本发明属于二氧化碳吸附剂领域，特别涉及一种大规模醇热制备二氧化碳吸附剂的系统，该吸附剂是硅酸锂。
背景技术：
二氧化碳是空气中常见的温室气体，是一种气态化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO2，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成。二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。目前，其在大气中的含量约为400ppm，相比工业革命前的1750年增加了42%。煤、石油等化石燃料仍然是重工业企业中的主要能源材料，由于燃烧化石燃料势必释放出大量的高温二氧化碳，导致大气中的二氧化碳含量增加，温室效应加剧。常温下吸收二氧化碳的材料很多，而且吸收率也很大，有的甚至达到理论吸收值的80%，但有一个前提，二氧化碳必须是常温，对于许多企业来说，对高温二氧化碳进行降温势必增加成本，降低企业利润，减少资本循环周期，因此，制备能在高温下直接吸收二氧化碳的材料，成为节能减排，降低温室效应的重要途径之一。现在有大量的锂基化合物的研究用来吸附二氧化碳，如东南理工大学在CN201310660976.7中公开了一种新型二氧化碳吸附剂及制备方法，采用偏钛酸锂、化学式Li2TiO3，或掺钠偏钛酸锂、化学式Li2(1-x)Na2xTiO3用于在500℃—700℃高温下对二氧化碳进行吸附的吸附剂。偏钛酸锂以钛酸四丁酯、乙酸锂、无水乙醇、冰乙酸和水作为原料，采用醇盐水解溶胶凝胶法进行合成；制备掺钠产Li2(1-x)Na2xTiO3时加入乙酸钠。当温度高于500℃时，吸附剂开始与二氧化碳发生反应，吸附开始进行，当温度高于700℃时，反应开始逆向进行，释放出二氧化碳气体，吸附剂再生。对高温烟道气中的二氧化碳进行吸附，工艺简便，产物易分离，材料易再生，可反复利用。本发明制备方法体系化学均匀性更强；反应过程易控制；煅烧成型温度低，对设备要求低；易于改性；组分均匀，纯度高。
不过从成本以及吸附效率的角度来看，硅酸锂是一种非常理想的吸附二氧化碳的锂基化合物，硅酸锂可以在400℃～750℃之间直接吸收二氧化碳，因此有望成为高温二氧化碳气体的重要吸收材料。如北京交通大学在CN201310538269.0中公开了一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法。以SiO2和Li2CO3为原料，同时以碳酸钠和碳酸钾为掺杂物，通过混料、高温烧结即可得到Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料。所制备的硅酸锂材料吸收二氧化碳的性能稳定，重复率使用较高，易于工业化生产。北京科技大学在 CN201410208844.5中公开了一种用于吸收高温CO2的硅酸锂多孔材料的制备方法，其以硝酸锂作为锂源和氧化剂，以正硅酸乙酯作为硅源，以柠檬酸作为络合剂和燃料，用乙醇和水的混合液作为溶剂，采用溶胶-凝胶燃烧合成法。先将柠檬酸和硝酸锂溶于溶剂中，然后加入正硅酸乙酯，经过水解、溶胶-凝胶化、陈化、干燥得到前驱体，前驱体压制成型后在空气中点燃，燃烧后即得到可用于吸收高温CO2的硅酸锂多孔材料。该方法制备的硅酸锂多孔材料孔隙分布均匀，二氧化碳吸收活性高。与已有技术相比，采用溶胶-凝胶燃烧合成法直接制备出硅酸锂多孔材料，简化了工艺流程，并且无需复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。中国矿业大学在中国矿业大学中公开了一种高温CO2吸附材料Li4SiO4的水合-煅烧改性方法。对固相法合成硅酸锂粉末采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80~100℃，煅烧温度为700℃~900℃，煅烧时间为2h~6h，所述吸附剂平均粒径小于50微米，吸收容量大于25%，经15次循环后吸收容量无明显衰减。本发明改性后制备的硅酸锂材料孔隙结构更加丰富，具有较高的二氧化碳吸附速率和吸收容量，循环吸附性能良好。对于这种有着应用前景的硅酸锂的二氧化碳吸附剂，如何设计一种高质量的二氧化碳吸附剂中是大家所关注的重点。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，研制出一种大规模醇热制备二氧化碳吸附剂的系统，该系统所制备出来的二氧化碳吸附剂，颗粒尺寸较小，颗粒比表面积较高，材料活性高，吸附二氧化碳能力强，大规模制备可以实现工业化生产。
