本发明专利技术公开了一种新型高效复合脱碳溶剂，它包括Ｎ－甲基二乙醇胺、活化剂，所述的活化剂为Ｎ－羟乙基吗啉、２－氨基－２－甲基－１－丙醇和哌嗪中的至少两种组成的混合物；其中Ｎ－甲基二乙醇胺重量比为８０％～９０％，活化剂的重量比为１０％～２０％；并在复合脱碳溶剂中还加入了消泡剂。这种新型高效复合脱碳溶剂对二氧化碳吸收容量大、净化度高、再生能耗低；且脱碳溶剂长期使用后，溶剂不会起泡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种脱碳溶剂，特别涉及一种从混合气体中分离脱除二氧化碳的脱碳溶剂。
技术介绍
在合成氨生产中，原料气含有15％～40％的二氧化碳，需净化到0.2％或更低，才能满足合成工艺要求。合成氨属高能耗，而脱碳工序能耗大约为总能耗的15％，因此，脱碳能耗对合成氨成本影响大。 合成氨脱碳工艺中，通常采用溶剂吸收法，一般分为化学吸收、物理吸收和物理化学吸收。物理吸收法是选择特定的溶剂，在高压低温的条件下，对二氧化碳有较大的溶解度，脱除原料气中的二氧化碳；在低压高温的条件下，二氧化碳的溶解度小，使二氧化碳从溶剂中解析出，成为产品二氧化碳气。化学吸收法是选择特定的化学物品，与二氧化碳反应生成较稳定的化学物质，将二氧化碳从原料气中脱除，然后在水蒸气的汽提或加热作用下，使生成的化学物质分解，二氧化碳解析出成为产品二氧化碳气。物理化学吸收，则脱碳液兼具物理和化学吸收作用。常用的物理吸收法有聚二乙醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法和低温甲醇法，化学吸收法有苯菲尔法、催化热钾碱法和氨基乙酸法，物理-化学法有常温甲醇法等，这些方法各具缺点，有的能耗高，有的胺液损耗高，有的腐蚀性大。而为了解决上述的各种问题，BASF公司在二十世纪七十年代开发出哌嗪活化MDEA脱碳技术，活化MDEA溶液，是在一定量的MDEA水溶液中加入活化剂，改变二氧化碳与MDEA的反应过程，以提高MDEA溶液吸收和解吸二氧化碳的速率，提高溶液对二氧化碳的吸收能力，以保持较低的再生能耗。由于具有高气体净化度、低再生能耗，对碳钢腐蚀轻微等优点，活化MDEA脱碳技术在世界范围内得到广泛应用。 中国专利号为00126925.9中公开了一种复合脱碳液，它是以MDEA水溶液为主体(30.0～50.0％)，添加活化剂的脱除二氧化碳溶液，其活化剂为A组二甲基乙醇胺(0.1～1.5％)，B组甲基乙醇胺(0.5～1.5％)，C组二氮己环(1.0～2.0％)。 中国专利号为200410066416.X，公开了一种改良的N-甲基二乙醇胺脱碳溶液，由N-甲基二乙醇胺水溶液和活化剂组成，其活化剂为由吗啉和哌嗪组成，活化剂与N-甲基二乙醇胺的重量比为0.05～0.20，或由吗啉和二乙醇胺组成，活化剂与N-甲基二乙醇胺的重量比为0.05～0.25。 上述活化剂中吗啉、二甲基乙醇胺、甲基乙醇胺、哌嗪沸点较低(在128℃-160℃之间)，但在溶液再生过程中，其挥发性大，损失较多，影响脱碳系统稳定性；虽二乙醇胺沸点较高，但它易氧化降解和热降解，其碱性大，与二氧化碳结合力强，需消耗较高的再生能耗。再者，脱碳溶剂长期使用后，因溶液降解产生的轻组分和积累来自原料气中的细微颗粒，造成溶剂污染起泡，影响脱碳系统运行和溶剂使用效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种新型高效复合脱碳溶剂，其中的N-甲基二乙醇胺与活化剂能完全互溶，脱碳系统稳定，再生能耗低，且脱碳溶剂长期使用后，溶剂不会起泡。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的一种新型高效复合脱碳溶剂，包括N-甲基二乙醇胺、活化剂，所述的活化剂为N-羟乙基吗啉、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和哌嗪中的至少两种组成的混合物。 N-甲基二乙醇胺的化学式为R2CH3N，是一种叔胺，与CO2反应如下 CO2+H2O→H++HCO3- (1) H++R2CH3N→R2CH3NH+(2) 总反应式为(1)+(2) R2CH3N+CO2+H2O→R2CH3NH++HCO3- (3) 总反应受(1)控制，而(1)是CO2水合反应，在25℃时反应速度常数k1＝104L/mol.s；＝10-3～10-5mol/L，所以总反应(3)很慢。为了加速总反应的进行，在MDEA水溶液中加入胺类等活化剂，加入活化剂改变了MDEA水溶液吸收CO2的历程，加快了反应速度。活化剂在溶液表面吸收CO2后向液相传递，且被再生。