[發明專利]一種用于捕集二氧化碳的有機胺類少水吸收劑及應用

在審

• 申請號: 201910594628.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110448993A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 方夢祥;徐燕潔;王濤;王勤輝;駱仲泱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟;白靜蘭<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種用于捕集二氧化碳的有機胺類少水吸收劑，以質量分數計，所述有機胺類少水吸收劑包括鏈式雙胺30％?55％、輔助溶劑40％?67％和水2％?15％。本發明提供的有機胺類少水吸收劑具有吸收速率快，吸收容量大，再生能耗低，穩定性強，抗降解性能良好，粘度低等優點，應用于捕集燃煤電廠煙氣具有良好可行性。

技術領域

本發明屬于CO₂吸收劑開發領域，具體涉及一種用于捕集二氧化碳的有機胺類少水吸收劑。

背景技術

隨著人們環保意識的不斷提升，溫室氣體CO₂的排放及其利用得到科學工作者越來越多的關注。2018年10月聯合國政府間氣候變化專門委員會發布特別報告指出需進一步將全球暖化控制在比工業化前水平上升1.5度而并非此前提出的2.0度的目標。因此如何更加有效地減少CO₂排放變得至關重要。

化學吸收法作為目前最成熟且最具有工業前景的方法之一被用于燃燒后捕集二氧化碳領域。MEA作為最常見的商業吸收劑已在工業示范測試平臺進行多次測試。然而該吸收劑存在再生能耗高以及降解嚴重等問題，嚴重阻礙了其在工業應用上的推廣。因此開發新型吸收劑，解決上述問題勢在必行。

為了解決這個問題，少水吸收劑概念受到重視，其通過用其他低比熱的穩定有機溶劑代替水從而達到降低能耗的目的。低的水比例也意味著潛熱能夠得到大幅度降低。有機胺，離子液體以及胺基硅油等都被篩選作為少水吸收劑的主體。然而離子液體以及胺基硅油少水吸收劑始終無法擺脫高粘度以及高成本的困擾，Perry課題組所提出GAP-0離子液體吸收劑在40℃的粘度高達1300mPa·S，是MEA同等條件下的600倍之多。而小分子結構的有機胺為主體的少水吸收劑被認為有機會攻克“高粘度壁壘”。有機胺少水吸收劑在1939年作為分離酸性氣體的手段被首次提出(US2177068A)。該吸收劑是以乙二醇以及其衍生物作為輔助溶劑。Song等課題組在1996年提出了以MEA為主體，乙二醇/聚乙二醇為輔助溶劑的吸收劑，但研究發現其吸收性能均低于MEA水溶液。盡管乙二醇等醇類輔助溶劑也能夠吸收二氧化碳，但其在高溫下容易與胺類產生交叉降解反應，從而加劇降解反應。Kortunov等因此提出了其他可以作為輔助溶劑的穩定溶劑如環丁砜等。Wang等開發的(2M DETA+3M環丁砜)吸收劑顯示其顯熱及潛熱相比MEA分別降低59％和12％。

The U.S.navy研究表明25-60ppm溶解金屬離子會催化胺類氧化降解，加快降解速率。工業中通過添加緩蝕劑以及抗降解劑來減緩由于吸收劑帶來對金屬材料的腐蝕作用和降解反應。氧化膜型緩蝕劑會在碳鋼和不銹鋼表面形成平整致密的膜，從而抑制腐蝕。金屬捕獲劑能夠與Cu²⁺、Fe²⁺螯合從而抑制金屬離子濃度，降低降解速率。氧氣捕獲劑通過搶先與吸收劑中O₂反應，從而達到抑制胺類氧化降解，降低降解速率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于捕集二氧化碳的有機胺類少水吸收劑，具有吸收二氧化碳速率快，容量高，穩定性強，再生能耗低且溶液粘度低的優點。

本發明提供如下技術方案：

一種用于捕集二氧化碳的有機胺類少水吸收劑，以質量分數計，所述有機胺類少水吸收劑包括鏈式雙胺30％-55％、輔助溶劑40％-67％和水2％-15％。

優選的，以質量分數計，所述有機胺類少水吸收劑包括鏈式雙胺30％-55％、輔助溶劑40％-67％、水2％-15％、抗降解劑0.02％-2％和緩蝕劑0.02％-2％。

進一步優選的，所述以質量分數計，所述有機胺類少水吸收劑包括鏈式雙胺30％、輔助溶劑60％-65％和水5％-10％。此范圍的有機胺類少水吸收劑能更有效降低水的顯熱和潛熱的目的，能更有效大幅降低吸收劑再生能耗以及運行成本。