[發明專利]一種含哌嗪的醇胺型多相CO2

在審

• 申請號: 202210770343.0
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115282732A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 吳再坤;佘劉星;馬家玉;穆新偉;孔劍;覃遠航
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 閉釗

本發明涉及一種含哌嗪的醇胺型多相CO₂吸收劑及其制備方法、應用。該CO₂吸收劑由醇胺、哌嗪、脂肪醇按照一定比例混合而成，使用時將其與含CO₂的混合氣體充分接觸進行吸收，得到的吸收產物不溶于醇溶劑，而是以固體的形式聚集在溶液下層。將下層富相分離出來后加熱或汽提進行再生，再將其與上層貧液混合就能重新用于吸收，由此實現了吸收劑的重復使用。相對于傳統均相吸收劑，本發明提供的多相CO₂吸收劑顯著降低了富液再生量、再生能耗以及醇胺、哌嗪等活性組分的損失，具有吸收速率快、循環容量大、再生能耗低、循環使用損耗小等諸多優點，即便反復再生多次依然能維持較高的CO₂吸收速率和吸收容量，在碳中和方面具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及氣體吸收及凈化技術領域，具體涉及一種含哌嗪的醇胺型多相CO₂吸收劑及其制備方法、應用。

背景技術

“碳排放”引起的氣候變化已成為世界性問題。2016年4月22日，包括中國在內的100多個國家和地區在紐約共同簽署了《巴黎協定》，碳達峰、碳中和的概念逐漸深入人心。在此愿景下，碳捕集利用與封存技術(CCS)逐漸成為各國實現碳中和目標的重要途徑之一。

在利用溶劑吸收捕集二氧化碳的過程中，化學吸收法中的醇胺法是目前應用最為廣泛、研究最多的一項技術。該方法具有吸收量大、吸收效果好、成本低、吸收劑可回收再利用等優點，但是也存在再生富液量大、再生能耗高等缺點，如何降低解吸再生過程的能耗成本、如何更好的再生溶劑仍然十分關鍵。總之能否實現低成本的醇胺法二氧化碳捕集技術，決定著現有溶液法捕集CO₂技術的經濟性和實用性，對我國工業發展和環境保護都具有非常重要的意義。

檢索發現，中國專利CN104958996A公開了一種用于捕集二氧化碳的混合溶劑，該吸收劑由水合肼、唑基堿金屬鹽混合復配而成，其中唑基堿金屬鹽由咪唑、吡唑、三唑或四唑與相應的堿金屬氫氧化物水溶液在常溫下等摩爾中和反應制得。中國專利CN104548903A公開了一種捕集二氧化碳的有機胺溶劑，該吸收劑包含16g甘氨酸鈉、24g聚醚胺、15g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇、5g嗎啉、0.1g亞硫酸鈉、0.1g酒石酸鉀鈉以及一定量水。中國專利CN103084146A公開了一種脫碳吸收劑，該吸收劑包含一乙醇胺、胍類活化劑和水。中國專利CN102549001A公開了一種含有氨基-硅氧烷組合物的二氧化碳吸收劑。此前發明人團隊也開發了一系列不同組成的CO₂吸收劑，具體參見CN113842748A、CN113842749A等。

綜上可知，目前工業上常見的CO₂吸收劑大多為含水的醇胺類吸收劑，然而水的比熱較高導致在解吸過程中大量能量用于升高水的溫度，使得解吸的能耗較高。此外傳統的均相吸收劑吸收CO₂后的產物在溶劑中的溶解度較高，導致需要再生的富液量較大(有多少吸收液就需要再生多少)，使得再生能耗和活性組分損耗也大幅增加。為了克服這些問題，發明人團隊開發了一種多相CO₂吸收劑，該吸收劑中不含水并且吸收產物在溶劑中的溶解度較低，吸收完貧液在上層而吸收產物轉化為固體沉淀在下層，再生過程中只需將少量下層吸收產物加熱或者汽提就能再生重復使用。該吸收劑不但減少了需要再生的富液量，進而大大降低了再生過程的能耗，而且由于一部分活性組分仍殘留在貧液中，使得再生過程中活性組分的揮發量相應減少，由此降低了物料的損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含哌嗪的醇胺型多相CO₂吸收劑，其組成包括醇胺、哌嗪、非水溶劑。

進一步的，所述醇胺選自2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、一乙醇胺(MEA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)等各類醇胺中的至少一種。

進一步的，所述非水溶劑具體為脂肪醇，包括乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、異戊醇、正己醇、辛醇、乙二醇等。