[發(fā)明專利]一種用于分離煙氣中二氧化碳的雙液相吸收劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810266736.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108295623A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張士漢;沈遙;陳建孟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于分離煙氣中二氧化碳的雙液相吸收劑，所述的雙液相吸收劑為三亞乙基四胺與三級(jí)胺的混合水溶液，所述的三亞乙基四胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％?40％，所述的三級(jí)胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％?50％，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％?50％。本發(fā)明的雙液相吸收劑的二氧化碳負(fù)載水平是傳統(tǒng)吸收劑乙醇胺的1.4?1.7倍，下液相粘度為20?55毫帕·秒，近92?99％的CO₂都富集在下液相，解吸后CO₂分壓更高，從而降低了再生過(guò)程中的潛熱和壓縮工作所需的能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于分離煙氣中二氧化碳的雙液相吸收劑。

背景技術(shù)

隨著人類工業(yè)活動(dòng)的加劇，其排放的二氧化碳超過(guò)火山爆發(fā)排放量130倍以上。二氧化碳含量猛增，導(dǎo)致溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、冰川融化、海平面升高等一系列氣候?yàn)?zāi)害，二氧化碳的排放控制已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題。

當(dāng)下，CO₂捕集被認(rèn)為是最有效的能控制從工業(yè)鍋爐中產(chǎn)生的二氧化碳排放量的方式。在一般情況下，CO₂捕集可以分為三個(gè)路徑，包括燃燒前捕集，燃燒后捕集和富氧燃燒。燃燒后捕集(PCC)即在燃燒排放的煙氣中捕集CO₂，由于其對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的改造要求最小(Science，2009，325，1652-1654)，故此方式被認(rèn)為是在短期內(nèi)減少二氧化碳排放量的最好選擇。從分離方面的角度來(lái)看，當(dāng)前遇到的挑戰(zhàn)主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣往往具有相對(duì)較低的CO₂濃度(燃煤鍋爐的濃度為10％-15％，天然氣聯(lián)合循環(huán)鍋爐的濃度為4-7％)和較低的總壓力(接近大氣壓力)，在吸收過(guò)程中常常會(huì)面臨CO₂分壓過(guò)低以及處理氣體的量過(guò)大等問(wèn)題。因此，PCC需要消耗大量的能源，同時(shí)還需要較為龐大的處理設(shè)備和較高的處理成本。

單乙醇胺(MEA)的吸收過(guò)程是目前PCC的一種工業(yè)基準(zhǔn)。但是配備乙醇胺吸收工藝的粉煤發(fā)電廠的PCC過(guò)程將增加約80％的電力成本。在這個(gè)增加的電力成本中，大部分是由于寄生功率損耗，占60％左右；其次是資本成本，約30％；然后是操作和維護(hù)的成本，為10％。很明顯，這個(gè)工藝的高能耗和高成本對(duì)大規(guī)模的部署PCC形成了巨大的挑戰(zhàn)。

最近，雙相吸收劑吸引了越來(lái)越多的興趣，因?yàn)榕c單乙醇胺相比，它們能顯著降低能源消耗和CO₂分離及后期壓縮CO₂的設(shè)備成本。雙相吸收劑在吸收了CO₂或發(fā)生了溫度波動(dòng)之后，兩相系統(tǒng)(一個(gè)CO₂富相和一個(gè)CO₂貧相)形成。CO₂富相可以是液相，也可以是固相(固液分相的吸收劑工藝需要設(shè)置特殊的分離裝置，并且較容易阻塞管路)。雙相吸收劑不僅可以減少溶劑再生過(guò)程中的能耗(再生熱)，同時(shí)因?yàn)镃O₂富相擁有更高的CO₂負(fù)載，因此解吸后可以得到更高分壓的CO₂，降低壓縮工作的能耗。

由于只有CO₂富相用于溶劑再生，所以減少了所需再生的循環(huán)溶劑量，同時(shí)用來(lái)加熱溶劑的熱量(顯熱)也減少了。根據(jù)相平衡原理，在CO₂富相中的高CO₂負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生較高的CO₂分壓，從而在解吸塔塔頂氣流中產(chǎn)生一個(gè)較高的CO₂/H₂O分壓比，減少水汽化的熱量(潛熱)。再者，當(dāng)同時(shí)保持所需的溶劑性能時(shí)，雙相吸收劑與單乙醇胺相比，所需的反應(yīng)熱更低。此外，解吸塔中更高的CO₂分壓也會(huì)產(chǎn)生更高的總剝離壓力，減少CO₂機(jī)械壓縮所需的能耗(壓縮能耗)。另一方面，由于CO₂解吸的溶劑量較少并且之后機(jī)械壓縮CO₂的量較少，因此相關(guān)的設(shè)備體積可以減小，其設(shè)備成本也可以降低。