用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液制造技术

本发明专利技术用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，采用由元素周期表中s区金属增补原子的含氧酸或氧化物与元素周期表中p区杂原子如的含氧酸或氧化物反应制得的杂多酸为活化剂，在热碳酸钾溶液中加入上述杂多酸活化剂、微量腐蚀抑制剂硅酸钾或二氧化硅，用于从气固相催化反应循环气如费托合成循环气、烯烃氧化制环氧烯烃反应循环气、合成气一步反应制烯烃反应循环气、醋酸乙烯反应循环气中脱除二氧化碳。本发明专利技术同现有脱碳溶液相比，具有气源适应性强、脱碳性能好、烃损失少、抗氧化性能好、溶液稳定性强等优点，可采用各种材质的设备如碳钢、不锈钢、复合钢等，用于各种反应循环气及不同气体组成的气体脱除二氧化碳。体组成的气体脱除二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液


[0001]本专利技术用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，属于气体净化
，具体涉及一种从含有烃类、氧气的反应循环气中脱除二氧化碳的水溶液。

技术介绍

[0002]对于单程不完全转化的气固相催化反应，如费托合成反应、乙烯在氧气作用下氧化为环氧乙烷、醋酸、乙烯和氧气反应生成醋酸乙烯等，反应后的气体中除含有一部分产品外，还含有未转化的原料气，因此工业上通常的做法是将这些气体脱除产品后循环压缩至反应器进口循环使用。部分反应过程会产生副产物CO2，为防止CO2在循环气中的积累，消耗压缩功及对催化剂活性造成不良影响，反应后的气体把合成产物分离后，需要将气体中CO2脱除再由循环气压缩机送回反应器进口。
[0003]对于含有烃和氧气的反应循环气，选择脱碳溶液时既要考虑尽可能减少烃损失，又要抗氧化，不能与反应循环气中的有机组分反应。因此，在脱碳溶液的选择上就不能采用物理法，必须采用由无机体系构成的化学脱碳法。热碳酸钾工艺是工业上通常使用的反应循环气脱碳技术，由于纯碳酸钾溶液吸收速率较慢，实际应用的水溶液通常是添加了活化剂的活化热碳酸钾水溶液。
[0004]国内外学者针对反应循环气脱碳溶液的开发领域有较多的研究报道，归纳起来可分为两类：一类为无机活化剂体系，一类为无机+有机活化剂体系。
[0005]CN200710041691公布的是一种由硼酸盐组成的脱碳溶液，用于从含氧混合气中脱除二氧化碳。CN100549000C公布的是以偏钒酸钾为添加剂用于环氧乙烷反应循环气脱除系统的适宜活化剂。CN201210123305.2公布的是醋酸、乙烯、氧气反应制醋酸乙烯循环气采用的脱碳溶剂，采用的是热碳酸钾溶液与无机活化剂，未公布活化剂类型。CN201210134232.7和 CN200810196779.3公布的是环氧乙烷/乙二醇反应循环气脱碳溶剂，采用的是碳酸钾溶液及无机活化剂硼酸、偏钒酸钾、硒酸、碲酸、锑酸等。US3932582公布的是从环氧乙烷循环气中脱除二氧化碳的水溶液体系，溶液组成除22%的碳酸钾外还含有硼酸钾、0.2~0.3%KVO3、微量催化组分二乙醇胺（DEA）或三乙醇胺（TEA）或乙二胺（EDA）或三乙烯四胺-环氧乙烷（TETA-EO），碳酸钾和硼酸钾作为吸收剂，KVO3作为腐蚀抑制剂，DEA、TEA、EDA、TETA-EO作为活化剂。
[0006]CN101456537B公布的是GTL合成循环气中二氧化碳的脱除方法，脱碳溶剂采用活化热钾碱溶液，活化剂是无机活化剂与有机活化剂的组合，无机活化剂有硼酸盐、钒酸盐，有机活化剂为空间位阻胺、烯胺及氮杂环化合物的一种或其混合物。CN200610166303.6公布的是一种费托合成反应循环气脱除二氧化碳的溶剂和方法，采用的热碳酸钾溶液，组成包括碳酸钾、缓蚀剂、活化剂，缓蚀剂为五氧化二钒，活化剂为无机活化剂和有机活化剂组合，无机活化剂有硼酸、亚硒酸、锑酸、碲酸中的一种，有机活化剂为氨基乙酸、乙二胺、二乙撑三胺、二羟基乙基乙二胺、咪唑、甲基咪唑、环丁砜、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基氨基-2-丙醇、2-哌啶乙醇、2-乙氨基乙醇中的一种。
[0007]从现有专利报道来看，针对不同的反应循环气组成，活化剂的筛选通常是需要经过繁琐、大量的实验确定，且不存在一种同时满足多种循环气气源条件的普适性脱碳活化剂。从报道的活化剂类型来看，任何反应循环气脱碳溶液中必须有无机活化剂组分，这也说明开发同时适应多种反应循环气脱碳溶液体系，必须采用无机活化剂。反应循环气所使用的无机活化剂主要有硼酸、钒酸盐、硒酸、锑酸、碲酸等，且工业上应用的反应循环气脱碳活化剂往往是两种及以上无机活化剂的组合。理论上来讲，从元素周期表中进行分析这些金属、非金属元素，这些金属-非金属的含氧化合物在碳酸钾溶液体系中协同作用，生成了中间态的多元素含氧化合物，同时促进吸收和解吸。如果能开发一种针对多种反应循环气普适性高性能脱碳活化剂，从理论上解决活化剂的筛选，将大大降低实验工作量，大幅提高脱碳性能。
[0008]杂多酸是由杂原子（p区元素）和多原子（s区元素）按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸，具有很高的催化活性，是一种多功能的新型催化剂，杂多酸稳定性好，可作为均相及非均相反应，对环境无污染，是一类大有前途的绿色催化剂。从反应循环气脱碳采用的无机活化剂类型来看，硼、钒、锑、碲、硒均属于s区或p区元素，如若将这些元素的氧化物或无机酸制备成杂多酸加入到热碳酸钾体系中，必将大大提高溶液的脱碳性能。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，属于气体净化