由于MDEA有一个叔氮原子作活化基，吸收CO2仅生成碳酸氢盐，可进行加热再生，其蒸汽消耗远比伯、仲胺与CO2生成很稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。 2-氨基-2-甲基-1-丙醇为白色结晶块或无色液体，沸点为165℃(0.133kPa)，相对密度为0.934(20/20℃)，能与水混溶，能溶于醇。用于合成表面活性剂、硫化促进剂、酸性气体吸收剂。 N-甲基二乙醇胺为无色或微黄色粘性液体，其沸点为247℃，易溶于水和醇，微溶于醚。是一种性能优良的选择性脱硫、脱碳新型溶剂，具有选择性高、溶剂消耗少、节能效果显著、不易降解等优点。广泛应用于油田气和煤气的脱硫净化乳化剂和酸性气体吸收剂、酸碱控制剂、聚氨酯泡沫催化剂。可在活化剂参与下脱除合成氨中的二氧化碳，因此近年来在烟道气中二氧化碳的吸收中被逐步推广。 哌嗪是白色结晶，沸点为146℃，易吸潮，溶于水和乙醇，不溶于乙醚，其水溶液呈碱性反应。是杀菌剂嗪胺灵的中间体，也是重要的医药中间体。 N-羟乙基吗啉分子质量为131.17，是由吗啉与环氧乙烷加成而得，其沸点为227℃(100.9kPa)，相对密度1.0710(20/4℃)，溶于水和乙醇。 2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、N-羟乙基吗啉、N-甲基二乙醇胺完全互溶，这种复合活化剂较对比文献中的活化剂沸点更高，挥发性更低，因此脱碳工艺条件稳定。本专利技术选用N-羟乙基吗啉、哌嗪、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)组成的复合活化剂，能加快MDEA与CO2的反应速度，增加MDEA对CO2的吸收容量，降低CO2从脱碳液解析时的单位能耗，由此在MDEA水溶液吸收CO2时产生活化作用。在脱碳液中，活化剂的加入量越大，活化作用越好，通过试验筛选N-甲基二乙醇胺重量比为80％～90％，活化剂的重量比为10％～20％时，脱碳液脱除CO2的性价比最佳。 所述的活化剂为N-羟乙基吗啉和2-氨基-2-甲基-1-丙醇组成的混合物；所述活化剂N-羟乙基吗啉占脱碳溶剂的重量比为2.5％～10％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇占脱碳溶剂的重量比为5％～10％。 所述的活化剂为N-羟乙基吗啉和哌嗪组成的混合物；所述活化剂N-羟乙基吗啉占脱碳溶剂的重量比为2.5％～10％，哌嗪占脱碳溶剂的重量比为2.5％～10％。 所述的活化剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇和哌嗪组成的混合物；所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇占脱碳溶剂的重量比为5％～10％，哌嗪占脱碳溶剂的重量比为2.5％～10％。 所述的活化剂为N-羟乙基吗啉、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和哌嗪组成的混合物；所述活化剂N-羟乙基吗啉占脱碳溶剂的重量比为2.5％～5.0％、2-氨基-2-甲基-1-丙醇占脱碳溶剂的重量比为5％～10％，哌嗪占脱碳溶剂的重量比为2.5％～5.0％。 所述活化剂按照上述的组分及比例配制的复合活化剂，具有较好的性价比。 在上述的脱碳溶液中，还加入了消泡剂，消泡剂占脱碳溶剂的重量比为0.02％～0.05％。由于脱碳溶剂长期使用后，会积累来自原料气中的细微颗粒，造成溶剂污染起泡，而消泡剂有良好的抑泡和消泡效果，当消泡剂为上述浓度范围时，就能有效地拟制泡沫的产生，使得脱碳系统运行和溶剂使用效果更好。 所述消泡剂为硅酮类消泡剂。硅酮物质作消泡剂，具有较佳的消泡性能，而此类消泡剂耐高温、高压、pH，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型高效复合脱碳溶剂，包括Ｎ－甲基二乙醇胺、活化剂，其特征在于：所述的活化剂为Ｎ－羟乙基吗啉、２－氨基－２－甲基－１－丙醇和哌嗪中的至少两种组成的混合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江宁，梁宇成，韩敏，杨玉斌，兰勇，
申请(专利权)人：四川省精细化工研究设计院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]
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