的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含CO2的各種類型煙道氣、工業(yè)廢氣和/或工業(yè)原料氣CO2的凈化方 法，即脫除各種類型煙道氣、工業(yè)廢氣和/或工業(yè)原料氣中CO2的方法，屬環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球氣候變暖已成為國際熱點問題，CO2因具有溫室效應(yīng)被普遍認(rèn)為是導(dǎo)致全球 氣候變暖的重要原因之一。如何減少CO2排放，降低大氣中CO2濃度是人類面臨的共同難 題。燃燒過程是CO 2排放的最大來源，其中僅燃煤發(fā)電過程排放量占全球燃燒同種燃料排 放量的30 %~40%，因此控制和減緩燃燒過程煙道氣中CO2排放對于解決全球氣候變暖和 溫室效應(yīng)問題具有重要意義。
[0003] 燃燒過程煙道氣捕集煙氣中CO2的方法眾多，但考慮到煙道氣中CO2的分壓低和技 術(shù)工藝的成熟性，化學(xué)吸收法是一種較好的選擇。目前，典型的化學(xué)吸收劑多采用胺（氨） 類水溶液吸收CO2，然后分離出CO 2，再生溶劑。采用胺（氨）類水溶液捕集CO2的主要有以 下思路：一是采用醇胺類溶液作為吸收劑捕集CO 2 ;二是采用氨水溶液來代替醇胺溶液捕集 CO2 ;三是采用高效混合胺作為吸收劑捕集co2。
[0004] 常用的醇胺法因?qū)O2吸收速率快、效率高等優(yōu)點在近幾十年得到了廣泛的研究 和應(yīng)用，發(fā)展迅速。其中CO2的捕集和分離技術(shù)是實現(xiàn)能源系統(tǒng)中CO2減排的關(guān)鍵。以乙醇 胺（MEA)、二乙醇胺（DEA)等捕集CO 2起步早，工藝較為成熟，但溶劑易分解，腐蝕性強(qiáng)，且再 生困難，能耗大，用于燃燒過程成本昂貴；而以N-甲基二乙醇胺（MDEA)捕集CO 2，雖然再生 能耗較低，但吸收效率低，用于燃燒過程同樣存在成本昂貴的問題。
[0005] 采用氨水溶液的捕集技術(shù)多以氨化學(xué)吸收煙氣中的CO2，生產(chǎn)碳酸氨/二碳酸鹽， 最后制成碳酸銨固體，具有較大的CO2運(yùn)載能力。在捕集CO2后，將得到的混合物用泵送至 再生器，解吸的CO 2在加壓下濃縮，得到高壓、純度為90%的CO2，并分離氨循環(huán)使用。但該 過程很難解決吸收和解吸時存在的氨的高揮發(fā)性問題。
[0006] 由于一、二級醇胺對CO2具有較高地的反應(yīng)速率，而三級醇胺具有高的CO2吸收負(fù) 荷和較低的熱再生能耗，用一、二級醇胺與三級醇胺的混合溶液吸收CO2，在理論上能做到 融合兩類醇胺的優(yōu)點，因此混合胺吸收劑的研究應(yīng)運(yùn)而生。從各研究者和研究機(jī)構(gòu)的研究 思路和成果來看在高效混合胺吸收劑的研究上多涉及二個方向：一是提高CO 2反應(yīng)速率為 主、低再生能耗為輔；二是低再生能耗為主、提高CO2反應(yīng)速率為輔。但是，關(guān)于混合胺吸收 劑對CO 2的吸收率、再生及對設(shè)備的腐蝕性問題仍處于研究階段。
[0007] 綜合以上分析，如何更好地穩(wěn)定胺（氨）水溶液的性能、減少體系中胺（氨）的揮 發(fā)，增強(qiáng)體系捕集CO2的性能，降低再生能耗，減少體系對設(shè)備的腐蝕性，開發(fā)"高吸收率、高 吸收負(fù)荷、低能耗、低腐蝕性"胺（氨）水溶液捕集煙氣中CO 2的技術(shù)，對于我國CO2減排技 術(shù)的發(fā)展均具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種以乙二胺為主要捕碳成分、多元醇為固胺劑的多元醇一 乙二胺水溶液捕集工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氣體（主要為各種類型的煙道氣、工業(yè)廢氣和/或 工業(yè)原料氣）中CO 2的方法。
