一种用于捕集混合气体中二氧化碳的非水脱碳溶液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种捕集混合气体中二氧化碳的非水脱碳溶液，属于二氧化碳气体捕集技术领域。本发明专利技术涉及到一种非水脱碳溶液，主吸收组分为N-乙基乙醇胺，溶剂为N,N-二乙基乙醇胺。由于该非水脱碳液沸点高，粘度低，用可参与吸收CO2的叔胺作为溶剂，同时用吸收速率快、吸收量大、易再生的仲胺作为主吸收溶剂，既提高了对二氧化碳的吸收容量、净化度和解吸速率、扩大了反应温度范围，也减少了再生塔的体积、大大降低再生能耗，减少设备投资和操作成本。本发明专利技术主要用于捕集多种化工反应尾气、炼钢厂和水泥厂尾气、矿石分解气、燃烧烟道气、天然气、城市煤气、沼气中的二氧化碳，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种捕集混合气体中二氧化碳的非水脱碳溶液，属于二氧化碳气体捕集
。本专利技术涉及到一种非水脱碳溶液，主吸收组分为N-乙基乙醇胺，溶剂为N,N-二乙基乙醇胺。由于该非水脱碳液沸点高，粘度低，用可参与吸收CO2的叔胺作为溶剂，同时用吸收速率快、吸收量大、易再生的仲胺作为主吸收溶剂，既提高了对二氧化碳的吸收容量、净化度和解吸速率、扩大了反应温度范围，也减少了再生塔的体积、大大降低再生能耗，减少设备投资和操作成本。本专利技术主要用于捕集多种化工反应尾气、炼钢厂和水泥厂尾气、矿石分解气、燃烧烟道气、天然气、城市煤气、沼气中的二氧化碳，具有广阔的应用前景。【专利说明】一种用于捕集混合气体中二氧化碳的非水脱碳溶液及其应 用
本专利技术属于气体分离
，涉及一种用于捕集混合气体中二氧化碳的非水脱 碳溶液及其应用。
技术介绍
众所周知，人类活动所产生的〇)2中，有近1/3来源于化石燃料的燃烧。不同的 工业生产行业排放出大量的CO2，比如：炼油厂、水泥厂、炼铁厂、发电厂、石灰厂、镁砂厂等。 〇) 2的排放量过高将会引起大气中CO2的浓度达到较高的水平，这会带来一系列的环境问 题，这一现象引起了普遍的公众和政治关注。可以通过捕集和储存CO2的方法以减少大气 中CO2的含量。 现有的二氧化碳的分离回收技术包括：物理法，化学法，生物法。物理法中包含物 理溶剂吸收法和物理吸附法。化学法中又包含多种技术，如：化学固定技术，化学吸收法，化 学吸附法，薄膜分离法，二氧化碳重组法。其中以化学吸收法研宄得最多，也被认为是最经 济的分离吸收方法。与物理法相比化学反应使得化学吸收的传质速率及吸收能力均较大。 化学吸收方法经历了从热钾碱法、苯菲尔法到有机胺法的发展历程。溶液吸收效果好、净化 度高、再生气纯度高、吸收剂成本低廉是热钾碱法的优点，其缺点是再生热耗过高。在热钾 碱溶剂基础上添加活化剂（例如二乙醇胺）即"苯菲尔法"来促进吸收剂与二氧化碳反应 的方法也很常见。有机胺法出现于30年代，与其他方法相比具有吸收量大、吸收效果好、成 本低、吸收剂可循环使用并能回收到高浓度产品的特点而得到广泛的使用。为了进一步提 高吸收剂的吸收能力、降低腐蚀性、减少因挥发而造成的损耗及再生时的能耗，人们一直致 力于开发高效的化学溶液吸收剂，经过多年的研宄，已经从开始的单组分高能耗的吸收剂 发展为现在的复合组分低能耗的吸收剂，而吸收剂的组成组分和含量问题仍为学者们研宄 的重点。 1985年中国专利（CN103855A)公开了一种从气体混合物中除去二氧化碳的方 法，其吸收剂为碳酸钾15-30%，二乙醇胺10-30克/升，氨基乙酸10-20克/升，硼酸15-30 克/升，总钒（以KVO3计）5-10克/升。其溶液吸收CO2的能力为21-26Nm3CO2Ai3溶液。 1999年，美国专利（US09, 329, 259)公开了一种从原料气中吸收二氧化碳的方法， 将来自原料气中的二氧化碳吸收在复合溶液中，优选的复合溶剂含有较小浓度的一种或者 多种快反应速率胺（乙醇胺（MEA)或二乙醇胺（DEA)质量分数为5%?35% )和较高浓度 的一种或者多种慢反应速率胺（N-甲基二乙醇胺（MDEA)质量分数为5%?50% )。 2001年，美国专利（US6,290,754B1)公开了一种从混合气体中脱除二氧化碳的 方法，其吸收剂为在MDEA胺溶液中加入活性组分。其中MDEA浓度为l-6mol/L。