一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體吸收和分離工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種捕集二氧化碳的變溫濃 縮吸收劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，從燃煤電廠、煉化廠、鋼鐵廠等大型二氧化碳排放源中，特別是中低濃度的 排放源中捕集二氧化碳一般選用化學(xué)吸收法。工藝中使用堿性醇胺類物質(zhì)作為吸收劑，在 吸收塔中與酸性氣體二氧化碳反應(yīng)形成化合物，使其從氣相中分離出來，隨富液離開吸收 塔。在再生塔中對富液進行加熱，二氧化碳與醇胺形成的化合物發(fā)生分解釋放二氧化碳并 實現(xiàn)醇胺再生。這類醇胺類吸收劑以一乙醇胺（MEA)為代表，盡管吸收過程中氣體凈化度 較高，而再生過程中熱解需要消耗大量的飽和蒸汽，相關(guān)研宄表明這部分熱耗占捕集（含 壓縮）總能耗的60%以上，這也是這類碳捕集技術(shù)成本高的最主要原因之一。
[0003] 根據(jù)測算，再生能耗中二氧化碳吸收產(chǎn)物熱解離直接相關(guān)的再生熱只占總熱耗的 50 %左右，其余的50 %主要由溶液中的水、吸收劑、二氧化碳等組分在加熱過程中的顯熱以 及水沸騰的潛熱構(gòu)成?；谶@種能耗構(gòu)成，從吸收劑角度解決捕集能耗高的措施主要有： 1、選用再生能耗較低的醇胺類物質(zhì)（仲胺、叔胺、位阻胺等）部分或全部代替一乙醇胺，這 是目前所采用的最為主要的方法；2、提高溶液濃度，減少水的比例，避免水參與所導(dǎo)致的熱 耗；3、選用氨基酸鹽、離子液體等新型非醇胺類吸收劑，減少水的比例并提高吸收劑的穩(wěn)定 性；4、選用醇、砜等溶劑代替水，提升吸收容量，降低熱耗。
[0004] 以上的措施在應(yīng)用中也面臨諸多局限：1、再生能耗較低的吸收劑，由于與二氧化 碳結(jié)合作用較弱，因此反應(yīng)速度也較低，需要與加速劑配合使用促進反應(yīng)，通過權(quán)衡再生能 耗和反應(yīng)速度調(diào)整組分濃度以后，整體的捕集能耗下降十分有限；2、醇胺類物質(zhì)濃度變高 時，由于粘度和表面張力的變化，吸收過程會發(fā)生起泡、傳質(zhì)受阻等問題，而高濃度的醇胺 溶液更容易發(fā)生降解，使有效組分快速下降；3、非醇胺類的新型吸收劑目前還在探索階段， 從原料來源和價格上難于滿足現(xiàn)實需要；4、非水吸收溶液由于吸收傳質(zhì)特性差異而導(dǎo)致工 藝設(shè)計困難較大，而非水溶劑組分的參與加大了溶液凈化、回收的難度，提高了環(huán)保風(fēng)險。 綜上，目前二氧化碳捕集過程能耗較高的問題仍待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種捕集二氧化碳的變溫 濃縮吸收劑及其使用方法，吸收劑具有再生能耗低、吸收速率快的特點。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑，各組分按質(zhì)量百分含量記為：
[0008] 變溫濃縮胺：10~80 %
[0009] pH 調(diào)節(jié)劑：5 ~25%
[0010] 助劑：0 ~10%
[0011] 水：余量。
[0012] 其中，所述變溫濃縮胺為一類物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式為：
[0013]
【主權(quán)項】
1. 一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑，其特征在于：各組分按質(zhì)量百分含量記為： 變溫濃縮胺：10~80% pH調(diào)節(jié)劑：5~25% 助劑：0~10% 水：余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑，其特征在于：所述變 溫濃縮胺為一類物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式為：
結(jié)構(gòu)式中，R1、R2、R3、R4為氫原子、直鏈烷基或烷氧基，R5、R6為直鏈烷基或支鏈烷基， XI、X2、X3、X4、X5為氫原子、鹵素基團（氟、氯、溴、碘）、烷基、羧基或羥基，具體包括芐胺、 甲基芐胺、N，N-二甲基芐胺、苯乙胺、芐基乙二胺或4-氯芐胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑，其特征在于：所述pH 調(diào)節(jié)劑為碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鉀或碳酸氫鈉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑，其特征在于：所述助 劑為一種或多種消泡劑、抗氧化劑或緩蝕劑，消泡劑為有機硅氧烷、酰胺或脂肪醇；抗氧化 劑為酒石酸鉀、酒石酸鈉、酒石酸銻鉀或硫代硫酸鈉；緩蝕劑為鉻酸鹽、硝酸鹽或鉬酸鹽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑的使用方法，其特征在 于，具體步驟為： 吸收塔中吸收劑溶液與含有二氧化碳的氣體反應(yīng)形成一次富液，吸收溫度：30~ 50°C，吸收壓力：0. 1~5Mpa，被吸收的二氧化碳物質(zhì)的量與溶液總胺物質(zhì)的量之比為0. 2 以上，一次富液離開吸收塔后經(jīng)冷卻降低到30°C以下，然后通過固液分離器收集富含二氧 化碳產(chǎn)物的固體，分離的液體送回到貧液儲罐中，濃縮固體由再生塔產(chǎn)生的熱貧液進行加 熱而變?yōu)橐簯B(tài)，即二次富液，送往再生塔進行熱解產(chǎn)出二氧化碳和再生后的一次貧液，一次 貧液首先對固液分離器產(chǎn)生的濃縮固體進行預(yù)熱，而后在貧液罐中與固液分離器產(chǎn)生的液 體進行混合形成二次貧液，用于吸收塔中二氧化碳捕集，完成整個吸收-再生-吸收循環(huán)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述的含有二氧化碳的氣體包括煙 道氣、合成氣或天然氣的工業(yè)氣體。
【專利摘要】一種捕集二氧化碳的變溫濃縮吸收劑及其使用方法，吸收劑各組分按質(zhì)量百分含量記為：變溫濃縮胺10～80％，pH調(diào)節(jié)劑5～25％，助劑0～10％，水余量，使用方法為吸收塔中吸收劑溶液與含有二氧化碳的氣體反應(yīng)形成一次富液，一次富液經(jīng)冷卻，通過固液分離器收集固體，分離的液體送回到貧液儲罐中，濃縮固體由再生塔產(chǎn)生的熱貧液進行加熱而變?yōu)橐簯B(tài)，即二次富液，送往再生塔進行熱解產(chǎn)出二氧化碳和再生后的一次貧液，一次貧液首先對固液分離器產(chǎn)生的濃縮固體進行預(yù)熱，而后在貧液罐中與固液分離器產(chǎn)生的液體進行混合形成二次貧液，用于吸收塔中二氧化碳捕集，吸收劑具有再生能耗低、吸收速率快的特點。
【IPC分類】B01D53-14
【公開號】CN104645780
【申請?zhí)枴緾N201510056848
【發(fā)明人】王金意, 郜時旺, 郭東方, 劉練波, 牛紅偉
【申請人】中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月4日