[發明專利]用于氣體混合物中脫除二氧化碳的非水吸收劑

在審

• 申請號: 201610329274.4
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN107398143A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 申淑鋒;邊陽陽;趙月
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于氣體分離技術領域，涉及一種用于氣體混合物中脫除二氧化碳的非水吸收劑。

背景技術

二氧化碳排放引起的溫室效應嚴重影響了氣候變化和大氣環境。2013年全球燃燒化石燃料產生的二氧化碳排放量達到360億噸,其中中國碳排放總量為104億噸,超過歐美之和。其中燃煤電廠煙氣等工業氣體作為主要的排放源。采用高效節能的技術和方法解決二氧化碳的排放問題已經迫在眉睫。

二氧化碳處理方法主要有吸附法、吸收法、膜分離法等。利用化學吸收劑如有機醇胺的水溶液吸收CO₂是目前最常用較成熟分離富集CO₂的方法之一，主要是采用吸收劑水溶液與CO₂反應進行吸收，通過加熱再生解吸CO₂實現溶劑的再生循環，汽化水分與CO₂一起在再生塔頂冷凝分離純化CO₂，冷凝水返回塔內或工藝，消耗掉大量的冷量或熱量，約60-80％的能量消耗用于再生塔中吸收溶劑的再生導致處理成本較高。近年來研究人員致力于采用吸收劑的非水溶劑處理CO₂期望獲得比水溶液體系更好的吸收和再生特性，而吸收劑的組分和含量也成為研究的重點。公開號為CN104096453 A的專利文獻公開了一種高選擇性物理法脫碳吸收劑，采用離子液體和聚乙二醇二甲醚類復配溶劑為吸收劑，不僅有較高的二氧化碳吸收量而且可以顯著提高分離甲烷和二氧化碳的選擇性，其中離子液體濃度按重量百分數計為10％～90％。公開號為CN104492226 A的專利文獻公開了提供了一種捕集混合氣體中二氧化碳的非水脫碳溶液，其主吸收組分為N-乙基乙醇胺，溶劑為N,N-二乙基乙醇胺。公開號為CN104492226 A的專利文獻公開了捕集混合氣體中二氧化碳的復合脫碳溶液，由溶劑苯甲醇、苯乙醇、N-甲基吡咯烷酮或其混合物，主吸收組分MEA，助吸收組分EDA，DETA和TETA，活性組分PZ和丁二酮，緩蝕劑為鉻酸鈉，抗氧化劑為偏釩酸鈉和碳酸銅。

綜上所述，在公開的專利和文獻中涉及的非水吸收劑其主吸收成分主要為有機胺，盡管在一定程度上提高了吸收速率或選擇性，降低再生能耗，但不能從根本上解決有機胺溶劑在再生中揮發損失大、降解、毒性大等不利于人身和環境等因素的困擾。本發明采用低揮發性、化學和熱穩定性較好、環境友好無毒的氨基酸鹽和CO₂溶解度較大的醇類有機溶劑形成新型的非水吸收體系，其吸收二氧化碳后能夠產生沉淀提高吸收推動力，具有相變固液分 離的特點，同時具有吸收容量大，分離固相后單獨再生也可大幅降低吸收劑的再生能耗。

發明內容

本發明的目的在于克服有機胺類等非水吸收劑的不足之處，從而提供一種用于氣體混合物中脫除二氧化碳的非水相變吸收劑，提高吸收速率，同時降低能耗。

本發明提供的技術方案是，一種用于氣體混合物中脫除二氧化碳的非水吸收劑，其特征在于該吸收劑由氨基酸鹽和醇類溶劑組成，其吸收二氧化碳后能夠產生沉淀，體系發生相變的特點；其中吸收劑中成分的重量百分數組成為：

氨基酸鹽：10％～45％；

醇類溶劑：余量；

所述的氨基酸鹽為賴氨酸或脯氨酸的鉀鹽或鈉鹽；所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇和乙二醇中的一種或多種。

所述的一種用于氣體混合物中脫除二氧化碳的非水吸收劑，其特征在于該吸收劑應用于電廠煙道氣、天然氣、合成氣等氣體混合物中二氧化碳的捕集和凈化。

本發明與傳統吸收劑相比具有以下的有益效果：

1)本發明吸收劑為醇類非水體系，吸收機理不同于傳統采用的水溶液體系，部分吸收產物具有較低的分解溫度如50-70℃；

2)本發明采用低揮發性、穩定性較好、無毒的氨基酸鹽非水溶劑作為吸收劑，具有高的吸收容量和吸收速率，優于傳統的有機胺吸收劑；

3)本發明中吸收劑吸收二氧化碳后能夠產生沉淀，具有相變分離的特點，結合二氧化碳的反應產物主要在沉淀中富集，便于吸收劑再生處理；

4)本發明中吸收溶劑循環使用時吸收溶液無明顯變化，再生溫度低，能耗小。

具體實施方式

實施例1