[發明專利]一種醇胺富液解吸二氧化碳的方法及裝置

有效

• 申請號: 202110984809.2
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113856412B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 符開云;郭云昭;邱鳴慧;陳獻富;范益群
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 鄧唯

本發明涉及一種醇胺富液解吸二氧化碳的方法及裝置。對陶瓷膜表面親疏水性進行調控，將改性后的陶瓷膜應用于富二氧化碳醇胺溶液解吸再生過程，從原料胺溶液中解吸的二氧化碳以蒸汽形式透過膜孔，氣相產物從滲透測出來后經冷凝、干燥等步驟被收集，從而達到溶劑再生和二氧化碳分離純化的效果。向多孔、單通道的陶瓷膜管內填充催化劑，以陶瓷膜管作為主要元件組裝膜接觸器，在膜管內催化劑的作用下發生液?固催化反應，氣?液界面處的蒸汽(主要是CO₂和H₂O)可透過膜孔進入膜接觸器的滲透測，實現CO₂低溫解吸。利用了陶瓷膜管可裝填固體催化劑和提供了極大氣液傳質面積的優勢，強化了反應與傳質的耦合過程。

技術領域

本發明涉及一種強化富二氧化碳醇胺溶液再生解吸控制技術，特別涉及一種醇胺富液解吸二氧化碳的方法及裝置，屬于分離過程技術領域。

背景技術

2030年實現“碳達峰”和2060年實現“碳中和”是中國正啟動的重大戰略。CCUS（碳捕集、利用與封存）是實現我國“碳達峰”和“碳中和”目標的重要選擇。二氧化碳（CO₂）捕集在減少CO₂排放中起著關鍵作用。在目前的二氧化碳捕獲技術中，胺洗滌被認為是最成熟的技術，在中短期內主導著工業應用。然而，溶劑再生過程仍然是一個關鍵挑戰，約占運營成本的三分之二。因此，在減少能源使用方面的任何改進都將有助于降低捕獲成本。可以說，實現低成本的胺法二氧化碳捕集技術，對于我國工業進程發展和生態環境的維護都具有十分重要的意義。

中國專利（CN112933879A）公開了一種用于煙道氣中CO₂分離的膜吸收/膜解吸耦合方法，解吸工序，采用選定孔結構的微孔膜進行解吸，膜接觸器滲透測施加一定的真空度，使得CO₂通過真空抽提富集，介紹了使用膜接觸器可以在解吸側得到濃度大于43～46％的CO₂富集氣。中國專利（CN101830462A）公開了一種從高壓混合氣體中用化學吸收和膜解吸結合的CO₂捕集方法，可降低能耗10％以上，設備投資降低30％以上。

發明內容

本發明的目的在于解決CO₂吸收劑醇胺溶液再生過程解吸溫度高、能耗大、能源利用率低等問題，解決苛刻體系中膜材料不耐高溫等情況，拓展膜材料在解吸過程領域的應用發展。采用固體酸型催化劑降低反應活化能，采用陶瓷膜管可提供催化劑的裝填場所和提供大的氣液傳質面積。

一種醇胺富液解吸二氧化碳的方法，包括如下步驟：

將吸收了二氧化碳的醇胺富液泵入陶瓷膜元件，所述的陶瓷膜元件中裝填有用于對醇胺富液中二氧化碳解吸的催化劑；

醇胺富液在催化劑的作用下發生二氧化碳的解吸，解吸后的二氧化碳透過陶瓷膜元件的膜層，得到二氧化碳；解吸后的醇胺貧液從陶瓷膜元件中排出。

所述的醇胺富液中采用的醇胺類化合物選自單乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、甲基二乙醇胺、1-二甲基氨基-2-丙醇、四乙烯戊胺、三亞乙基四胺、乙二胺等醇胺、N-甲基二乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、4-(二乙胺基)-2-丁醇、二乙烯三胺(DETA)、二乙胺基乙醇(DEAE)中的一種或幾種的混合。

所述的醇胺類化合物濃度范圍是2~6mol/L。

所述的催化劑為固體酸催化劑。

所述的固體酸催化劑是分子篩催化劑或者金屬氧化物催化劑。

所述的分子篩催化劑是HZSM-5；所述的金屬氧化物催化劑選自γ-Al₂O₃、TiO₂或者V₂O₅。

所述的陶瓷膜為管式或者多通道式，且通道直徑0.5～30mm。

所述的陶瓷膜的平均孔徑范圍是2～500nm。