【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及温室气体二氧化碳捕集，尤其涉及中温二氧化碳吸附捕集的吸附材料制备与成型方法。
技术介绍
1、二氧化碳捕集技术可保障化石燃料的大规模低碳利用，，众多二氧化碳捕集技术中，化学吸收法(溶液)和化学吸附方法(固体)捕集效率高、烟道气适应性好，是目前大规模应用的主要技术路线，吸引着人们的广泛关注与研发。高效co2捕集材料、新型碳捕集设备以及新颖碳捕集工艺的研发都将推进新一代co2捕集技术在我国火电、钢铁、水泥等高碳排放行业的大规模应用。
2、目前采用吸附法进行co2捕集的主要难点是开发具有良好性能的吸附剂材料。应用于co2捕集的吸附材料需要具有如下几个重要特征：①高的co2吸附容量；②好的co2选择性；③高效吸附/解吸动力学性能；④良好的吸附/解吸循环稳定性等。根据吸附剂适用的操作温度可分类为常温和低温吸附剂(＜200℃)，中温吸附剂(200℃-400℃)，和高温吸附剂(＞400℃)。常温和低温吸附剂有活性炭、沸石、金属有机骨架材料、胺类固体吸附剂，其中金属有机骨架材料和胺类固体吸附剂吸附烟道气中co2性能较好，但目前仍处在研发阶段，工业化仍需关键技术的突破。氧化镁有较高的co2理论吸附量(22.3mmol·g-1)，一直被认作有前景的中温co2吸附剂，但是由于氧化镁吸附co2形成mgco3壳层阻碍了后续co2扩散和吸附过程，导致实际co2吸附能力较低，不能达到工业生产所要求的吸附效果。氧化钙是常用的高温吸附剂，捕集co2的温度通常在600℃以上，吸附过程通过碳酸化反应实现，该反应放热，故可以有效地回收二氧化碳捕
3、近年来，许多研究者发现碱金属熔盐改性氧化镁吸附剂具有高的co2吸附容量，300℃左右，吸附量超过10mmol·g-1(吸附剂)，与纯氧化镁相比，co2吸附量增加了一个数量级，且这些吸附剂在400℃就能够快速再生，具有良好的工业应用前景。碱金属熔盐改性氧化镁吸附剂具有高的co2吸附容量是由于在300℃左右负载在氧化镁表面的碱金属盐处于熔融状态，co2能够快速扩散通过熔融盐层，并与熔盐溶解的mg2+与o2-离子对相互作用生成mgco3，从而使得co2能够与吸附剂孔道内的活性位点结合，增强了氧化镁的吸附能力,防止了氧化镁表面碳酸镁壳层的形成。目前，碱金属熔盐改性氧化镁吸附剂的研究大多集中在粉状吸附材料研发，局限在实验室研究，粉体吸附剂不适用大规模烟道气低浓度二氧化碳的捕集，需要碱金属熔盐改性氧化镁粉体的造粒技术。鉴于在固定床或循环流化床的工业应用中，粉体装填已经不适合，需要毫米级颗粒吸附剂减小填充柱中的压降，需要进一步研究。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种低成本、高co2吸附性能的碱金属熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒的制备方法，为大规模烟气低浓度二氧化碳的捕集提供先进的吸附材料。以资源丰富及价廉的氯化镁为镁源，制备微孔氧化镁前驱体，降低吸附剂材料制备成本，也将使熔盐改性氧化镁吸附剂及co2吸附捕集过程具有很高的经济性。
2、本专利技术的技术方案是，一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，包括如下步骤：
3、(1)微孔氧化镁前驱体制备：
4、以氯化镁为镁源，反应温度80℃以上，与碳酸氢钠反应合成轻质碱式碳酸镁，然后两步煅烧轻质碱式碳酸镁制备微孔氧化镁前驱体；所述两步煅烧法第一次煅烧在270-330℃，煅烧1-3小时，然后，升温至420-480℃，进行二次煅烧，煅烧时间1-3小时；
5、(2)硝酸盐/碳酸盐构成的混盐浸渍改性微孔氧化镁前驱体：
6、硝酸盐、碳酸盐组成的混盐分散在有机物中，浸渍微孔氧化镁前驱体，浸渍后真空干燥脱出有机溶剂后，得到混盐改性氧化镁吸附剂粉体；
7、(3)混盐改性微孔氧化镁粉体成型为颗粒状吸附剂材料：
8、混盐改性氧化镁吸附剂粉体与粘合剂混合挤压呈一定形状，在400-500℃煅烧去除水分后，破碎、筛分得到颗粒状吸附剂材料。
9、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，优选的是，步骤(2)中，所述硝酸盐选自硝酸钾，硝酸锂；所述碳酸盐选自碳酸钠，碳酸钾。
10、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，优选的是，步骤(2)中，所述硝酸盐、碳酸盐构成的混盐组分为硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾。
11、低温或常温负载硝酸盐和碳酸盐组成的混盐，混盐负载在氧化镁微孔中。吸附剂吸附co2温度是300℃左右，在300℃左右，在氧化镁微孔中负载的混盐能够形成熔盐，在氧化镁微孔表面上形成熔盐层，强化二氧化碳吸附。
12、优选的是，所述硝酸盐选自硝酸钾，硝酸锂；所述碳酸盐选自碳酸钠，碳酸钾。由硝酸钾/硝酸锂/碳酸钠/碳酸钾构成混盐形成的熔盐结构稳定，强化co2吸附最好。
