[發(fā)明專利]一種胺溶液膜吸收法捕集煙氣中二氧化碳的工藝方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110192188.0
• 申請(qǐng)日: 2011-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN102228772A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛松柏;楊緒甲;朱道平;汪洋洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工集團(tuán)公司;南化集團(tuán)研究院
• 主分類號(hào): B01D53/22
• 分類號(hào): B01D53/22;C01B31/20
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體中二氧化碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用胺溶液作為二氧化碳吸收溶液的疏水性中空纖維膜吸收器分離氣體中二氧化碳的工藝方法。

背景技術(shù)

CO₂的大量排放導(dǎo)致全球氣候變暖、加劇了溫室效應(yīng)，極端天氣頻發(fā)世界各國越來越重視二氧化碳的排放控制。隨著《京都議定書》的簽訂和哥本哈根全球氣候峰會(huì)的召開，世界各國更加重視二氧化碳減排技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。2009年11月26日，我國政府正式發(fā)布了2020年控制溫室氣體排放目標(biāo)——到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，意味著二氧化碳的捕集與利用技術(shù)具有極其重大的社會(huì)和環(huán)境意義以及非常廣闊的應(yīng)用前景。

化石燃料燃燒所排放的CO₂占總排放量的80%左右，其中化石燃料電廠煙氣是CO₂長期穩(wěn)定集中的排放源，其所排放的CO₂占總排放量的30%。預(yù)測(cè)到2050年，大約20~40%的全球化石燃料所產(chǎn)生的CO₂排放能夠在技術(shù)上適合捕獲，包括30~60%來自燃煤電廠的CO₂排放和30~40%來自其它工業(yè)的CO₂排放。因此實(shí)現(xiàn)燃煤電廠煙氣CO₂大規(guī)模捕集將成為溫室氣體減排的主要途徑，是應(yīng)對(duì)全球氣候變化極具潛力的方式之一。

膜吸收法工藝結(jié)合了化學(xué)吸收法的選擇性和膜分離法的緊湊性，是一種很有前景的CO₂捕集工藝；采用膜吸收法可以克服常規(guī)氣液接觸設(shè)備的不足，提高二氧化碳的捕集效率，同時(shí)可以使用那些具有良好吸收再生性能但容易降解的醇胺如MEA、MDEA等，將大大降低捕集過程的能耗。膜吸收法中所處理的氣體與吸收液不直接接觸，二者分別在膜兩側(cè)流動(dòng)，膜本身對(duì)氣體沒有選擇性，只是起到隔離氣體和吸收液的作用，膜上的微孔可以允許膜一側(cè)被分離的氣體分子在一定壓力就可以穿過微孔膜到膜另一側(cè)，通過膜另一側(cè)吸收液的選擇性吸收達(dá)到分離氣體中某一組分的目的。

氣體透過中空纖維膜微孔吸收液接觸，其中的CO₂與吸收液發(fā)生快速的化學(xué)反應(yīng)而被脫除。膜接觸器脫除CO₂的過程中，氣體從中空纖維膜組件的一側(cè)通過，吸收液從膜組件另一側(cè)通過，兩者逆流接觸。氣體通過膜的微孔擴(kuò)散，從氣相擴(kuò)散至膜-液界面，氣體中CO₂與吸收液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成CO₂在膜－液界面的濃度幾乎為零，在濃度差的驅(qū)動(dòng)下，CO₂向吸收液側(cè)不斷擴(kuò)散與吸收液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。氣體中的其他成分(N₂、O₂)由于在吸收液中的溶解度很低，并且?guī)缀醪缓臀找喊l(fā)生反應(yīng)，因而沒有濃度差的驅(qū)動(dòng)，而不能透過微孔膜，留在原料氣中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有填料塔捕集二氧化碳技術(shù)的不足，而提出的一種胺溶液膜吸收法捕集氣體中二氧化碳的工藝方法。

本發(fā)明的工藝方法，主要特點(diǎn)是胺溶液通過疏水性中空纖維膜組件捕集吸收氣體中的二氧化碳；并通過解析塔再生系統(tǒng)再生后進(jìn)行循環(huán)吸收，工藝步驟如下：

（1）需要處理的氣體經(jīng)過煙氣除塵冷卻系統(tǒng)、經(jīng)由壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)以及氣體流量控制系統(tǒng)進(jìn)入中空纖維膜組件的管程或殼程；

（2）胺溶液經(jīng)胺溶液過濾系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，由胺溶液泵經(jīng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)入中空纖維膜組件管程或殼程進(jìn)行二氧化碳吸收；

（3）氣體中的二氧化碳通過中空纖維膜的表面微孔與胺溶液發(fā)生反應(yīng)，將氣體中的二氧化碳捕集；其中通過氣體流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氣體壓力控制與胺溶液流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、胺溶液壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)使氣液兩相維持一定的壓力差進(jìn)行吸收，壓力差在0.05~0.25MPa之間；氣液兩相分別在中空纖維膜的內(nèi)外兩側(cè)，不發(fā)生直接接觸，實(shí)現(xiàn)氣體中二氧化碳的捕集；

（4）捕集吸收后的胺溶液從膜吸收器出來，經(jīng)貧富液換熱器回收能量后由解析塔頂部進(jìn)入解析塔進(jìn)行再生，解析塔底部采用蒸汽煮沸器進(jìn)行加熱解析，解析出來的二氧化碳經(jīng)冷凝分離水分后獲得二氧化碳產(chǎn)品氣。

一般地，所述的胺溶液主體為一乙醇胺?MEA，其中復(fù)配了活化劑2-氨基2-甲基異丙醇AMP或空間位阻胺?TBEE或氨三乙酸或二乙醇胺DEA或N-甲基一乙醇胺；其中一乙醇胺重量百分濃度在5~40%，活化劑重量百分濃度在5～10%。