一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于混合气体分离和净化技术领域，具体涉及一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。该二氧化碳吸收剂含有主剂、辅助剂和活性剂，所述主剂为含有一个N原子的空间位阻胺，所述辅助剂为一级胺类化合物，所述活性剂为环状多氨基有机胺，所述主剂与辅助剂的重量比为1.5

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及混合气体分离和净化
，具体涉及一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于人类活动引起温室气体大量排放，导致了温室效应的持续恶化，使得全球变暖似乎不可遏制。为了有效抑制全球变暖，需要对温室气体的排放进行有效控制。温室气体主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物等，其中二氧化碳是对温室效应贡献最大的温室气体，且以化石燃料燃烧过程中排放的二氧化碳占据主导地位。若要有效缓解温室效应带来的影响，应对排放的二氧化碳进行回收利用。
[0003]目前，能够在短期内实现二氧化碳减排的主流技术路线为CCUS技术，该技术主要包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。燃烧前捕集主要包括整体煤气化燃气
‑
蒸汽联合循环技术(IGCC)；燃烧中捕集包括富氧燃烧技术和化学连燃烧技术；燃烧后捕集技术主要包括化学吸收技术、吸附技术、膜分离技术低温蒸馏技术。其中，燃烧后捕集技术因其对电厂改造较小，初始投资少，工艺相对成熟，是电厂最常采用的技术。燃烧后捕集的多种相关技术中，化学吸收技术历史悠久、技术成熟、运行稳定，已建成数个示范平台。其中，乙醇胺(MEA)是实现商业化应用最早的化学吸收剂，其具有吸收速率较快的优点，但是其存在吸收容量较小，再生能耗高，降解速率快，腐蚀性强等问题。因此开发吸收速率较高、再生速率高、循环容量大、再生能耗低的新型吸收剂，是降低碳捕集系统能耗，提高系统经济效益的关键。
[0004]单一吸收剂很难同时满足高吸收速率和高吸收容量和低反应热等要求，因此，将不同特性的有机胺进行混合从而获得吸收速率和吸收容量高，同时再生速率高和再生能耗低的新型吸收剂成为当前的研究热点之一。目前也已经有相关专利将多个吸收剂混合在一起制备二氧化碳吸收剂，例如非水吸收剂有效提高了吸收速率和吸收容量，但存在粘度较大，稳定性较低的问题，吸收剂在系统中流动阻力大，容易引起设备寿命降低，运行成本增加等问题，而两相吸收剂有效提高吸收容量，并且仅需将贫水相进行再生，能够有效降低再生能耗，但上述吸收剂存在富集相黏度较大且存在水平衡的问题，因此目前没有实现大规模的工业应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中单一吸收剂吸收速率、吸收容量低，以及多组分吸收剂如非水吸收剂粘度较大、稳定性较低和两相吸收剂由于富集相黏度较大而存在水平衡的不足，从而提供了一种二氧化碳吸收剂及其制备方法与应用。该二氧化碳吸收剂包括由含有一个N原子的空间位阻胺的主剂、一级胺类化合物的辅助剂和环状多氨基有机化合物的活性剂的原料混合得到，并通过精准调控主剂与辅助剂之间的比例，使得制备得到的二氧化碳吸收剂在对二氧化碳进行吸收时具有较高的吸收速率，同时可以提高再生速率和
循环容量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种二氧化碳吸收剂，该二氧化碳吸收剂含有主剂、辅助剂和活性剂，所述主剂为含有一个N原子的空间位阻胺，所述辅助剂为一级胺类化合物，所述活性剂为环状多氨基有机胺，所述主剂与辅助剂的重量比为1.5
‑
3：1，优选为1.8
‑
2.2：1。
[0007]优选地，以所述主剂与辅助剂的总重量为100重量％计，所述活性剂的含量为5
‑
35重量％。
[0008]优选地，所述含有一个N原子的空间位阻胺的结构如式(1)所示，
[0009][0010]其中，R1和R2各自独立的选自
‑
OH、
‑
C
m
H
2m+1
和
‑
C
n
H
2n
OH，m和n为1
‑
6的整数。
[0011]优选地，所述含有一个N原子的空间位阻胺选自2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、2
‑
氨基
‑2‑
羟甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3丙二醇和2
‑
氨基
‑2‑
乙基
‑
1,3丙二醇中的一种或两种以上，更优选为2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇。
[0012]优选地，所述一级胺类化合物选自二甘醇胺、3
‑
氨基
‑1‑
丙醇和乙醇胺中的一种或两种以上，更优选为乙醇胺。
[0013]优选地，所述环状多氨基有机胺为哌嗪和/或N
‑
氨乙基哌嗪。
[0014]优选地，所述二氧化碳吸收剂为水溶液的形式，且在所述水溶液中，所述主剂、所述辅助剂和所述活性剂的总浓度为30
‑
50重量％。
[0015]本专利技术第二方面提供了一种上述所述二氧化碳吸收剂的制备方法，该方法包括：将主剂、辅助剂、活性剂和溶剂混合。
[0016]本专利技术第三方面提供了上述所述二氧化碳吸收剂在吸收二氧化碳中的应用。
[0017]优选地，二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳的条件包括：温度为30
‑
50℃，压力为1
‑
1.5bar。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果至少包括以下几个方面：
[0019](1)本专利技术将特定组分的主剂、辅助剂和活性剂作为原料制备二氧化碳吸收剂，通过将主剂、辅助剂和活性剂进行复配使用，使得制备得到的二氧化碳吸收剂在对二氧化碳进行吸收捕集时可以具有较高的吸收速率；
[0020](2)将特定组分的主剂、辅助剂和活性剂进行复配使用，并精准调控主剂和辅助剂之间的比例，可以提高制备得到的二氧化碳吸收剂的再生速率和循环容量。
附图说明
[0021]图1是实施例1
‑
7的吸收速率曲线；
[0022]图2是对比例1
‑
5的吸收速率曲线；
[0023]图3是实施例1
‑
7的再生速率曲线；
[0024]图4是对比例1
‑
5的再生速率曲线；
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0026]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0027]本专利技术第一方面提供了一种二氧化碳吸收剂，该二氧化碳吸收剂含有主剂、辅助剂和活性剂。其中，所述主剂为含有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳吸收剂，其特征在于，该二氧化碳吸收剂含有主剂、辅助剂和活性剂，所述主剂为含有一个N原子的空间位阻胺，所述辅助剂为一级胺类化合物，所述活性剂为环状多氨基有机胺，所述主剂与辅助剂的重量比为1.5
‑
3：1，优选为1.8
‑
2.2：1。2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，以所述主剂与辅助剂的总重量为100重量％计，所述活性剂的含量为5
‑
35重量％。3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述含有一个N原子的空间位阻胺的结构如式(1)所示，其中，R1和R2各自独立的选自
‑
OH、
‑
C
m
H
2m+1
和
‑
C
n
H
2n
OH，m和n为1
‑
6的整数。4.根据权利要求3所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述含有一个N原子的空间位阻胺选自2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、2
‑
氨基
‑2‑
羟甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、2
‑
氨基
‑2‑
甲基

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，史晓宏，孟瑞红，方梦祥，韩涛，王涛，张帅，骆仲泱，冯白阳，高翔，冯蕾，岑可法，常林，
申请(专利权)人：国能国华北京电力研究院有限公司浙江大学，
类型：发明
国别省市：