一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有硅酸鋰納米材料大規(guī)模醇熱制備裝置，該制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道、表面活性劑輸送管道、原料輸送通道，其中原料輸送管道、苯甲醇輸送管道與機(jī)械攪拌罐相連，機(jī)械攪拌罐、表面活性劑輸送管道與預(yù)反應(yīng)室相連，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道相連，反應(yīng)室與分離室通過冷凝管道相連，分離室設(shè)有高速離心機(jī)，液體輸送泵以及濃縮液分離出口，濃縮液分離出口與干燥室相連，干燥室與煅燒室相連；所述原料為TEOS和硝酸鋰。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于二氧化碳吸附劑領(lǐng)域，特別涉及一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，該吸附劑是硅酸鋰。
技術(shù)介紹
二氧化碳是空氣中常見的溫室氣體，是一種氣態(tài)化合物，碳與氧反應(yīng)生成其化學(xué)式為CO2，一個二氧化碳分子由兩個氧原子與一個碳原子通過共價鍵構(gòu)成。二氧化碳被認(rèn)為是加劇溫室效應(yīng)的主要來源。目前，其在大氣中的含量約為400ppm，相比工業(yè)革命前的1750年增加了42%。煤、石油等化石燃料仍然是重工業(yè)企業(yè)中的主要能源材料，由于燃燒化石燃料勢必釋放出大量的高溫二氧化碳，導(dǎo)致大氣中的二氧化碳含量增加，溫室效應(yīng)加劇。常溫下吸收二氧化碳的材料很多，而且吸收率也很大，有的甚至達(dá)到理論吸收值的80%，但有一個前提，二氧化碳必須是常溫，對于許多企業(yè)來說，對高溫二氧化碳進(jìn)行降溫勢必增加成本，降低企業(yè)利潤，減少資本循環(huán)周期，因此，制備能在高溫下直接吸收二氧化碳的材料，成為節(jié)能減排，降低溫室效應(yīng)的重要途徑之一。現(xiàn)在有大量的鋰基化合物的研究用來吸附二氧化碳，如東南理工大學(xué)在CN201310660976.7中公開了一種新型二氧化碳吸附劑及制備方法，采用偏鈦酸鋰、化學(xué)式Li2TiO3，或摻鈉偏鈦酸鋰、化學(xué)式Li2(1-x)Na2xTiO3用于在500℃—700℃高溫下對二氧化碳進(jìn)行吸附的吸附劑。偏鈦酸鋰以鈦酸四丁酯、乙酸鋰、無水乙醇、冰乙酸和水作為原料，采用醇鹽水解溶膠凝膠法進(jìn)行合成；制備摻鈉產(chǎn)Li2(1-x)Na2xTiO3時加入乙酸鈉。當(dāng)溫度高于500℃時，吸附劑開始與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，吸附開始進(jìn)行，當(dāng)溫度高于700℃時，反應(yīng)開始逆向進(jìn)行，釋放出二氧化碳?xì)怏w，吸附劑再生。對高溫?zé)?span style='display:none'>道氣中的二氧化碳進(jìn)行吸附，工藝簡便，產(chǎn)物易分離，材料易再生，可反復(fù)利用。本專利技術(shù)制備方法體系化學(xué)均勻性更強(qiáng)；反應(yīng)過程易控制；煅燒成型溫度低，對設(shè)備要求低；易于改性；組分均勻，純度高。不過從成本以及吸附效率的角度來看，硅酸鋰是一種非常理想的吸附二氧化碳的鋰基化合物，硅酸鋰可以在400℃～750℃之間直接吸收二氧化碳，因此有望成為高溫二氧化碳?xì)怏w的重要吸收材料。如北京交通大學(xué)在CN201310538269.0中公開了一種高溫二氧化碳吸附劑及其制備方法。以SiO2和Li2CO3為原料，同時以碳酸鈉和碳酸鉀為摻雜物，通過混料、高溫?zé)Y(jié)即可得到Na、K元素共摻雜的硅酸鋰陶瓷材料。所制備的硅酸鋰材料吸收二氧化碳的性能穩(wěn)定，重復(fù)率使用較高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。北京科技大學(xué)在CN201410208844.5中公開了一種用于吸收高溫CO2的硅酸鋰多孔材料的制備方法，其以硝酸鋰作為鋰源和氧化劑，以正硅酸乙酯作為硅源，以檸檬酸作為絡(luò)合劑和燃料，用乙醇和水的混合液作為溶劑，采用溶膠-凝膠燃燒合成法。