一种低腐蚀性相变吸收剂及其在二氧化碳捕集中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种低腐蚀性相变吸收剂及其在二氧化碳捕集中的应用，属于二氧化碳捕集与分离技术领域。低腐蚀性相变吸收剂，包括以下质量百分比的组分：主吸收剂10～30％、活化剂1～10％、分相剂30～60％，余量为水。本发明专利技术的相变吸收剂以3

【技术实现步骤摘要】
一种低腐蚀性相变吸收剂及其在二氧化碳捕集中的应用


[0001]本专利技术涉及二氧化碳捕集与分离
，特别是涉及一种低腐蚀性相变吸收剂及其在二氧化碳捕集中的应用。

技术介绍

[0002]以单乙醇胺(MEA)为代表的化学吸收法是目前工业上应用最普遍的CO2捕集技术，MEA水溶液的吸收性能较好，可对烟气CO2进行快速吸收，但由于MEA与CO2的键合作用极强，造成再生能耗过大，MEA水溶液的再生能耗一般为3.7～4.0GJ/ton CO2，占捕集过程总能耗的60％以上；另一方面，MEA溶液对金属的腐蚀速率较高，造成工业化应用投资成本增高。
[0003]相变吸收剂由于可有效降低吸收剂再生过程的能耗，近年来受到研究者们的广泛关注。相变吸收剂吸收CO2时，利用CO2吸收产物在相变吸收剂体系中极性和溶解度的不同而产生CO2贫、富液分相现象，其中约95％以上的CO2集中于富相，再生时只需将CO2富液泵入解吸塔加热解吸，可有效降低泵入加热的溶液量，从而降低再生能耗。Aleixo等对300多种胺类试剂进行了吸收测试，研发出DMX
TM
试剂，该试剂可在一定浓度范围内因CO2负载或温度的变化发生液
‑
液相变，被吸收的CO2主要集中在其中一相；挪威科技大学的Svendsen课题组将n
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氨基丙胺(MAPA)与二乙氨基乙醇(DEEA)混合构建液
‑
液相变吸收剂，他们发现该相变体系的再生能耗约为2.2～2.4GJ/ton CO2；Ye等研究了三乙烯四胺(TETA)/DEEA混合相变吸收剂体系，发现其再生能耗为2.98GJ/ton CO2。现有的相变吸收剂虽然在一定程度上实现了降低再生能耗的目的，但普遍存在分相速度慢、分相过程不易调控、金属腐蚀性强、稳定性差等问题，如传统链烷醇胺+亲脂胺相变体系在高CO2负载条件会出现分相困难等问题，使再生能耗升高。与烷醇胺+亲脂胺相变体系相比，烷醇胺+物理溶剂+水相变体系更稳定，富相体积百分比更低，且物理溶剂具有较高的稳定性、较低的腐蚀性和较低的蒸气压，是一种优异的分相剂。
[0004]综上所述，目前基于MEA的化学吸收法捕集CO2工艺虽然吸收性能总体较好，但其再生能耗过高限制了进一步应用。相变吸收剂体系可有效降低再生过程能耗，但是也普遍存在高金属腐蚀性等问题，不利于工业化大规模应用。因此，亟需开发一种低腐蚀性、低能耗的新型相变吸收剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种低腐蚀性相变吸收剂及其在二氧化碳捕集中的应用，以解决现有技术中存在的问题，本专利技术制备相变吸收剂具有低腐蚀、低再生能耗、相变过程易调控等优点，将本专利技术制备的相变吸收剂用于CO2捕集，可以显著提高经济效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术的技术方案之一：一种低腐蚀性相变吸收剂，包括以下质量百分比的组分：主吸收剂10～30％、活化剂1～10％、分相剂30～60％，余量为水。
[0008]进一步地，所述主吸收剂包括3
‑
氨基丙醇(MPA)。
[0009]MPA具有1个伯氨基基团，可保证相变吸收剂的高吸收性能。
[0010]进一步地，所述活化剂包括3
‑
二甲胺基丙胺(DMAPA)。
[0011]DMAPA具有一个伯氨基基团和一个叔氨基基团，对相变吸收剂的吸收速率和解吸速率具有促进作用。
[0012]进一步地，所述分相剂包括聚乙二醇二甲醚(NHD)。
[0013]NHD和吸收产物CO2之间的极性差异较大，可使相变吸收剂在捕集CO2后，转化为液
‑
液两相，在解吸时，只需要对CO2富相进行加热，就能将CO2解吸出来，并且可有效降低送入解吸塔的溶液量，使相变吸收剂的再生能耗降低。
