[發明專利]一種改進碳酸鉀的節能捕集CO2新工藝

有效

• 申請號: 201010196672.6
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101856579A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 費維揚;湯志剛;陳健;駱廣生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: 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氣體混合的中高壓氣體吸收脫除CO₂的一種改進碳酸鉀的節能捕集CO₂新工藝。

背景技術

工業革命以來，尤其是20世紀50年代以來，人為產生的溫室氣體排放量不斷增加，導致溫度升高、冰川融化，海平面上升等一系列災害，已引起世界范圍的廣泛關注。目前可知的溫室氣體，主要有二氧化碳、甲烷、氧化亞氮，氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫，其中CO₂的含量最高，壽命長，對溫室氣體影響最大，也是是造成地球氣候變暖的根源。減少碳基燃料、增加低談燃料和無碳燃料的使用是未來全球可持續發展的希望，但是距離實際碳減排操作尚有不小的距離，從技術的成熟性和可行性分析，未來幾十年內，CO₂的捕集技術將是應對全球氣候變暖和溫室氣體減排的重要措施。尤其是基于煤基的化工過程和發電過程的CO₂捕集將是碳捕集的重點。

減少電廠CO₂排放就極為重要。整體煤氣聯合循環(IGCC-IntegratedGasification?Combined?Cycle)發電系統具有高發電效率，又對環境有極好的親和力，是一種有前景的潔凈煤發電技術。

煤基化工過程總體可分為氣化、液化和固化(焦化或干餾)三種加工方式，其中煤氣化是煤基化工的龍頭，占煤炭用量的3～5％，是僅次于火力發電和煤焦化的第三用途，隨著我國煤炭替代石油趨勢的進一步加劇，預計到2020年將占煤炭用量的15％～20％。

綜上所述，中高壓CO₂捕集是基于煤基工業過程碳減排的共性問題，是煤基工業過程碳減排的關鍵問題。

本發明所針對的原料氣，如煤化工合成氣、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，CN?91101928)和聚乙二醇二甲醚法(國外稱為Selexol法，CN?200710015805)和碳酸鉀法(國外稱Benfield法，CN?1089263C)。

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。碳酸鉀法最早開發的工藝(US.2886405)采用單塔解吸，吸收能耗大。后來在此基礎上改進形成了雙塔解吸、并且添加哌嗪等活化劑的節能流程，能耗有所降低，但是脫碳的成本仍然較高。，

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溶劑容易發生聚合損失、碳酸鉀法解吸能耗偏高的不足和缺陷，本發明人提出了一種采用添加促進劑羥乙基哌嗪和硼酸鉀改進傳統碳酸鉀溶液作為吸收劑的脫碳工藝，并且在工藝中采用熱耦合解吸進一步降低整體捕集能耗。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用改進碳酸鉀吸收CO₂捕集新工藝，其特征在于該工藝包括如下步驟：

1)采用碳酸鉀水溶液添加促進劑羥乙基哌嗪、硼酸鉀吸收CO₂，