先將檸檬酸和硝酸鋰溶于溶劑中，然后加入正硅酸乙酯，經(jīng)過水解、溶膠-凝膠化、陳化、干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體壓制成型后在空氣中點燃，燃燒后即得到可用于吸收高溫CO2的硅酸鋰多孔材料。該方法制備的硅酸鋰多孔材料孔隙分布均勻，二氧化碳吸收活性高。與已有技術(shù)相比，采用溶膠-凝膠燃燒合成法直接制備出硅酸鋰多孔材料，簡化了工藝流程，并且無需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。中國礦業(yè)大學(xué)在中國礦業(yè)大學(xué)中公開了一種高溫CO2吸附材料Li4SiO4的水合-煅燒改性方法。對固相法合成硅酸鋰粉末采用水合-煅燒方法進(jìn)行改性，水合溫度為80~100℃，煅燒溫度為700℃~900℃，煅燒時間為2h~6h，所述吸附劑平均粒徑小于50微米，吸收容量大于25%，經(jīng)15次循環(huán)后吸收容量無明顯衰減。本專利技術(shù)改性后制備的硅酸鋰材料孔隙結(jié)構(gòu)更加豐富，具有較高的二氧化碳吸附速率和吸收容量，循環(huán)吸附性能良好。對于這種有著應(yīng)用前景的硅酸鋰的二氧化碳吸附劑，如何設(shè)計一種高質(zhì)量的二氧化碳吸附劑中是大家所關(guān)注的重點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對上述問題，研制出一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，該系統(tǒng)所制備出來的二氧化碳吸附劑，顆粒尺寸較小，顆粒比表面積較高，材料活性高，吸附二氧化碳能力強(qiáng)，大規(guī)模制備可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有硅酸鋰納米材料大規(guī)模醇熱制備裝置，該制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道、表面活性劑輸送管道、原料輸送通道，其中原料輸送管道、苯甲醇輸送管道與機(jī)械攪拌罐相連，機(jī)械攪拌罐、表面活性劑輸送管道與預(yù)反應(yīng)室相連，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道相連，反應(yīng)室與分離室通過冷凝管道相連，分離室設(shè)有高速離心機(jī)，液體輸送泵以及濃縮液分離出口，濃縮液分離出口與干燥室相連，干燥室與煅燒室相連；所述原料為TEOS和硝酸鋰。作為優(yōu)選，機(jī)械攪拌罐與預(yù)反應(yīng)室管道相連。作為優(yōu)選，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道上設(shè)置單向閥。作為優(yōu)選，預(yù)反應(yīng)室和反應(yīng)室中分別設(shè)置送氣閥和出氣閥。作為優(yōu)選，液體輸送泵與機(jī)械攪拌罐相連。作為優(yōu)選，所述煅燒室的煅燒工藝包括排膠和煅燒兩個工藝。該系統(tǒng)所對應(yīng)的大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的制備工藝，硅源為TEOS，鋰源為碳酸鋰；醇溶劑為苯甲醇；在醇熱反應(yīng)過程中，分兩步進(jìn)行，第一步為預(yù)反應(yīng)，在該溫度下（160-180攝氏度）實現(xiàn)初步成核，形成前驅(qū)體；第二步為高溫醇熱反應(yīng)（220-250攝氏度），在較高的溫度下，前驅(qū)體進(jìn)一步晶化，顆粒尺寸的大小在10nm左右；將所制備的納米顆粒在烘干后進(jìn)行高溫煅燒，即可獲得陶瓷化的二氧化碳吸附劑；高溫煅燒分為排膠和煅燒兩個工藝，盡可能使得所制備的吸附劑在內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的有益效果：（1）本專利技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)二氧化碳吸附劑硅酸鋰的制備工藝，相較于傳統(tǒng)的固相法、溶膠凝膠法以及水合煅燒改進(jìn)法相比，本專利技術(shù)的醇熱制備方法工藝簡單、原料來源廣泛，且所制備得到的硅酸鋰的尺寸較細(xì)，分布均勻，且經(jīng)過高溫醇化，所得到的晶體晶化程度高。