13、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，进一步地，步骤(2)中，所述硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾的摩尔比为2-3:1-2:1-2:1-2.
14、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，优选的是，步骤(2)中，混盐浸渍氧化镁粉体所用的有机溶剂选自以下中的一种：甲醇、乙醇和丙酮。浸渍后需要真空干燥脱出有机物，避免后续煅烧时吸附剂微孔积碳。
15、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，优选的是，步骤(3)所述粘合剂选自水、铝溶胶、硅溶胶、纤维素中的一种。氧化镁本身就是常用的粘合剂，易于成型，添加少量水后高压挤压就可以成型的。添加铝溶胶、硅溶胶、纤维素可以提高成型吸附剂的硬度。
16、优选的是，粘合剂占吸附剂质量0.1％-5％质量比。进一步地，粘合剂占吸附剂质量1％-5％质量比。
17、步骤(3)中，优选的是，采用高压力挤压，控制粘合剂使用量尽可能少，避免对氧化镁微孔表面形成的熔盐层分布产生负面影响。高压力是指10至30个大气压。
18、根据本专利技术的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，优选的是，步骤(3)所述煅烧时间为1-4小时。煅烧去掉粘合剂带来的水分。
19、硝酸盐与碳酸盐的总摩尔比为2:1-2，在此范围内，适当地增加硝酸盐/碳酸盐构成的混盐中碳酸盐配比，增加熔盐层碱度，可以提高低浓度二氧化碳捕集效率。
20、本专利技术还提供了上述一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法制备得到的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒在200℃-400℃范围中温烟道气二氧化碳捕集方面的应用。
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【技术保护点】
1.一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸盐选自硝酸钾，硝酸锂；所述碳酸盐选自碳酸钠，碳酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸盐、碳酸盐构成的混盐组分为硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾。
4.根据权利要求3所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾的摩尔比为2-3:1-2:1-2:1-2。
5.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混盐浸渍氧化镁粉体所用的有机溶剂选自以下中的一种：甲醇、乙醇和丙酮。
6.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(3)所述粘合剂选自水、铝溶胶、硅溶胶、纤维素中
7.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：粘合剂占吸附剂质量0.1％-5％质量比。
8.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(3)所述煅烧时间为1-4小时。
9.权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法制备得到的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒在200℃-400℃范围中温烟道气二氧化碳捕集方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒置于吸附塔内，吸附塔内操作压力为常压至40个大气压。
...【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸盐选自硝酸钾，硝酸锂；所述碳酸盐选自碳酸钠，碳酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸盐、碳酸盐构成的混盐组分为硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾。
4.根据权利要求3所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸钾，硝酸锂，碳酸钠，碳酸钾的摩尔比为2-3:1-2:1-2:1-2。
5.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳捕集的熔盐改性氧化镁吸附剂颗粒制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混盐浸渍氧化镁粉体所用的有机溶剂选自...
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