一种大规模醇热制备二氧化碳吸附剂的系统，该系统含有硅酸锂纳米材料大规模醇热制备装置，该制备装置包括机械搅拌罐，预反应室、反应室、分离室、干燥室、煅烧室、苯甲醇输送管道、表面活性剂输送管道、原料输送通道，其中原料输送管道、苯甲醇输送管道与机械搅拌罐相连，机械搅拌罐、表面活性剂输送管道与预反应室相连，预反应室与反应室管道相连，反应室与分离室通过冷凝管道相连，分离室设有高速离心机，液体输送泵以及浓缩液分离出口，浓缩液分离出口与干燥室相连，干燥室与煅烧室相连；所述原料为TEOS和硝酸锂。
作为优选，机械搅拌罐与预反应室管道相连。
作为优选，预反应室与反应室管道上设置单向阀。
作为优选，预反应室和反应室中分别设置送气阀和出气阀。
作为优选，液体输送泵与机械搅拌罐相连。
作为优选，所述煅烧室的煅烧工艺包括排胶和煅烧两个工艺。
该系统所对应的大规模醇热制备二氧化碳吸附剂的制备工艺，硅源为TEOS，锂源为碳酸锂；醇溶剂为苯甲醇；在醇热反应过程中，分两步进行，第一步为预反应，在该温度下（160-180摄氏度）实现初步成核，形成前驱体；第二步为高温醇热反应（220-250摄氏度），在较高的温度下，前驱体进一步晶化，颗粒尺寸的大小在10nm左右；将所制备的纳米颗粒在烘干后进行高温煅烧，即可获得陶瓷化的二氧化碳吸附剂；高温煅烧分为排胶和煅烧两个工艺，尽可能使得所制备的吸附剂在内部具有多孔结构。
本发明的有益效果：
（1）本发明在现有技术的基础上，改进二氧化碳吸附剂硅酸锂的制备工艺，相较于传统的固相法、溶胶凝胶法以及水合煅烧改进法相比，本发明的醇热制备方法工艺简单、原料来源广泛，且所制备得到的硅酸锂的尺寸较细，分布均匀，且经过高温醇化，所得到的晶体晶化程度高。
（2）本发明的制备系统彼此之间具有较好的切合性，制备装置包括机械搅拌罐，预反应室、反应室、分离室、干燥室、煅烧室、苯甲醇输送管道、表面活性剂输送管道、原料输送通道，其中原料输送管道、苯甲醇输送管道与机械搅拌罐相连，机械搅拌罐、表面活性剂输送管道与预反应室相连，预反应室与反应室管道相连，反应室与分离室通过冷凝管道相连，分离室设有高速离心机，液体输送泵以及浓缩液分离出口，浓缩液分离出口与干燥室相连，干燥室与煅烧室相连，可以方便进行工业化生产。同时，本发明的苯甲醇在涉及过程中实现循环使用。
（3）本发明在醇热过程中，分两步进行，第一步为预反应，在该温度下（160-180摄氏度）实现初步成核，形成前驱体；第二步为高温醇热反应（220-250摄氏度），在较高的温度下，前驱体进一步晶化，颗粒尺寸的大小在10nm左右；将所制备的纳米颗粒在烘干后进行高温煅烧，即可获得陶瓷化的二氧化碳吸附剂；高温煅烧分为排胶和煅烧两个工艺，尽可能使得所制备的吸附剂在内部具有多孔结构，适合高温的二氧化碳气体的吸附。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例：
一种大规模醇热制备二氧化碳吸附剂的系统，其特征在于：该系统含有硅酸锂纳米材料大规模醇热制备装置，该制备装置包括机械搅拌罐，预反应室、反应室、分离室、干燥室、煅烧室、苯甲醇输送管道、表面活性剂输送管道、原料输送通道，其中原料输送管道、苯甲醇输送管道与机械搅拌罐相连，机械搅拌罐、表面活性剂输送管道与预反应室相连，预反应室与反应室管道相连，反应室与分离室通过冷凝管道相连，分离室设有高速离心机，液体输送泵以及浓缩液分离出口，浓缩液分离出口与干燥室相连，干燥室与煅烧室相连；所述原料为TEOS和硝酸锂。机械搅拌罐与预反应室管道相连。预反应室与反应室管道上设置单向阀。预反应室和反应室中分别设置送气阀和出气阀。液体输送泵与机械搅拌罐相连。所述煅烧室的煅烧工艺包括排胶和煅烧两个工艺。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。