（2）本專利技術(shù)的制備系統(tǒng)彼此之間具有較好的切合性，制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道、表面活性劑輸送管道、原料輸送通道，其中原料輸送管道、苯甲醇輸送管道與機(jī)械攪拌罐相連，機(jī)械攪拌罐、表面活性劑輸送管道與預(yù)反應(yīng)室相連，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道相連，反應(yīng)室與分離室通過冷凝管道相連，分離室設(shè)有高速離心機(jī)，液體輸送泵以及濃縮液分離出口，濃縮液分離出口與干燥室相連，干燥室與煅燒室相連，可以方便進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。同時，本專利技術(shù)的苯甲醇在涉及過程中實現(xiàn)循環(huán)使用。（3）本專利技術(shù)在醇熱過程中，分兩步進(jìn)行，第一步為預(yù)反應(yīng)，在該溫度下（160-180攝氏度）實現(xiàn)初步成核，形成前驅(qū)體；第二步為高溫醇熱反應(yīng)（220-250攝氏度），在較高的溫度下，前驅(qū)體進(jìn)一步晶化，顆粒尺寸的大小在10nm左右；將所制備的納米顆粒在烘干后進(jìn)行高溫煅燒，即可獲得陶瓷化的二氧化碳吸附劑；高溫煅燒分為排膠和煅燒兩個工藝，盡可能使得所制備的吸附劑在內(nèi)部具有多孔結(jié)構(gòu)，適合高溫的二氧化碳?xì)怏w的吸附。具體實施方式下面結(jié)合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本專利技術(shù)。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本專利技術(shù)，而非以任何方式限制本專利技術(shù)的范圍。實施例：一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)含有硅酸鋰納米材料大規(guī)模醇熱制備裝置，該制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)含有硅酸鋰納米材料大規(guī)模醇熱制備裝置，該制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道、表面活性劑輸送管道、原料輸送通道，其中原料輸送管道、苯甲醇輸送管道與機(jī)械攪拌罐相連，機(jī)械攪拌罐、表面活性劑輸送管道與預(yù)反應(yīng)室相連，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道相連，反應(yīng)室與分離室通過冷凝管道相連，分離室設(shè)有高速離心機(jī)，液體輸送泵以及濃縮液分離出口，濃縮液分離出口與干燥室相連，干燥室與煅燒室相連；所述原料為TEOS和硝酸鋰。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大規(guī)模醇熱制備二氧化碳吸附劑的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)含有硅酸鋰納米材料大規(guī)模醇熱制備裝置，該制備裝置包括機(jī)械攪拌罐，預(yù)反應(yīng)室、反應(yīng)室、分離室、干燥室、煅燒室、苯甲醇輸送管道、表面活性劑輸送管道、原料輸送通道，其中原料輸送管道、苯甲醇輸送管道與機(jī)械攪拌罐相連，機(jī)械攪拌罐、表面活性劑輸送管道與預(yù)反應(yīng)室相連，預(yù)反應(yīng)室與反應(yīng)室管道相連，反應(yīng)室與分離室通過冷凝管道相連，分離室設(shè)有高速離心機(jī)，液體輸送泵以及濃縮液分離出口，濃縮液分離出口與干燥室相連，干燥室與煅燒室相連；所述原料為TEOS和硝酸鋰。2.一種如權(quán)利要求2所述的大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉麗梅，
申請(專利權(quán))人：成都育芽科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51