活性组分 为H2N-CnH2n-NH-CH2-CH2OH, (1彡η彡4)，其浓度为总胺的摩尔浓度的0· 01到0· 5之间。 2002年，中国专利（CN1340374Α)公开了一种脱除气体中二氧化碳的复合脱碳溶 液，其胺重量百分比由以下原料组成：Α. 30?50%的MDEA，B.O. 1?1.5%的二甲基乙醇 胺，C. 0.5?I. 5%的甲基乙醇胺，D. 1?2%的二氮己环，E.其余为水。其溶液吸收0)2的 能力为22-26Nm3C02/m3溶液。 2007年，中国专利（CN101053751A)公开了一种回收废气中二氧化碳的复合脱碳 溶液，此种复合溶液的成分和质量百分比如下：复合氨水溶液20?60%，其中含有浓度较 低的一种或者多种的快反应速率胺和较高浓度的一种或者多种慢反应速率胺；聚醇醚5? 10% ;防氧化剂1?5% ;缓蚀剂1?5% ;其余为水。 2007年，韩国专利（KR10,2007,0097560)公开了用于分离二氧化碳的混合吸收 剂，吸收剂包含100重量份的式1化合物和1?60质量份的在环上至少1个氨基的式2杂 环化合物，其中1式所述的化合物分子上含有一个羟基和伯胺基，在临近所述的氨基α碳 位上无取代基，并且烷基取代基和醇羟基取代基位于β碳上。 2007年中国专利（CN101091864)公开了一种回收气体中二氧化碳的复合脱碳溶 液，其由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成。其中主吸收组分 为羟乙基乙二胺ΑΕΕΑ，助吸收组分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇AMP、MDEA和三乙醇胺TEA， 活化组分为MEA、DEA和哌嗪PZ，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜。该脱碳 液具有吸收容量大、净化度高、解吸率大、再生能耗低等优点。 2012年中国专利（CN102527192A)公开了一种含有离子液体的二氧化碳吸收剂， 该吸收剂中离子液体的含量为5-50wt%，醇胺5-50wt%，水的含量为0-90wt% ;阴离子为 具有氨基酸结构的阴离子；阳离子为有机胺盐阳离子、有机醇胺类阳离子；醇胺为一乙醇 胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；也可加入缓蚀剂和抗 氧剂。 综上所述，目前主要应用MEA、DEA、AEEA等为主吸收剂，以MDEA等为助吸收，配合 多种吸收能力强的活性组分及防腐剂、缓蚀剂等等组成的脱碳水溶液，虽有其各自的优点， 但其综合的脱碳能力普遍较低，再生能耗高，溶剂循环量大，设备腐蚀性强。由于这些溶剂 的活性组分一般在30%范围内，其余近70%的溶剂是水，因吸收了CO2的溶液（通称富液） 在再生过程中需要被加热到100-120°C，在这个温度下随着吸收中间体的分解，还会有大量 的水随着蒸发，而导致再生能耗过高；而蒸发的水还需要在再生塔顶被冷凝来保持系统内 水的平衡，冷凝过程中所需要的冷凝水使用量大，所以有水脱碳溶液的使用成本一直居高 不下，不能使经济效益达到最优化，因此还有完善的余地。 为此，我们课题组致力于非水溶剂的开发，2011年申请了关于非水溶剂捕集二氧 化碳的专利（申请号：2011102305706)，采用苯甲醇、苯乙醇、N-甲基吡咯烷酮及其混合物 作为溶剂，有较高的吸收量和解吸量，但本专利并没有打破传统的非水溶剂的研宄思路，采 用醇、酮混合物做为溶剂，并没有取得突破性进展。而本专利的
技术实现思路
，打破传统研宄思 路，采用一种新型溶剂，使其作为溶剂的同时也能作为反应剂参与反应，提高吸收量的同 时，也加大解吸量和解吸速率。
技术实现思路
本专利技术目的在于，研制捕集混合气体中二氧化碳的非水脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于捕集混合气体中二氧化碳的非水脱碳溶液，其特征在于，该非水脱碳溶液包括溶质和溶剂，溶质为N‑乙基乙醇胺；溶剂为N,N‑二乙基乙醇胺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永春，陈思铭，陈绍云，秦梁，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21