强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法技术

本发明专利技术公开了强化气‑液‑液三相体系吸收CO2的方法，方法包括：所述含CO2气体从气体进口进入超重力机，水相与有机相从液体入口进入超重力机，通过液体分布器进入转子；在超重力机的内部，水相与有机相从转子内缘向外缘流动，气‑液‑液三相在转子中接触，CO2被液相中的吸收剂吸收，吸收CO2后的液体从液体出口离开超重力机，脱碳后的气体则从气体出口离开超重力机。本方法利用超重力机强化气液传质的特征和无机/有机溶液复合体系良好的吸收性能，可以明显强化气液传质效果，促进CO2的吸收，具有设备结构简单、体积小、能耗低等优势，是一种高效吸收CO2的新技术。

Method of Enhancing CO2 Absorption in Gas-liquid-liquid Three-phase System

The invention discloses a method for enhancing the absorption of CO2 by the gas-liquid-liquid three-phase system, which includes: the gas containing CO2 enters the hypergravity machine from the gas inlet, the water phase and the organic phase enter the hypergravity machine from the liquid inlet, and enter the rotor through the liquid distributor; in the supergravity machine, the water phase and the organic phase flow from the inner edge of the rotor to the outer edge, and the gas-liquid-liquid three-phase contact in the rotor. CO2 is absorbed by the absorbent in the liquid phase, and the absorbed liquid leaves the hypergravity machine from the liquid outlet, while the decarbonized gas leaves the hypergravity machine from the gas outlet. This method utilizes the characteristics of high gravity machine to enhance gas-liquid mass transfer and the good absorption performance of inorganic/organic solution composite system. It can obviously enhance the effect of gas-liquid mass transfer and promote the absorption of CO2. It has the advantages of simple structure, small volume and low energy consumption. It is a new technology of high efficiency absorption of CO2.

