一种机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法

本发明属于清洁能源，具体涉及一种机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法。

背景技术：

1、随着工业发展，例如我国水泥、钢铁、耐材和电石等行业，都涉及碳酸盐高温热分解过程，其导致的co2排放量超过了全国工业碳排放总量的50％，大量co2排放对全球气候产生了不可逆转的影响，同时高温热解过程会消耗大量的能量。因此，如何减少过程工业排放的co2并且能降低碳酸盐热分解的温度仍面临着巨大挑战。为进一步降低该类过程工业的co2排放量同时降低其热分解的能耗，对碳酸盐进行原位加氢炼制是一种良好手段，可使反应温度和co2排放量同步降低。

2、无机碳酸盐作为co2的固态形式，在自然界中大量存在，因此直接利用碳酸盐作为碳源制备高附加值的化学产品的反应过程引起了广泛关注。碳酸盐加氢炼制产品合成气和金属氧化物用途广泛，合成气广泛应用于许多碳化学反应当中例如费托合成、甲酰化反应、插羰反应等等，而金属氧化物同样为重要化工生产原料，例如氧化钙是工业生产中生石灰的来源可以用来做水泥，氧化铁可以做红色颜料，氧化镁可以用作高档润滑油加工、食品添加剂、镁水泥等等，金属氧化物广泛应用于建材、市政、农业、机械等领域。因此化学工业对于金属氧化物和合成气的需求量也在不断增大。利用碳酸盐原位加氢炼制制备合成气和金属氧化物具有很高的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法。

2、所述的机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法为：在常温常压空气条件下，将碳酸盐粉末与磨球装入球磨罐中球磨，通过机械力化学处理2-16h后得到完全非晶化的碳酸盐，然后将处理后的碳酸盐在纯氢气氛中450-550℃热分解，同时制备得到金属氧化物和不含有co2的合成气。

3、所述碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁、碳酸铁、碳酸铜中的一种或几种。

4、所述的碳酸盐为碳酸盐矿物。所述的碳酸盐矿物为方解石或菱镁矿。

5、所述的磨球的材质为二氧化锆。

6、所述球磨的转速为300-500rpm，优选400rpm。

7、所述的磨球与碳酸盐的质量比为20-10:1，优选10:1。

8、所述磨球分大球、中球、小球三种，所述大球、中球、小球的质量比为4-6:2-4:1-3，优选5:3:2。

9、所述大球的直径为15-25mm，中球的直径为5-8mm，小球的直径为1-3mm。

10、球磨过程中碳酸盐发生结块，需要粉碎后继续球磨。

11、所述机械力化学预处理的时间为10h。

12、所述纯氢的流速为50-150ml/min。

13、碳酸盐加氢是自催化反应过程，涉及氢气在碳酸盐及产物表面的解离和碳酸盐内部化学键的断裂与晶格的破坏，本发明通过机械力化学法对碳酸盐长程有序的晶体结构进行非晶化和原位调制，有利于降低碳酸盐加氢反应能垒，提高自催化反应效率，降低反应温度和所需时间，实现在低温下co2生成的完全抑制，有效减少过程co2排放，同时得到不含co2的高纯合成气和高纯度金属氧化物产品。本发明的生产工艺简单，无需引入任何催化剂或添加剂，反应条件温和，产率高，选择性好，节约用于加热和气体分离纯化的成本，产物附加值高，具有很高的实际应用价值。

技术特征：

1.一种机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法，其特征在于，所述方法的具体操作为：在常温常压空气条件下，将碳酸盐粉末与磨球装入球磨罐中球磨，通过机械力化学处理2-16h后得到完全非晶化的碳酸盐，然后将处理后的碳酸盐在纯氢气氛中450-550℃热分解，同时制备得到金属氧化物和不含有co2的合成气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁、碳酸铁、碳酸铜中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碳酸盐为碳酸盐矿物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磨球的材质为二氧化锆。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球磨的转速为300-500rpm，优选400rpm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磨球与碳酸盐的质量比为20-10:1，优选10:1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨球分大球、中球、小球三种，所述大球、中球、小球的质量比为4-6:2-4:1-3，优选5:3:2；所述大球的直径为15-25mm，中球的直径为5-8mm，小球的直径为1-3mm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，球磨过程中碳酸盐发生结块，需要粉碎后继续球磨。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械力化学预处理的时间为10h。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯氢的流速为50-150ml/min。

技术总结
本发明公开了一种机械力化学预处理诱导碳酸盐低温加氢炼制的方法。所述方法的具体操作为：在常温常压空气条件下，将碳酸盐粉末与磨球装入球磨罐中球磨，通过机械力化学处理2‑16h后得到完全非晶化的碳酸盐，然后将处理后的碳酸盐在纯氢气氛中450‑550℃热分解，同时制备得到金属氧化物和不含有CO<subgt;2</subgt;的合成气。本发明通过机械力化学法对碳酸盐长程有序的晶体结构进行非晶化和原位调制，有利于降低碳酸盐加氢反应能垒，提高自催化反应效率，降低反应温度和所需时间，实现在低温下CO<subgt;2</subgt;生成的完全抑制，有效减少过程CO<subgt;2</subgt;排放，同时得到不含CO<subgt;2</subgt;的高纯合成气和高纯度金属氧化物产品。

技术研发人员：卫敏,刘克龙,许恩泽,杨宇森,邵明飞,段雪
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1