一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法技术

本发明专利技术提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。本发明专利技术通过电厂内的资源化循环利用，以粉煤灰为基体，将其分为两部分进行综合利用，同时得到了二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置，两者相辅相成，接替使用，从而形成了一套完整的粉煤灰基二氧化碳吸收体系和循环利用方法。本发明专利技术实现了粉煤灰为原料的疏水性沸石分子筛高强材料的制备工艺；并高效的实现了二氧化碳的处置，将粉煤灰同时应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法
本专利技术属于粉煤灰吸收二氧化碳
，涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，尤其涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法。
技术介绍
煤炭在我国国民经济建设中占据着绝对的主导作用，且长期占我国一次能源消费总量的比例接近甚至高于70％。在我国煤炭消费中，80％煤炭被用作动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力。但煤炭是一种低品位化石燃料，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。据统计，在我国煤燃烧排放的CO、CO2、SO2、NOX和粉尘占总燃料燃烧排放量的比例依次为71％、85％、90％、70％和70％。随着全球气候变暖加剧，减少二氧化碳等温室气体排放、保护环境成为当前要解决的全球核心问题之一。CO2是引起温室效应的主要气体之一，同时也是一种潜在的碳资源，CO2作为化工原料、致冷剂、油田增产剂、惰性介质、溶剂和压力源等在国民经济各部门有着广泛的用途。因此，各国都在致力于减少燃烧化石燃料的二氧化碳排放量。实现二氧化碳的减排要经过捕捉、运输、封存、应用、转化等过程，这些过程中捕捉成本约占75％，甚至更高。目前大多数大排放源的CO2浓度低于15％，然而小部分(不到2％)基于化石燃料的工业源的CO2排放浓度超过95％，所以高浓度源是早期实施二氧化碳捕捉和封存技术(CCS)的潜在对象。目前低浓度源的回收也迫在眉睫，但二氧化碳捕捉材料的缺点是循环使用性能差、有毒、捕获效率低、原材料稀缺、能耗高。因此，新型碳捕捉材料的开发成为研究的重点。沸石分子筛是天然或人工合成的含碱金属或碱土金属氧化物的结晶硅铝酸盐，有严格的结构和孔隙，孔隙大小因结构差异略有变化，可对不同分子量物质进行分离。沸石分子筛材料的吸附性能主要取决于两方面：一是其丰富的孔道结构和大的比表面积，可为吸附质提供足够的吸附中心；二是其表面的电性质，由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石分子筛本身是一种极性物质，其表面具有很强的色散力和静电力，表现为对极性(特别是水)、不饱和及易极化分子强大的亲和力。但沸石在吸收水蒸气后对二氧化碳的吸附明显降低，这一缺点限制了其在二氧化碳捕集上的应用。燃煤热电厂烟道气排出的气体主要由约5％～20％的水蒸气和10％～15％的二氧化碳组成，故直接沸石吸附其他易使二氧化碳的吸附量下降，而且常规的合成沸石分子筛主要利用Al(OH)3等工业原料，价格昂贵，不易形成规模生产。因此，如何得的一种开发简易、来源广泛的疏水性沸石，以及提供更加经济环保的循环吸收利用方式，已成为本领域诸多一线研究人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，本专利技术通过电厂内的资源化循环利用，采用粉煤灰作为二氧化碳吸收的基体，能够实现二氧化碳的捕捉和封存，从而应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与二氧化碳的直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题，而且原料价格便宜，工艺简单，适于规模化开展和应用。本专利技术提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。优选的，所述疏水型沸石分子筛吸收基体，按原料质量分数计，包括：疏水改性沸石分子筛60～70重量份；硅酸盐水泥15～25重量份；聚丙烯酰胺1～2重量份；水；所述疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥和聚丙烯酰胺的质量之和与所述水的质量比为5：(1～2)。优选的，所述沸石分子筛包括13X型沸石分子筛、10X型沸石分子筛、Y型沸石分子筛和A型沸石分子筛中的一种或多种；所述硅酸盐水泥包括Ⅰ型硅酸盐水泥和/或ⅠI型硅酸盐水泥；所述滤渣封存基体中含有金属氧化物。优选的，所述疏水改性沸石分子筛包括SiO2表面疏水改性的沸石分子筛；所述金属氧化物包括CaO、Al2O3和MgO中的一种或多种；所述滤渣封存基体具体为含水的滤渣。优选的，所述处理为沸石分子筛和滤渣由粉煤灰经处理后，同步得到；所述处理的具体过程为：粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物，滤液经过晶化后，得到分子筛，固体混合物为滤渣。优选的，所述粉煤灰基二氧化碳吸收体系还包括二氧化碳脱附装置；所述二氧化碳捕获装置捕获二氧化碳后，将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，将捕获的二氧化碳转移至二氧化碳封存装置中。本专利技术还提供了一种粉煤灰循环利用方法，包括以下步骤：1)将粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物；2)将上述步骤得到的滤液和硅铝酸盐的混合物，进行水热反应晶化后，得到沸石分子筛，再将沸石分子筛和SiCl4经过液相沉积后，得到疏水改性沸石分子筛，然后将疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺和水经过固化后，得到疏水型沸石分子筛吸收基体；上述步骤得到的固体混合物中含有一定量的水分，作为滤渣封存基体；3)将疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化碳捕获装置中，将滤渣封存基体置于二氧化碳封存装置中，分别得到含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置和含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置；4)将上述步骤得到的含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置捕获烟道尾气中的二氧化碳后，再将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，通过热蒸汽将捕获的二氧化碳脱附后，送入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置进行封存。优选的，所述除铁预处理包括磁选除铁和/或酸液除铁；所述酸液包括盐酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的一种或多种；所述酸液的浓度为2～4mol·L-1；所述酸液除铁的温度为60～70℃；所述酸液除铁的时间为5～6h；所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱液处理具体为水热反应；所述碱液处理的温度为90～100℃；所述碱液处理的时间为48～96h。优选的，所述硅铝酸盐包括可溶性硅酸盐和可溶性铝酸盐；所述滤液和硅铝盐的混合物中的Si和Al的摩尔比为2.2～3.3；所述步骤2)中的水热反应的温度为90～100℃；所述步骤2)中的水热反应的时间为6～8h；所述液相沉积的具体步骤为：将沸石分子筛、SiCl4和溶剂混合后，再进行焙烧；所述沸石分子筛和SiCl4的质量比为1：(0.2～0.5)；所述沸石分子筛和溶剂的质量比为1：(3～5)；所述混合的时间为5～6h；所述焙烧的温度为400～500℃。优选的，所述固化为常温固化；所述固化的时间为12～24h；所述烟道包括燃煤热电厂的烟道；所述脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；/n所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；/n所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；
所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；
所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。


