【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳捕集，具体涉及一种含纳米级水滑石催化剂的复合有机醇胺二氧化碳吸收剂及其应用，尤其适用于船舶尾气中二氧化碳的吸收。
技术介绍
1、工厂与大型船舶排放的烟气均含大量二氧化碳，为保护环境，目前已经开发出多种碳捕集系统与设备，碳捕集所需要的最重要的介质便是用于分离二氧化碳（吸收和解吸）的吸收剂，该吸收剂一般为胺基吸收剂。如何提高吸收剂对二氧化碳的吸收和解吸的效率是本领域的重要问题。
2、船舶尾气来自于船用发动机、发电机、锅炉燃烧重油、低硫油、天然气或甲醇产生的烟气，不同燃料产生的废气含量略有不同，但由于发动机燃烧时补充的空气含量较大，烟气中含有5%左右的co2，且烟气排放压力较低，约在1.5 kpa左右，比陆用天然气采出气中的co2、电厂锅炉燃烧产生co2含量和压力都更会更低，这使得船舶尾气中的co2吸收和解吸更为困难。此外，由于发动机燃烧时补充的空气含量较大，烟气中的氧含量超过12%，极容易将吸收剂氧化降解，造成浪费。
3、另外船用的碳捕集系统需要耗费额外的电能和蒸汽，在船舶能耗较为匮乏时，降低二氧化碳吸收剂的解析能耗尤为关键。
4、由于船用的碳捕集系统需要靠岸维修与更换，比起陆地上的操作更为不便，因此船用碳捕集系统对于防腐蚀有更高的要求，需要将吸收剂对碳捕集系统的腐蚀性控制在较低范围内。
5、专利cn101804286b使用的胺基吸收剂的配方包含了10wt％～ 50wt％的3-二甲基氨基-1-丙醇与5wt％～10wt％的伯胺和/或仲胺。但是其主要成分中，3-二甲基氨基-
6、专利cn101822932b将n-甲基二乙醇胺（mdea）用作溶剂，在此基础上添加活化胺。但由于mdea碱性弱，如果mdea量过大，也不利于大量co2的吸收。
7、专利申请cn106621704a公开了一种复合脱碳溶剂，包括 20wt％的n-甲基二乙醇胺和10～30wt％的活化剂，其余为水，所述活化剂为一乙醇胺。但是该配方的一乙醇胺与n-甲基二乙醇胺碱性都不强，对于大量的co2的处理能力有限。
8、催化是一种新兴的低温度（<100℃）胺再生的节能策略。在这方面，固体酸催化剂包括沸石、固体超强酸、金属氧化物及其衍生物已被用于降低再生过程中的热负荷。通常，酸的位置和表面积被认为是固体酸催化性能的决定因素。大多数已报道的酸位丰富的固体酸催化剂可使单乙醇胺（mea）的再生率提高30%以上。然而，固体酸催化剂面临的一个共同问题是在循环试验中性能下降，不适合大规模工业化。从化学本质上讲，再生液的碱性和较高的再生温度不可避免地会使酸性部位发生一定程度的退化。
9、水滑石（hydrotalcite）是一种层状双金属氢氧化物（ldh），其结构由带正电荷的层板和层间可交换的阴离子及水分子组成。由于其独特的结构和性质，水滑石在许多化学反应中表现出良好的催化性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种适用船舶尾气中二氧化碳捕集的吸收剂，该吸收剂能够提高二氧化碳的分离吸收效率，降低二氧化碳解吸能耗，减小吸收剂的腐蚀影响，从而提高碳捕集系统的效率，降低装置建造和运行成本。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，包含如下质量分数的组分：
3、n-甲基二乙醇胺（mdea） 20%~35%，
4、二乙烯三胺（deta） 20%~35%，
5、n-氨乙基哌嗪（aep）4%~7%，
6、四元类水滑石催化剂 0.1%~1%，
7、余量为水。
8、优选的，n-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺和n-氨乙基哌嗪总计占所述二氧化碳吸收剂的60%质量分数。
9、优选的，所述四元类水滑石催化剂为cuznfeal四元类水滑石催化剂。
10、更优选的，所述cuznfeal四元类水滑石催化剂中cu元素的摩尔含量为15%。
11、优选的，所述cuznfeal四元类水滑石催化剂是由如下步骤制得的：
12、（1）配置a溶液和b溶液，其中，a溶液为含有cu2+、zn2+、fe3+、al3+和硝酸根的溶液，b溶液为含有沉淀剂（具体为氢氧化钠和碳酸钠）的溶液；
13、（2）保持摩尔比n(m2+):n(m3+)=(2~5):1，且n(fe3+):n(al3+)=1:1，将所述a溶液和所述b溶液缓慢混合并保持ph值为9~10，并采用均质机均质乳化，之后在60℃油浴晶化24 h后再微波晶化15min，其中m2+表示溶液中的二价金属离子，m3+表示溶液中的三价金属离子。
14、优选的，本专利技术所述的二氧化碳吸收剂中还包括抗氧剂。可以缓解氧化。所述抗氧剂选取四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或对羟基苯甲酸。
15、优选的，所述抗氧剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.05%~0.15%。
16、优选的，本专利技术所述的二氧化碳吸收剂中还包括消泡剂。可以抑制二氧化碳吸收剂产生气泡。所述消泡剂为有机硅消泡剂。
17、优选的，所述消泡剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.01%~0.1%。
18、优选的，本专利技术所述的二氧化碳吸收剂中还包括缓蚀剂。可以进一步降低二氧化碳吸收剂的腐蚀性。
19、优选的，所述缓蚀剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.05%~0.2%。
20、本专利技术还提供所述二氧化碳吸收剂在吸收尾气中的二氧化碳中的应用。进一步的，所述尾气的来源燃料为重油、低硫油、天然气或甲醇。进一步的，所述尾气为船舶尾气。
21、本专利技术的有益效果在于：
