[發明專利]一類用于捕集二氧化碳的高效節能的非水吸收劑及應用

在審

• 申請號: 201911033177.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110743326A
• 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;C07C217/08
• 代理公司: 21200 大連理工大學專利中心
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明公開了一類用于捕集二氧化碳的高效節能的非水吸收劑及應用，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的烷氧基官能團增加吸收劑的分子體積，進而削減吸收反應過程中的粘度上升；同時對吸收劑分子結構中的氨基進行烷基化處理，削減吸收劑分子間的氫鍵作用，同樣起到控制粘度的作用。本發明通過在分子設計層面的低粘度功能化處理，提高了脂肪二胺非水吸收體系的流動和傳質能力，進而實現對二氧化碳的低能耗和高容量捕集。

技術領域

本發明屬于氣體分離技術領域，涉及一類用于捕集二氧化碳的高效節能的非水吸收劑及應用。

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。全球主流國家均以推進各自在《巴黎協定》中所肩負的碳減排量為首任，竭力避免二氧化碳過量排放所帶來的環境問題。與此同時，二氧化碳又是廉價易得、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廢氣中捕集并集中儲存，都具有十分重要的研究意義，也成為實現廢棄資源有效利用的潛在途徑之一。

目前，國內產生大量二氧化碳排放的主體為水泥生產和煉油、煉鐵及發電等企業，均是關乎國計民生的基礎行業。單純通過降低該類企業產能實現二氧化碳減排不但會對國民經濟造成負面影響，而且無益于解決實際問題。因此，利用二氧化碳捕集和儲存技術將上述工業生產過程所排放的廢氣進行脫碳處理，成為更加科學有效的解決辦法。當前二氧化碳捕集技術包括物理吸附、化學吸收、生物固碳、膜分離等方法。其中化學吸收法引起良好的經濟性和可行性，其研究最為深入，并且已經在工業生產中實現一定規?；瘧谩Ｔ擃惞I化二氧碳捕集主要依靠乙醇胺水溶液化學吸收法，即將40℃左右的煙道氣通入質量分數約為30％的乙醇胺溶液，通過乙醇胺與二氧化碳反應生成氨基甲酸銨和碳酸氫銨的過程將其捕集(反應式1和反應式2)。乙醇胺水溶液的再生則依靠加熱實現，二氧化碳脫附溫度一般為120℃左右，產生較高能耗。醇胺溶液型二氧化碳捕集體系具有成本低廉、反應活性高和吸收速率快等優點，但一些難以克服的缺點限制了其進一步發展和應用，例如乙醇胺易熱氧化失活，且其水溶液脫附能耗高，并對相關設備具有腐蝕性，另外高溫下溶劑水的流失也是不可忽視的問題。工業應用的乙醇胺吸收劑配方還需要加入一定量的抗氧化劑、抗腐蝕劑和增溶劑。