2.根据权利要求1所述的粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，所述疏水型沸石分子筛吸收基体，按原料质量分数计，包括：
疏水改性沸石分子筛60～70重量份；
硅酸盐水泥15～25重量份；
聚丙烯酰胺1～2重量份；
水；
所述疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥和聚丙烯酰胺的质量之和与所述水的质量比为5：(1～2)。


3.根据权利要求2所述的粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，所述沸石分子筛包括13X型沸石分子筛、10X型沸石分子筛、Y型沸石分子筛和A型沸石分子筛中的一种或多种；
所述硅酸盐水泥包括Ⅰ型硅酸盐水泥和/或ⅠI型硅酸盐水泥；
所述滤渣封存基体中含有金属氧化物。


4.根据权利要求3所述的粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，所述疏水改性沸石分子筛包括SiO2表面疏水改性的沸石分子筛；
所述金属氧化物包括CaO、Al2O3和MgO中的一种或多种；
所述滤渣封存基体具体为含水的滤渣。


5.根据权利要求2所述的粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，所述处理为沸石分子筛和滤渣由粉煤灰经处理后，同步得到；
所述处理的具体过程为：
粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物，滤液经过晶化后，得到分子筛，固体混合物为滤渣。


6.根据权利要求1～5任意一项所述的粉煤灰基二氧化碳吸收体系，其特征在于，所述粉煤灰基二氧化碳吸收体系还包括二氧化碳脱附装置；
所述二氧化碳捕获装置捕获二氧化碳后，将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，将捕获的二氧化碳转移至二氧化碳封存装置中。


7.一种粉煤灰循环利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物；
2)将上述步骤得到的滤液和硅铝酸盐的混合物，进行水热反应晶化后，得到沸石分子筛，再将沸石分子筛和SiCl4经过液相沉积后，得到疏水改性沸石分子筛，然后将疏水改性沸石分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，武全伟，孟庆宝，曲金星，尚宪猛，
申请(专利权)人：华电宁夏灵武发电有限公司，华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64