[發明專利]采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸結合的CO2捕集方法

有效

• 申請號: 201010191073.5
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101830462A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 費維揚;湯志剛;姜忠義;駱廣生;陳健;余立新
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B31/20
• 分類號: C01B31/20;B01D53/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬化學工程技術領域。特別涉及從合成氣、變換氣以及IGCC氣體的中高壓混合氣體中吸收脫除CO₂的一種采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸結合的CO₂捕集方法。

背景技術

全球氣候變暖已經成為毫無爭議的事實。溫室氣體CO₂的排放是造成氣候變暖的一個主要因素。從富含CO₂的氣體混合物中，包括合成氣、變換氣以及IGCC氣體中捕集、分離CO₂是應對全球氣候變暖的重要措施。

根據不同的應用場合和原料氣的壓力高低，脫除CO₂方法可分為干法和濕法。干法包括吸附法和膜法，一般適用于CO₂濃度較低的場合；濕法可分為化學吸收法和物理吸收法，化學吸收法多用于原料氣壓力較低的場合。

本發明所針對的原料氣，如合成氣、變換氣以及IGCC氣體，含有30～50％的CO₂，濃度較高，壓力較高，一般大于2000KPa，適合采用物理吸收法吸收CO₂氣體。

目前國內外工業上較為成熟的物理吸收法脫碳工藝有低溫甲醇洗法(國外稱為Rectisol法，CN?94101447.9)、碳酸丙烯酯法(國外稱為Flour法，CN91101928)和聚乙二醇二甲醚法(國外稱為Selexol法，CN?200710015805)。

低溫甲醇洗法具有吸收能力大、選擇性好、氣體凈化度高、吸收劑穩定性好的特點，但是存在工藝流程長、設備投資大(需要耐-30℃以下的低溫材質)、吸收劑毒性大和需要支付國外高額專利技術費等缺點；由于碳酸丙烯酯具有在較高的分壓下能有效地吸收CO₂，而在較低的壓力下可以不需要熱量而容易解吸的特點，其工藝流程，尤其是解吸工藝可以得到相當的簡化，但是由于吸收容量有限，吸收劑循環量較大，能耗較大；聚乙二醇二甲醚法具有吸收能力強、吸收劑損失小(蒸汽壓低)的特點，但是聚乙二醇二甲醚必須通過人工合成，吸收劑成本高，而且該吸收劑分子量較大，在再生過程容易發生聚合而造成損失。

針對現有低溫甲醇洗法工藝流程長、設備投資大，碳酸丙烯酯法吸收劑吸收容量小、循環量大，以及聚乙二醇二甲醚法成本高、容易發生聚合損失的不足和缺陷，本發明人提出了一種采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝(費維揚，湯志剛，陳健，駱廣生，余立新，朱兵等.一種采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝.申請號：200810103322.3)，可有效簡化工藝，降低成本。但是在吸收劑的再生過程中使用氮氣氣提，一方面使用氮氣增大成本，另一方面還需要增加一個尾氣凈化塔來回收解吸氣中的碳酸二甲酯，設備投資增加，針對該工藝流程長、成本高、設備投資大的不足和缺陷，

發明內容

本發明的目的是針對上述采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝.可有效簡化工藝，降低成本。但是在吸收劑的再生過程中使用氮氣氣提，一方面使用氮氣增大成本，另一方面還需要增加一個尾氣凈化塔來回收解吸氣中的碳酸二甲酯，設備投資增加，針對該工藝流程長、成本高、設備投資大的不足和缺陷，而提供一種采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸結合的CO₂捕集方法，以進一步簡化工藝，降低成本。

一種采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸結合的CO₂捕集方法，其特征在于，所述CO₂捕集方法包括如下步驟：

1)碳酸二甲酯吸收

含有CO₂的原料氣與從吸收塔3頂部出來的凈化氣在第一換熱器1中換熱后，從吸收塔3下部進入吸收塔，來自儲罐的碳酸二甲酯吸收劑與來自膜解吸器9底部的吸收劑貧液和二級氣液分離罐8底部的吸收劑貧液在第二換熱器2中換熱后從吸收塔3上部進入吸收塔，原料氣與吸收劑在吸收塔3內逆流接觸并發生吸收傳質；吸收塔溫度控制在10～35℃，壓力控制在2.5MPa～4.0MPa；脫除CO₂后的凈化氣與原料氣換熱后降溫至20～25℃后排出至下一工序，吸收了CO₂的吸收劑富液經過一級節流閥5和二級節流閥7膨脹降壓；

2)節流膨脹