[0009] 本發(fā)明的多元醇一乙二胺水溶液的主要成分是乙二胺、多元醇和水。在本發(fā)明的 混合溶液脫碳法中，以乙二胺溶液吸收氣體（主要為各種類型的煙道氣、工業(yè)廢氣和/或 工業(yè)原料氣）中的CO 2，吸收了 CO2的溶液用加熱法和（或）真空法再生，再生后的溶液循 環(huán)使用。
[0010] 本發(fā)明的混合溶液脫碳法，對脫碳前含碳?xì)怏w中的總CO2含量沒有特殊要求，但 是，為了達(dá)到更好的脫碳效果，優(yōu)選各種類型煙道氣、工業(yè)廢氣和/或工業(yè)原料氣中總CO 2 的含量應(yīng)小于20% (體積比）。
[0011] 在本發(fā)明的混合溶液脫碳法中，對工藝條件沒有嚴(yán)格限制，但優(yōu)先采用常壓吸收 或加壓吸收，吸收溫度優(yōu)選為20~70°C ;其次，吸收了 CO2的混合溶液用加熱法、真空法再 生，再生溫度優(yōu)選為90~130°C。
[0012] 所述的乙二胺溶液中主要成分是乙二胺，同時向乙二胺溶液中加入多元醇（包括 乙二醇、丙三醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇100、聚乙二醇200、聚乙二醇300、 聚乙二醇400,聚乙二醇600等不同聚合度的聚乙二醇等），組成多元醇一乙二胺水溶液，其 組成為：乙二胺的質(zhì)量百分含量為：3. 00%彡乙二胺〈15. 00% ;4. 00%彡乙二醇〈30. 00% ; 水質(zhì)量百分含量為：55. 00%〈水< 93. 00%。
[0013] 本發(fā)明的基本原理可以用如下幾種方式進(jìn)行說明。
[0014] 一、當(dāng)多元醇一乙二胺水溶液配制好后，其脫碳基本原理如下。
[0015] 含CO2的各種類型煙道氣、工業(yè)廢氣和/或工業(yè)原料氣和混合溶液接觸時，發(fā)生如 下作用：
[0016] 固胺作用：
[0017] R-NH2+H〇-R，=R-N(H2) ...H0-R， (1)
[0018] 和 / 或 R-NH2+H〇-R' =R-NHf (H)O-R' (2)
[0019] 和 / 或 R_NH2+H〇-R' =R-NH3+-〇 _R'（胺的固定） （3)
[0020]捕集 CO2 :
[0021] [R-N(H2)... H0-R，] +CO2=RNH3CO3IT (4)
[0022] 和 / 或 R-MV..⑶ O-R' +CO2=RNH3CO3IT (5)
[0023] 和 / 或 R-NH3+-(T-R' +CO2=RNH3CO3IT (6)
[0024] 吸收了 CO2的溶液轉(zhuǎn)變成富液，從吸收塔底部流出，進(jìn)入再生器中進(jìn)行加熱法和 (或）真空法再生，釋放出高純度CO 2，富液在再生器中會發(fā)生如下一些再生反應(yīng)。
[0025] RNH3C03R，= [R-N(H2)... H0-R' ] +CO2 (7)
[0026] 和 / 或 RNH3CO3R' =R-MV..⑶ O-R' +CO2 (8)
[0027] 和 / 或 RNH3CO3R' =R-NH3+-(T-R' +CO2 (9)
[0028] 再生后的溶液（以下簡稱為"脫碳液"）循環(huán)使用。
[0029] 為了實現(xiàn)上述基本原理，我們設(shè)計了兩個過程：第一個過程是CO2吸收過程；第二 個過程是富液再生過程，富液再生過程所用的再生方法有加熱法、真空法。
[0030] 第一個過程：脫碳吸收過程可以是常壓吸收過程，也可以是加壓吸收過程，其脫碳 吸收流程如圖1所示。脫碳吸收過程發(fā)生在吸收塔中，通常情況下，含CO 2氣體從吸收塔底 部進(jìn)入，再生的脫碳液（通常稱為"貧液"）從脫碳塔頂部進(jìn)入吸收塔，在脫碳塔中含CO2氣 體與脫碳液逆流接觸，氣體中的CO 2被脫碳液吸收，然后，脫除了 CO2的氣體從吸收