[發明專利]一種從混合氣中分離二氧化碳的方法

在審

• 申請號: 201410225577.2
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104014224A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 肖強;胡敬秀
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;B01J20/26;C01B31/20
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 高文迪

技術領域

本發明涉及氣體吸附與分離領域，尤其是利用變壓吸附法將混合氣中的二氧化碳捕集并提取的方法。

背景技術

發展二氧化碳捕集和儲存技術是現有能源框架下降低全球碳排放和實現碳資源綜合利用的一個有效途徑。含二氧化碳的混合氣主要有火力發電廠排放的煙氣、煤層氣、沼氣及其它工業氣等。

中國專利公開號為CN1107530C、CN1546207A、CN102989295A等專利公開了一種利用液態胺基溶液(如：甲醇胺等)為二氧化碳吸收劑的二氧化碳捕集方法，但該法存在胺基溶液易腐蝕吸收設備，吸收劑再生過程中溶劑易揮發及再生過程能耗大等問題。

將胺基或含胺基的分子(如聚乙烯亞胺、四乙基五胺等)嫁接到介孔材料上，制得胺基功能化介孔材料(AFMS)，大幅提高了其二氧化碳吸附容量，而且借助于胺基對二氧化碳分子的親和力，該類材料表現出良好的二氧化碳吸附選擇性(參見文獻：Micropor.Mesopor.Mater.132(2010)552-558；物理化學學報23(2007)801-806；Energy?Fuels16(2002)1463-1469.Adv.Funct.Mater.16(2006)1717-1722)。但二氧化碳在這類吸附材料中吸附作用力較強，吸附劑再生需要在升高溫度下進行，基于變溫吸附(TSA)原理的吸附分離過程能耗較高，且吸附劑再生過程中會導致材料吸附性能下降。

變壓吸附(PSA)是工業生產中常用的分離技術，其原理是依靠氣體組分在吸附劑上吸附和解吸特性不同，在壓力周期性變化過程中實現分離。目前在吸附分離過程中常常用到的固體吸附劑是活性炭、硅膠以及分子篩等微孔材料，氣體在這類吸附劑上以物理吸附為主，然而這類吸附劑作為二氧化碳吸附劑存在三方面問題：1、水蒸汽的存在會大大影響二氧化碳的吸附；2、二氧化碳吸附選擇性較差；3、吸附容量低。中國專利公開號CN102125791A公開了一種廢氣回收二氧化碳的方法，該方法通過變壓吸附(PSA)或真空-變壓吸附(VPSA)實現從廢氣中回收二氧化碳。但該法采用活性炭為吸附劑，為消除水汽等雜質影響，廢氣在進入吸附分離步驟前需要預先純化，此外吸附劑活性炭對二氧化碳吸附量低，需要較高的吸附操作壓力，對二氧化碳選擇性差，需要多步分離才能得到純度較高的二氧化碳。

發明內容

本發明的目的是基于上述存在問題，提供一種從混合氣中分離二氧化碳的方法，該方法是利用制備的吸附劑通過變壓吸附法對混合氣中的二氧化碳進行吸附解吸從而分離出二氧化碳。

本發明的一種從混合氣中分離二氧化碳的方法，包括以下步驟：

1)吸附劑的制備：室溫下將三聚氰胺、苯二甲醛同系物和溶劑加入密閉容器中，并在惰性氣氛下進行攪拌得到透明溶液；將得到的透明溶液轉入高壓反應釜內，接著將不與透明溶液接觸的吸水劑和脫氧劑加入到所述高壓反應釜內并進行密封，將密封后的高壓反應釜置于120～200℃的烘箱中反應24～96小時；將反應結束的高壓反應釜內的沉淀物經過濾、洗滌、干燥后，得到產物，即密胺基多孔有機聚合物；

2)吸附劑的填裝：將步驟1)得到的密胺基多孔有機聚合物吸附劑填裝入二氧化碳吸附塔；

3)二氧化碳的吸附：將含二氧化碳的混合氣通過步驟2)的二氧化碳吸附塔；

4)吸附劑的再生：降低完成步驟3)的二氧化碳吸附塔的壓力，排出吸附劑內的二氧化碳。

進一步的，步驟1)中三聚氰胺和苯二甲醛同系物的摩爾比為2:3。

進一步的，步驟1)的透明溶液中三聚氰胺和苯二甲醛同系物的總物質的量濃度為0.2～0.8mol/L。

進一步的，步驟1)中吸水劑與三聚氰胺的質量比大于0.1，脫氧劑與三聚氰胺的質量比大于0.1；吸水劑和脫氧劑用于吸收高壓反應釜內及反應過程中產生的水分和氧氣，含量要保證將釜內水分和氧氣均吸收完全。

進一步的，所述苯二甲醛同系物為對苯二甲醛或間苯二甲醛中的一種或兩種。

進一步的，所述溶劑為二甲基亞砜、環丁砜或乙二醇中的一種。

進一步的，所述吸水劑為4A分子篩。

進一步的，所述脫氧劑為還原鐵粉或抗壞血酸中的一種或兩種。

本發明的一種從混合氣中分離二氧化碳的方法相對于現有技術，具有如下有益效果：

1)本發明使用的吸附劑對二氧化碳吸附量大，25℃時，吸附量可達2-3mmol/g，在50℃時，吸附量仍可達1-1.5mmol/g；