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氢气不仅用做石油化工和化学工业的原料,又是极好的能量载体,用作清洁燃料和交通动力能源。制氢方法中二氧化碳吸附强化的甲烷水蒸汽重整制氢反应因流程简单、能耗进一步降低而成为近期研究热点。二氧化碳吸附剂性能是该制氢新工艺应用可行性的关键。本文的目的是研制纳米氧化钙高温CO2吸附剂及性能评价,为吸附强化甲烷水蒸气重整制氢工艺的可行性研究提供了基础。 重点研究了以纳米碳酸钙为前驱物,采用溶胶凝胶法在其表面进行包覆SiO2改性,通过高温煅烧制备表面包硅改性的纳米氧化钙高温CO2吸附剂的样品。样品在直径为Φ12mm的固定床吸附评价装置上分别测试了包硅改性前后样品的高温CO2吸附率及吸附、脱附循环实验特点。吸附剂制备与吸附性能评价结果表明:纳米碳酸钙包覆一层非晶结构的SiO2,表面Si:Ca比例为1:39。包硅后的纳米碳酸钙起始分解温度为595～620℃,完全分解温度800～820℃,包硅处理过的纳米碳酸钙经分解成纳米CaO后,在温度为600℃、气体流速30～40ml/min条件下具有最大吸附容量,吸附率达92.1%,与未包硅的纳米碳酸钙样品相比CO2吸附容量增加10%。20次吸附与脱附循环吸附容量测定实验表明:CO2吸附率稳定在64.2%。用XRD分析20次CO2吸附、脱附后碳酸钙晶型仍保持稳定。 通过机械混合法分别制备了两种掺杂改性的纳米氧化钙高温CO2吸附剂,研究了这两种吸附剂的吸附容量和循环吸附性能,并与表面包硅改性吸附剂吸附性能进行比较。结果表明:在600℃温度、气体流速30～40ml/min时,使用纳米SiO2掺杂改性的吸附剂吸附率为83.8%;使用NaY型分子筛掺杂改性吸附剂吸附率为86.4%。与包硅改性吸附剂92.1%最大吸附率相比稍差一些。20次吸附、脱附循环实验后纳米SiO2掺杂改性吸附剂吸附率为57.4%;NaY型分子筛掺杂改性吸附剂吸附率为62.8%。 研究结果表明:用表面包覆和掺杂改性的纳米氧化钙基吸附剂,均比未改性的纳米氧化钙基吸附剂又较好的吸附循环稳定性。掺杂制得的吸附剂吸附稳定性略差。研究结果对进一步研究提供了重要的依据。