[0014]本专利技术的技术方案之二：一种上述低腐蚀性相变吸收剂的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比称取各组分，混合均匀，得到所述低腐蚀性相变吸收剂。
[0015]本专利技术的技术方案之三：一种上述低腐蚀性相变吸收剂在二氧化碳捕集中的应用。
[0016]进一步地，所述应用的方法，具体包括：
[0017](1)将纯CO2气体或含有CO2的混合气体通入相变吸收剂中，进行CO2捕集(CO2吸收)，随着CO2吸收量的增加，相变吸收剂由均一的液相转化为上下分层的液
‑
液两相，大部分的CO2富集在液
‑
液两相的下层(富液相)，上层为贫液相；
[0018](2)对富液相进行加热(CO2解吸)，释放出CO2，得到释放出CO2的富液相；
[0019](3)将释放出CO2的富液相和贫液相进行充分混合后，送入吸收再次捕集CO2(循环利用)。
[0020]进一步地，步骤(1)中，所述含有CO2的混合气体中CO2的体积百分数为5～20％；所述CO2捕集的温度为30～60℃，压力为1～1.1个标准大气压。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述加热的温度为100～120℃，时间为60～180min。
[0022]本专利技术公开了以下技术效果：
[0023](1)本专利技术的相变吸收剂以3
‑
氨基丙醇(MPA)为主吸收剂，3
‑
二甲胺基丙胺(DMAPA)为活化剂、聚乙二醇二甲醚(NHD)为分相剂，具有低能耗、低腐蚀性等优点。
[0024](2)本专利技术的相变吸收剂具有高吸收性能(富液相中CO2的负载量达到5.19mol/L)、低再生能耗(2.66GJ/ton CO2)和低腐蚀性能(相同实验条件下富相腐蚀速率比MEA溶液低96.6％)。
[0025](3)本专利技术的相变吸收剂中的MPA具有1个伯氨基基团，可保证相变吸收剂的高吸收性能；DMAPA具有一个伯氨基基团和一个叔氨基基团，可以促进相变体系的吸收速率和解吸速率；聚乙二醇二甲醚(NHD)沸点大于250℃，它的低蒸气压可以降低解吸过程中溶剂的损失，此外，聚乙二醇二甲醚还具有无毒、高稳定性和低腐蚀性的优点。聚乙二醇二甲醚与CO2吸收产物之间的极性差异较大，可促进液
‑
液分相，降低再生能耗。本专利技术的相变吸收剂克服了传统MEA溶液再生能耗高以及高腐蚀性的缺陷，有利于工业化的推广。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1及对比例1～4制备的吸收剂吸收性能对比图；
[0028]图2为本专利技术实施例1制备的吸收剂CO2的分布及分相体积比；
[0029]图3为本专利技术实施例1制备的吸收剂的循环性能变化图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低腐蚀性相变吸收剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：主吸收剂10～30％、活化剂1～10％、分相剂30～60％，余量为水。2.根据权利要求1所述的低腐蚀性相变吸收剂，其特征在于，所述主吸收剂包括3
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氨基丙醇。3.根据权利要求1所述的低腐蚀性相变吸收剂，其特征在于，所述活化剂包括3
‑
二甲胺基丙胺。4.根据权利要求1所述的低腐蚀性相变吸收剂，其特征在于，所述分相剂包括聚乙二醇二甲醚。5.一种权利要求1～4任一项所述的低腐蚀性相变吸收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量百分比称取各组分，混合均匀，得到所述低腐蚀性相变吸收剂。6.一种权利要求1～4任一项所述的低腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：安山龙，汪黎东，黄鑫，李蔷薇，李诺，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：