一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用制造技术

技术编号：41097127 阅读：4 留言：0更新日期：2024-04-25 13:55

本发明专利技术公开了一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO<subgt;2</subgt;的应用，所述磷酸盐化合物包含正磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐。所述磷酸盐化合物作为催化剂不仅可以促进吸收液解吸CO<subgt;2</subgt;，同时改善吸收液对CO<subgt;2</subgt;的吸收性能，与不添加催化剂条件下烟气CO<subgt;2</subgt;捕集过程相比，最大解吸速率提高了23％‑100％，平衡解吸量提高了13％‑20％，吸收效率提高1.6％‑6.6％，并且稳定性和循环使用性能良好，可极大程度降低CO<subgt;2</subgt;解吸能耗，解决现有化学吸收法捕集CO<subgt;2</subgt;能耗高、成本高的问题，最终实现在较低温度下的快速解吸。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体分离，涉及一种用于捕集二氧化碳的新型高效co2解吸催化剂。

技术介绍

1、自工业革命以来，随着经济的快速发展，大气中二氧化碳(co2)等温室气体浓度逐年增加，导致全球变暖。co2捕集、利用与封存(ccus)技术，作为有效的co2末端控制技术，是促进我国高质量发展的强力支撑，是多个行业实现零碳甚至负碳排放的托底技术，对化石能源大规模低碳利用具有决定性的意义。

2、燃烧后co2捕集(pcc)是ccus技术的重要组成部分。pcc主要包括物理吸收法、化学吸收法、吸附法、膜分离法、生物法等。化学吸收法是捕集烟气co2的首先技术。目前研究和应用中较为关注的化学吸收剂为有机胺吸收剂。早在上世纪30年代，mea作为co2吸收剂就实现了工业化应用。

3、化学吸收法捕集烟气co2的优势在于分离程度高，吸收剂活性高，即使对于低浓度co2化学吸收法也具有很好的吸收效果。但在实际应用过程中，化学吸收法也面临多种弊端。目前限制该技术广泛应用的瓶颈问题主要表现在co2解吸过程的高能耗，其占总运营支出(opex)的70-80％。这是由于co2富液的热解吸温度通常高达100-140℃，解吸过程总能耗达3.2-4.5gj/t co2，此外，热解吸过程的高温会导致溶液因降解而失效，大大减少了溶液循环使用次数。补偿由降解引起的溶液损失以及降解产物引起的设备腐蚀也会导致成本大幅增加。这给化学吸收法捕集烟气co2的大规模发展带来了巨大的经济挑战。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是

2、将所述磷酸盐化合物作为催化剂，用于co2解吸塔中强化吸收液中co2的解吸过程，进而改善吸收液对co2的循环吸收性能。

3、所述磷酸盐化合物在解吸塔中装填的方式包括悬浮式、填充式、填料式中的一种。

4、所述磷酸盐化合物在吸收剂中添加质量分数≤1％。

5、所述吸收剂包括无机碱盐、有机胺溶液、氨基酸类盐溶液及离子液体中的一种，吸收剂对co2的吸收量包括饱和状态和非饱和状态。

6、使用条件为压力为0～1.2mpa，温度为10～140℃。

7、将磷酸盐化合物以粉末形式直接添加于吸收剂中，通过超声作用均匀分散于吸收剂中；在恒温加热、恒压的情况下，将co2通入到带有催化剂的吸收剂中，吸收一定时间后得到具有一定co2吸收量的吸收液并作为co2富液进行高温解吸，解吸后的吸收液作为co2贫液进行循环吸收。

8、本专利技术的技术效果如下：

9、(1)磷酸盐化合物催化解吸吸收液中co2，可使co2解吸温度降低到100℃以下，co2解吸量达到0.12-0.30mol co2/mol mea，相较于未添加催化剂的mea溶液提高了13-20％。

10、(2)磷酸盐化合物催化解吸吸收液中co2，解吸速率最大为0.006-0.022mol co2/(mol meamin)，对应的解吸温度为88-95℃，解吸速率相较于未加催化剂的情况最大可提高约23-100％。

11、(3)磷酸盐化合物不仅可以促进吸收液解吸co2，同时改善吸收液对co2的吸收性能，与不添加催化剂条件下捕获烟气中co2过程相比，吸收效率提高1.6-6.6％。

12、(4)催化剂具有良好的回收再利用性能，循环使用至少5次，仍具有良好的催化性能。

13、(5)通过向吸收剂中添加催化剂以降低解吸反应能垒，提高co2解吸速率，最终实现在较低温度下的快速解吸，解决现有化学吸收法捕集co2能耗高、成本高的问题，同时减小解吸塔设备体积。

14、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。

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【技术保护点】

1.一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，所述磷酸盐化合物包含正磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，将所述磷酸盐化合物作为催化剂，用于CO2解吸塔中强化吸收液中CO2的解吸过程，进而改善吸收液对CO2的循环吸收性能。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，所述磷酸盐化合物在解吸塔中装填的方式包括悬浮式、填充式、填料式中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，所述磷酸盐在吸收剂中添加质量分数≤1％。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，所述吸收剂包括无机碱盐、有机胺溶液、氨基酸类盐溶液及离子液体中的一种，吸收剂对CO2的吸收量包括饱和状态和非饱和状态。

6.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中CO2的应用，其特征在于，使用条件为压力为0～1.2MPa，温度为10～140℃。

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【技术特征摘要】

1.一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中co2的应用，其特征在于，所述磷酸盐化合物包含正磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中co2的应用，其特征在于，将所述磷酸盐化合物作为催化剂，用于co2解吸塔中强化吸收液中co2的解吸过程，进而改善吸收液对co2的循环吸收性能。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸盐化合物在催化解吸吸收液中co2的应用，其特征在于，所述磷酸盐化合物在解吸塔中装填的方式包括悬浮式、填充式、填料式中的一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思铭，张磊，张春金，陈琳琳，李小秋，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人