[發明專利]一類用于非水條件下捕集二氧化碳的烷氧基功能化醇胺吸收劑及應用

在審

• 申請號: 201911031904.X
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110743325A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 劉安華;呂小兵;李杰杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C10L3/10;C10K1/00;C10K1/16
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一類用于非水條件下捕集二氧化碳的烷氧基功能化醇胺吸收劑及應用，屬于二氧化碳捕集和碳排放削減技術領域。該方法通過引入柔性烷氧基官能團，以對醇胺分子進行功能化，降低其工作粘度，從而避免水溶劑的添加。該類烷氧基功能化醇胺吸收劑的吸收壓力為0.01～3MPa，吸收溫度為25～40℃，吸收時間為0.2～0.3h；其脫附溫度為67～76℃，脫附焓為60.2～79.2kJ/mol_CO2，脫附時間為0.3～0.4h。本發明具有吸收劑原料廉價易得、合成步驟簡便易行、捕集容量高和脫附能耗低等優點，表現出較高的理論研究意義和良好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于二氧化碳捕集和碳排放削減技術領域，提供了一類用于非水條件下捕集二氧化碳的烷氧基功能化醇胺吸收劑及應用。

背景技術

人類以化石燃料作為主要能源的工業生產每年排放大量富含二氧化碳的煙道廢氣，而二氧化碳又是導致全球氣候變化的主要溫室氣體，因此如何減少二氧化碳排放，降低大氣二氧化碳濃度，成為當今全球社會面臨的共同難題。與此同時，二氧化碳也是廉價易得、不可燃、無毒無害且可再生的碳資源，通過構建C-C、C-N、C-O等化學鍵以及氫化還原等方法可將其催化轉化為包括羧酸、脲、氨基甲酸酯、噁唑啉酮、喹唑啉二酮、環狀碳酸酯、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、甲醇、甲酸和甲酰胺等在內的化工原料和精細化學品。因此，無論從環境保護還是資源利用的角度考慮，將二氧化碳從工業排放的煙道廢氣捕集并富集為工業原料，都具有十分重要的研究意義，成為實現廢棄資源有效利用的潛在途徑之一。

高效的捕集過程是實現煙道氣(V_CO2:V_N2＝15:85)所含二氧化碳資源化利用的基礎，傳統工業方法依靠醇胺水溶液的化學吸收，以氨基甲酸銨鹽和烷基碳酸銨鹽形式將二氧化碳可逆分離(反應式1和反應式2).由于醇胺吸收劑本身粘度較大，而且其與二氧化碳的反應產物氨基甲酸銨鹽為果凍狀粘稠物，因此需要添加大量水作為溶劑以稀釋醇胺，使其滿足工業應用所需的流動性。但水溶劑的添加也會帶來一些無法克服的缺點，其中最重要的是由于水的比熱容較高，導致在二氧化碳脫附過程中，大量能量會被消耗于對水的加熱，進而大大增加了脫附過程能耗；同時，醇胺水溶液呈堿性，對金屬設備具有腐蝕性；并且，水溶劑的熱流失也是不可忽視問題。工業應用的醇胺吸收劑，不但需要在120℃的高溫下完成脫附過程，還需要額外加入一定量的抗腐蝕劑和增溶劑。