恒定,切换流通气为氢气,即有甲烷选择性生成,该过程可多次循环进行,氧化钙捕获二氧化碳能力及甲烷选择性无明显降低。该体系性能稳定,可循环捕获并转化二氧化碳,选择性高,价格低廉,环境友好,所需工艺流程简单。
主要优点:
CaO负载Ni催化剂(Ni/CaO)性能稳定,可循环捕获并转化CO2,选择性高,价格低廉,环境友好,所需工艺流程简单。
CaO捕获吸收CO2,生成CaCO3,在温度恒定的条件下,常压H2气氛下CaCO3可以高选择性转化为甲烷,初次循环甲烷选择性可达85-100%。
催化剂循环使用后,CaO捕获吸收CO2能力保持在90%以上,甲烷选择性保持在70%以上。

发明专利(实质审查的生效)

碳减排→二氧化碳捕获与利用→二氧化碳捕获与存储