【技术实现步骤摘要】
强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法
本专利技术涉及强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法，特别是采用超重力机强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法。
技术介绍
目前，温室效应对人类的生存环境已经产生了巨大的影响。在众多造成温室效应的气体中，CO2是造成温室效应的主要气体，其次是甲烷、氯氟代烷等气体，所以，CO2的控制减排和吸收处理已经成为近期研究的重点。目前，CO2气体的处理技术主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜吸收分离法、低温分馏法等。其中，化学吸收法以其CO2吸收速率快、成本低的优势，逐步成为CO2吸收工艺的主要技术。化学吸收法主要依靠碱性吸收剂与CO2进行可逆反应形成盐。吸收剂主要包括醇胺类吸收剂、无机吸收剂、混合胺吸收剂等。在工业上，CO2吸收设备以吸收塔为主，吸收剂从塔顶进入，含CO2气体从塔底进入，气液两相在吸收塔内进行逆流接触，实现CO2的吸收反应。除了吸收剂、吸收设备之外，反应体系也是影响CO2吸收效率的重要因素。如何强化气液之间的传质效率，提高经济效益，是需要进一步改进的方向。超重力技术在过程强化领域逐渐引起了人们的广泛关注。超重力技术的主要设备是超重力机，它利用设备内部转子的高速旋转产生的离心力从而在设备内部制造出超重力环境。在超重力环境下，液相被切割成体积极小、比表面积很大的液滴、液丝或液膜等，相际之间、物质之间的传质效果得到了极大地强化，大幅提高反应的转化率。超重力机具有以下特点：设备尺寸大幅减小、分子之间的微观混合得到高度强化、物质在设备里的停留时间短、停开车操作简单、设备检修方便等。正是由于超重力技术在传质上的优势，目前在许多领域都可以看到超重力技术的应用。CN1112320C中报道了一种连续法制备沉淀碳酸钙的方法，提出利用CO2尾气来生产沉淀碳酸钙；CN101168115A中报道了一种脱除变换气中CO2的方法，但吸收剂为热钾碱溶液、氢氧化钠、氢氧化钾。气-液-液三相体系也是一种可以有效强化相际间传质的重要方法。向气-液体系中加入一种与气相、液相都不互溶的惰性有机液相，可以显著提高传质效率。在传统吸收设备中，气-液-液三相体系的性能受制于三相之间的传质效果。将气-液-液三相体系与超重力技术结合，可以进一步强化相际间、物质间的传质效果，达到高效吸收CO2的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的提供强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法，所述含CO2气体与水相、有机相两相在超重力机内部接触进行反应，完成CO2的吸收反应。进一步的，该方法包括：所述含CO2气体从气体进口进入超重力机，水相与有机相从液体入口进入超重力机，通过液体分布器进入转子；在超重力机的内部，水相与有机相从转子内缘向外缘流动，气-液-液三相在转子中接触，CO2被液相中的吸收剂吸收，吸收CO2后的液体从液体出口离开超重力机，脱碳后的气体则从气体出口离开超重力机。气相与液相在超重力机的接触方式可以为逆流接触或并流接触。作为较为优选的方案之一，水相采用纯水、K2CO3溶液、K2CO3/KHCO3溶液、乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪等。作为较为优选的方案之一，有机相采用正辛醇、碳酸二甲酯、环己烷、正己烷、正庚烷或苯等。作为较为优选的方案之一，输入超重力机的水相与有机相的温度为10~90℃。进一步优选的，输入超重力机的水相与有机相的温度为20~60℃。更为优选的，当有机相为正辛醇、环己烷或正己烷时，输入超重力机的水相与有机相的温度为45~60℃；当有机相为碳酸二甲酯、正庚烷或苯时，输入超重力机的水相与有机相的温度为20~30℃。作为较为优选的方案之一，输入超重力机的气液流量体积比为1~1000：1。进一步优选的，输入超重力机的气液流量体积比为1~100：1。更为优选的，当有机相为正辛醇或碳酸二甲酯时，气液流量体积比为3~10：1；当有机相为环己烷或正己烷时，气液流量体积比为20~40：1；当有机相为正庚烷或苯时，气液流量体积比为1~10：1。作为较为优选的方案之一，超重力机的转子转速为200~3000转/分钟。进一步优选的，超重力机的转子转速为200~1500转/分钟。更为优选的，超重力机的转子转速为600~1200转/分钟。作为较为优选的方案之一，当有机相采用正辛醇或碳酸二甲酯时，正辛醇或碳酸二甲酯的体积分率为1~80%；当有机相采用环己烷或正己烷时，环己烷或正己烷的体积分率为1~20%；当有机相采用正庚烷或苯时，正庚烷或苯的体积分率为0.1~10%。进一步优选的，当有机相采用正辛醇时，正辛醇的体积分率为5~20%；当有机相采用碳酸二甲酯时，碳酸二甲酯的体积分率为45~80%；当有机相采用环己烷或正己烷时，环己烷或正己烷的体积分率为5~15%；当有机相采用正庚烷或苯时，正庚烷或苯的体积分率为1~5%。更为优选的，当有机相采用正辛醇时，正辛醇的体积分率为5~10%；当有机相采用碳酸二甲酯时，碳酸二甲酯的体积分率为50~70%；当有机相采用环己烷或正己烷时，环己烷或正己烷的体积分率为10~15%；当有机相采用正庚烷或苯时，正庚烷或苯的体积分率为1.5~3%。作为较为优选的方案之一，当水相为K2CO3溶液时，K2CO3溶液的浓度为0~3mol/L；当水相为K2CO3/KHCO3溶液时，K2CO3/KHCO3溶液的浓度为0~1mol/L；当水相为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪时，乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪的质量分数为0~50%。进一步优选的，当水相为K2CO3溶液时，K2CO3溶液的浓度为0.1~1.5mol/L；当水相为K2CO3/KHCO3溶液时，K2CO3/KHCO3溶液的浓度为0.1~0.5mol/L；当水相为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪时，乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪的质量分数为1~10%。作为较为优选的方案之一，当促进剂为次氯酸钠、偏亚砷酸钠时，次氯酸钠、偏亚砷酸钠的浓度为0~0.5mol/L；当促进剂为ACT-1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺时，ACT-1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺的质量分数为0~5%。进一步优选的，当促进剂为次氯酸钠、偏亚砷酸钠时，次氯酸钠、偏亚砷酸钠的浓度为0.01~0.2mol/L；当促进剂为ACT-1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺时，ACT-1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺的质量分数为1~4%。作为较为优选的方案之一，乳化剂吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚的体积分数为0~20ml/L。进一步优选的，乳化剂吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚的体积分数为1~5ml/L。作为较为优选的方案之一，所用的超重力旋转床反应器采用旋转填料床、定-转子反应器、折流旋转床等。作为较为优选的方案之一，水相和有机相的混合液相可以循环使用或者非循环一次性使用。本专利技术利用超重力机，结合气-液-液三相体系，进行含CO2气体的吸收工艺，其效果明显优于传统塔设备和气-液两相体系，是一种新型的吸收CO2的技术。本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.强化气‑液‑液三相体系吸收CO2的方法，其特征在于包括：所述含CO2气体从气体进口进入超重力机，水相与有机相从液体入口进入超重力机，通过液体分布器进入转子；在超重力机的内部，水相与有机相从转子内缘向外缘流动，气‑液‑液三相在转子中接触，CO2被液相中的吸收剂吸收，吸收CO2后的液体从液体出口离开超重力机，脱碳后的气体则从气体出口离开超重力机；气相与液相在超重力机的接触方式可以为逆流接触或并流接触；吸收反应时温度为10~90℃；气液按体积流量比1~1000：1；超重力旋转床转子的转速为200~3000转/分钟；水相包括但不限于纯水、K2CO3溶液、K2CO3/KHCO3溶液、乙醇胺、二乙醇胺、N‑甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪等；有机相包括但不限于正辛醇、碳酸二甲酯、环己烷、正己烷、正庚烷或苯等；促进剂包括但不限于次氯酸钠、偏亚砷酸钠、ACT‑1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺等；乳化剂包括但不限于吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚等。

【技术特征摘要】
1.强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法，其特征在于包括：所述含CO2气体从气体进口进入超重力机，水相与有机相从液体入口进入超重力机，通过液体分布器进入转子；在超重力机的内部，水相与有机相从转子内缘向外缘流动，气-液-液三相在转子中接触，CO2被液相中的吸收剂吸收，吸收CO2后的液体从液体出口离开超重力机，脱碳后的气体则从气体出口离开超重力机；气相与液相在超重力机的接触方式可以为逆流接触或并流接触；吸收反应时温度为10~90℃；气液按体积流量比1~1000：1；超重力旋转床转子的转速为200~3000转/分钟；水相包括但不限于纯水、K2CO3溶液、K2CO3/KHCO3溶液、乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、甘氨酸钾、哌嗪等；有机相包括但不限于正辛醇、碳酸二甲酯、环己烷、正己烷、正庚烷或苯等；促进剂包括但不限于次氯酸钠、偏亚砷酸钠、ACT-1、硼酸胺、甘酸胺、二乙醇胺等；乳化剂包括但不限于吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚等。2.根据权利要求1所述的强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法，其特征在于：所用的超重力旋转床反应器包括但不限于旋转填料床、定-转子反应器和折流旋转床等。3.根据权利要求1所述的强化气-液-液三相体系吸收CO2的方法，其特征在于：当有机相为正辛醇或碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵磊，刘知邦，王磊，王亚楠，叶杰铭，冯奇，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11