22、胺液吸收二氧化碳的过程是一个酸碱反应，其中胺作为碱与二氧化碳（酸性氧化物）反应生成氨基甲酸盐。在胺液吸收二氧化碳的过程中，水滑石催化剂起到促进反应的作用。
23、具体的，所采用的四元类水滑石催化剂在该过程中的作用涉及以下几个方面：
24、（1）酸碱性质：四元类水滑石催化剂具有酸碱双功能性，其表面既有酸性位点又有碱性位点。这些位点可以促进胺与二氧化碳之间的酸碱反应，从而提高吸收速率。
25、（2）活性位点：四元类水滑石催化剂的结构中的金属离子（如mg²⁺、al³⁺等）可以作为活性位点，与胺分子发生配位作用，从而活化胺分子，降低反应的活化能，使其更容易与二氧化碳发生反应。
26、（3）增大接触面积：四元类水滑石催化剂具有较大的比表面积和孔结构，可以增大胺液与二氧化碳的接触面积，从而提高反应速率。
27、（4）促进胺的再生：在胺液吸收co2的过程中，胺会与co2反应生成氨基甲酸盐。四元类水滑石催化剂除了可以作为催化剂，促进这一反应的进行，还可以在再生过程中促进氨基甲酸盐的分解，从而再生胺，使吸收剂可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，包含如下质量分数的组分：
2.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺和N-氨乙基哌嗪总计占所述二氧化碳吸收剂的60%质量分数。
3.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述CuZnFeAl四元类水滑石催化剂中Cu元素的摩尔含量为15%。
4.根据权利要求3所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述CuZnFeAl四元类水滑石催化剂是由如下步骤制得的：
5.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述的二氧化碳吸收剂中还包括抗氧剂，所述抗氧剂选取自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或对羟基苯甲酸。
6.根据权利要求5所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述抗氧剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.05%~0.15%。
7.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述的二氧化碳
8.根据权利要求7所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述消泡剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.01%~0.1%。
9.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述的二氧化碳吸收剂中还包括缓蚀剂。
10.根据权利要求9所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述缓蚀剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为0.05%~0.2%。
11.权利要求1-10任一所述含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂在吸收尾气中的二氧化碳中的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述尾气的来源燃料为重油、低硫油、天然气或甲醇。
13.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述尾气为船舶尾气。
...【技术特征摘要】
1.一种含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，包含如下质量分数的组分：
2.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，n-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺和n-氨乙基哌嗪总计占所述二氧化碳吸收剂的60%质量分数。
3.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述cuznfeal四元类水滑石催化剂中cu元素的摩尔含量为15%。
4.根据权利要求3所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述cuznfeal四元类水滑石催化剂是由如下步骤制得的：
5.根据权利要求1所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述的二氧化碳吸收剂中还包括抗氧剂，所述抗氧剂选取自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或对羟基苯甲酸。
6.根据权利要求5所述的含纳米级水滑石的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述抗氧剂占所述二氧化碳吸收剂的质量分数为...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏颖，何炜，
申请(专利权)人：中太海碳上海环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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