[0010]为了克服反应循环气脱碳溶液普适性不好、脱碳性能不高的缺点，本专利技术提出采用杂多酸替代传统的活化剂溶液体系。
[0011]本专利技术的思路是通过选择合适的p区杂原子元素、s区多原子元素，将二者的氧化物或其无机酸通过一定的反应条件进行桥联配合，制备出具有催化活化效应的杂多酸，将其添加到热碳酸钾溶液中，同时向溶液中加入微量硅酸钾，制备的脱碳溶液可同时用于从多种反应循环气中脱除二氧化碳，采用碳钢或不锈钢设备均可避免溶液腐蚀，有效克服了现有技术的不足。
[0012]本专利技术采用s区金属增补原子钛、钒、钼、钨、锰、锌的含氧酸或其氧化物与p区元素杂原子如硼、铝、硅、磷、砷、碲、锑、硒的含氧酸或其氧化物制备成具有一定结构的杂多酸，作为活化剂添加到热碳酸钾溶液中，同时添加微量硅酸钾作为腐蚀抑制剂，最终制备出脱碳溶液，可同时用于多种反应循环气中二氧化碳的脱除，具有气源适应性强、催化活性高、解吸速度快、再生彻底等优点。
[0013]本专利技术是这样实现的：一种用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征是溶液组成采用由碳酸钾、无机杂多酸、微量硅酸钾组成的复合水溶液，碳酸钾重量浓度为10%~35%，无机杂多酸重量浓度为2%~40%，硅酸钾重量体积浓度0.5g/L~3g/L，其余组分为水。
[0014]所述无机杂多酸包含由元素周期表s区金属增补原子钛、钒、钼、钨、锰、锌的含氧酸或其氧化物。
[0015]所述无机杂多酸还包含元素周期表中p区元素杂原子如硼、铝、硅、磷、砷、碲、锑、硒的含氧酸或其氧化物。
[0016]所述的无机杂多酸，也可采用杂多酸盐替代，其制备方法是将10%重量浓度的碳酸钾水溶液，通蒸汽加热至90~120℃，在机械搅拌下加入所述s区杂原子组成的含氧酸或其金属氧化物，反应60min~90min，然后加入所述p区元素的氧化物或其含氧酸，机械搅拌下继续反应120min~150min，加热蒸干水分结晶即得到成品。
[0017]所述硅酸钾可以采用活性SiO2替代，替代之后溶液中SiO2的重量体积浓度为0.3g/L~1.0g/L。
[0018]本专利技术提供了用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液的制备方法：先配制一定浓度的K2CO3水溶液，通蒸汽加热至100℃，加入K2CO3至指定浓度，搅拌溶解后加入制备出的杂多酸及一定质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征是溶液组成采用由碳酸钾、无机杂多酸、微量硅酸钾组成的复合水溶液，碳酸钾重量浓度为10%~35%，无机杂多酸重量浓度为2%~40%，硅酸钾重量体积浓度0.5g/L~3g/L，其余为水。2.根据权利要求1所述用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征在于无机杂多酸包含由元素周期表s区金属增补原子钛、钒、钼、钨、锰、锌的含氧酸或其氧化物。3.根据权利要求1所述用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征在于无机杂多酸包含元素周期表中p区元素杂原子硼、铝、硅、磷、砷、碲、锑、硒的含氧酸或其氧化物。4.根据权利要求1、2或3所述用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征在于无机杂多酸采用杂多酸盐替代，其制备方法是将10%重量浓度的碳酸钾水溶液，通蒸汽加热至90~120℃，在机械搅拌下加入权利要求2所述s区杂原子组成的含氧酸或其金属氧化物，反应60min~90min，然后加入权利要求3所述p区元素的氧化物或其含氧酸，机械搅拌下继续反应120min~150min，加热蒸干水分结晶即得到成品。5.根据权利要求1所述用于反应循环气脱除二氧化碳的水溶液，其特征在于硅酸钾采用活性SiO2替代，替代之后溶液中SiO2的重量体积浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：于品华，孔凡敏，赵运生，徐莉，张叶，苏豪，吴小莲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：