一種用于捕集二氧化碳的復配溶劑及其應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體中二氧化碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種捕集二氧化碳氣源中的二氧化碳的復配溶劑及應用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳的捕集已成為全球關(guān)注的“熱點”問題。二氧化碳的捕集技術(shù)包括溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法、膜分離法等。從捕集效果和操作成本兩方面綜合考慮，采用化學吸收法是目前捕集煙氣中二氧化碳成本最低的方法?；瘜W吸收法是利用二氧化碳為酸性氣體的性質(zhì)，以弱堿性物質(zhì)進行吸收，然后加熱使其解吸，從而達到脫除CO2的目的。典型的化學吸收劑為有機醇胺溶液。有機醇胺法主要包括一乙醇胺(MEA)法、N-甲基二乙醇胺(MDEA)法、空間位阻胺法等。通過采用兩種不同級的醇胺形成混合胺可以將不同胺的優(yōu)勢相結(jié)合用于分離捕集C02。例如將MEA和MDEA混合可以使MDEA的高處理能力和低能耗與MEA的高反應速率相結(jié)合，從而改善CO2的處理過程。目前針對混合胺的研究是胺法CO2捕集領(lǐng)域的熱門。
[0003]Idem等分別針對天然氣煙道氣和燃煤電廠煙道氣采用MEA-MDEA混合法進行了吸收CO2的中試試驗研究。與MEA法相比，MEA-MDEA混合吸收劑能夠顯著降低能耗[IdemRj Wilson Mj Tontiwachwuthikul P，Chakma A, Veawab A, Aroonwilas A, Gelowitz D.PilotPlant Studies of the C02Capture Performance of Aqueous MEA and Mixed MEA/MDEA Solvents at the University of Regina C02Capture Technology DevelopmentPlant and the Boundary Dam C02Capture Demonstrat1n Plant.1nd.Eng.Chem.Res.，2006, 45 (8): 2414-2420.]。浙江大學環(huán)境工程研究所對混合胺法吸收煙道氣CO2進行了實驗研究和機理討論。他們采用MEA+MDEA、DETA(二乙烯三胺)+MDEA、TETA(三乙烯四胺)+MDEA混合胺水溶液吸收模擬煙道氣中的CO2。研究表明，MEA+MDEA存在化學反應交互作用；在MDEA中加入少量烯胺DETA、TETA可提高CO2吸收速率和容量，吸收效果優(yōu)于常用的MEA和DEA[施耀，項菲，李偉.混合有機胺吸收煙道氣中CO2的交互作用機理.中國環(huán)境科學，2003, 23(2):201-205.]。大連理工大學張永春課題組采用AEE(羥乙基乙二胺)-MDEA水溶液對CO2進行吸收和解吸。實驗結(jié)果表明，采用AEE-MDEA混合胺明顯提高了 CO2吸收速率和吸收量。20% AEE-20% MDEA復合溶液對CO2吸收與解吸效果均較好，適合捕集工業(yè)廢氣中的CO2[蓋群英，張永春，周錦霞，宋微.捕集混合氣體中二氧化碳的復合脫碳溶液.CN200710011329.8]。從目前的研究結(jié)果可以看出，混合胺法的主要優(yōu)點是可以將不同胺的優(yōu)勢相結(jié)合用于分離捕集C02。但選擇好具有不同優(yōu)勢的胺形成配方使各種胺形成優(yōu)勢互補，從而提高捕集效率、降低再生能耗是目前的研究重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種用于捕集氣體混合物中二氧化碳的新型高效配方溶劑和方法。
[0005]本發(fā)明所述高效捕集溶劑，包含含有氨基和醚氧基的化合物、醇胺及水。其中，含有氨基和醚氧基的溶劑的含量為5?85wt%，醇胺的含量1.5?70wt%，水的含量5?80wt%。
[0006]含有氨基和醚氧基的溶劑的結(jié)構(gòu)式為NH2-R「(O-CHR3-CH2) X_R2，其中，R1和R2各自獨立的選自燒基、或含有輕基取代的燒基、或含有氨1基取代的燒基、或同時含有氣基和輕基取代的烷基，R3為烷基或氫，X = I?6。
[0007]所述氨基取代基為伯胺、仲胺或叔胺基團。烷基取代基為直鏈或支鏈。
[0008]氨基和醚氧基可分別通過化學和物理作用與二氧化碳發(fā)生相互作用，提高吸收效率，降低再生能耗。
[0009]醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；而且醇胺都不限于上述幾種，可以是其中的任意一種或多種。含有直連伯胺和醚氧基的化合物或含有仲胺和醚氧基的化合物與三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一種復配。含有空間位阻效應的伯胺和醚氧基的化合物或含有叔胺和醚氧基的化合物與一乙醇胺、二乙醇胺中的至少一種復配。
[0010]在溫度為10°C?80°C，本發(fā)明吸收劑可用于捕集電廠燃煤鍋爐排放氣、水泥及石灰窯氣、高爐氣、煉廠FCC裝置催化劑再生排放氣等各種低濃度二氧化碳排放源排放的二氧化碳。
[0011 ] 使氣流中的二氧化碳通過與本發(fā)明的配方溶劑接觸而被除去，本領(lǐng)域任何公知的設備都可以用于吸收、再生和其它的步驟。
[0012]本發(fā)明吸收劑具有吸收容量大、吸收速率和再生速率快、再生能耗低等優(yōu)勢，因此在大規(guī)模二氧化碳捕集領(lǐng)域具有很好的前景。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明用以下實例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例。在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0014]實施例1
[0015]將27.5g H2N-CH (CH3) - (O-CH2-CH2) 3_CH (CH3) NH2 與 7.64g 一乙醇胺混合后，將體系采用去離子水定容至100mL。量取吸收劑1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒溫水浴中，以10mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2氣體，每隔一段時間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達到平衡。最終所吸收的CO2為1.45g。將吸收后的體系于100°C下再生，再生率為94.54%。
[0016]實施例2
[0017]將22.20g H2N-CH2-(O-CH2-CH2)2-CH2NH2 及 8.92g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇以去離子水定容至100mL。量取吸收劑1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于40°C恒溫水浴中，以1mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2氣體，每隔一段時間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達到平衡。最終所吸收的0)2為1.53g。將吸收后的體系于100°C下再生60min，再生率為 78.91%。
[0018]實施例3
[0019]將25.6g CH3-HN-CH2- (O-CH2-CH2) 2-CH2NH_CH3 與 11.1g2_ 氨基-2-甲基-1-丙醇，將體系采用去離子水定容至lOOmL。量取吸收劑1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒溫水浴中，以10mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2氣體，每隔一段時間稱量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再變化可視為吸收達到平衡。最終所吸收的CO2為1.52g。將吸收后的體系于100°C下再生，再生率為80