[發明專利]一種脫除有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法

在審

• 申請號: 201910142415.5
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109758918A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 湯志剛;沈怡君;郭棟;陳健
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D61/48
• 分類號: B01D61/48;B01D53/18;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: 陳波

本發明公開了一種雙極膜電滲析脫除捕集二氧化碳用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法，特征是使用包括料室，酸室和極室的雙極膜電滲析裝置；將脫碳后、含有熱穩定性鹽的有機胺溶液作為料液，打入到包括多個膜池單元的的料室中，在酸室中打入水或電解質溶液，在極室中打入電解質溶液；將所述裝置的陽極和陰極分別與直流電源的正極和負極相連；在電場中，料液中熱穩定性鹽的陽離子，即質子化的有機胺，與雙極膜產生的氫氧根離子中和，將束縛胺轉化為自由胺；熱穩定性鹽的陰離子透過陰離子交換膜進入到酸室中，與雙極膜電離水產生的氫離子形成酸繼而排出，從而實現有機胺溶液的再生。

技術領域

本發明屬于雙極膜電滲析技術領域，涉及的是脫除捕集二氧化碳用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法，尤其涉及的是一種雙極膜電滲析脫除捕集二氧化碳用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法。

背景技術

有機胺脫碳的過程中，胺自身降解會形成各類酸，同時原料氣中會夾雜各類酸性物質，如鹽酸、硫酸等，這些酸繼而與呈堿性的有機胺形成一系列的胺鹽，如甲酸胺、乙酸胺、草酸胺等，這些胺鹽很難通過溫度變化從再生塔中解析出來，被稱為熱穩定性鹽。在有機胺循環脫碳過程中，存在熱穩定性鹽積累的現象。這對捕集二氧化碳過程有兩大負面形象：一，熱穩定性鹽不能再生，這會導致有機胺的損失、降低脫碳效率，增加有機胺的原料成本；如果不能循環利用而被排放到環境中去，這些熱穩定性鹽不僅會造成二次污染，而且會導致資源的浪費。二，熱穩定性鹽在有機胺中積累，造成鼓泡、液泛以及腐蝕等現象，影響操作的穩定性。所以對脫碳溶液中熱穩定性鹽的含量有一定的限制要求，當其超過限制含量時，要采取處理方法對其進行脫除。

同為脫除酸性氣體工藝的下游工藝，脫除捕集二氧化碳用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法可參照去除脫硫用有機胺中熱穩定性鹽的方法。脫硫技術的研究起步早，所以脫除其有機胺溶液中熱穩定性鹽方法的研究更為成熟，應用更為廣泛。

脫除酸性氣體用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法，其本質是去除難揮發的酸。現行的主流方法有減壓蒸餾、離子交換樹脂和電滲析三種方法。三種方法各有弊端。

減壓蒸餾法是指把脫除酸性氣體后的胺液中的揮發性物質，如水、胺等蒸發出來，熱穩定性鹽、非揮發性有機物和部分胺的釜殘為廢棄物，從而實現熱穩定性鹽的脫除，此方法會浪費熱穩定性鹽中的束縛胺，廢棄物含量高，且存在相變，能耗很高。有常壓蒸餾和真空蒸餾(CCR工藝)兩種方法。

離子交換樹脂法即利用離子交換樹脂其吸附離子可以交換的特性，例如美國專利US5788864和中國專利CN1861762A，公開了離子交換樹脂方法脫除熱穩定性鹽的技術。此方法的原理為用離子樹脂的交換基團置換出熱穩定性鹽的酸性陰離子，但此法需要再生樹脂，產生含有脫除離子和再生化學品的稀釋溶液。

電滲析脫除熱穩定性鹽法，是將強堿加入到電滲析裝置中，將胺鹽轉化為胺，置換掉的酸根離子則在外加電場中產生定向移動，透過有選擇性的離子交換膜，從而從胺液中被分離出來，此方法需要外加堿。如美國專利US005910611A公開了一種利用電滲析技術去除醇胺溶液脫除天然氣中酸性氣體后產生的熱穩定性鹽的技術，需將醇胺溶液做加堿預處理，將熱穩定性胺鹽轉化為醇胺和普通鹽。雙極膜電滲析技術可以克服以上三種方法的不足，其設備輕便、易于操作，能耗低，與電滲析法相比，雙極膜內水電離可以自行產生氫氧根無需額外加堿。中國專利CN100441276C公開了一種雙極膜電滲析再生有機胺類脫硫劑的方法，但此方法處理的物料僅為模擬的熱穩定性鹽溶液，而非含有熱穩定性鹽的有機胺溶液。目前，雙極膜電滲析技術的應用尚未涉及到再生有機胺脫碳劑的領域。

發明內容

本發明提供一種雙極膜電滲析脫除捕集二氧化碳用有機胺溶液中熱穩定性鹽的方法，以克服現有技術的上述不足。