本發(fā)明屬于氣體分離，涉及一種用于二氧化碳捕集的無水溶劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、現(xiàn)有的二氧化碳的捕集回收技術包括物理法、化學法、生物法?；瘜W法中又包含多種技術，如化學固定技術、化學吸收法、化學吸附法、薄膜分離法、二氧化碳重組法，其中化學吸收法是相對成本最低的分離吸收方法。有機胺法與其他方法相比具有吸收量大、吸收效果好、成本低、吸收劑可循環(huán)使用并能回收到高純產(chǎn)品的特點。有機醇胺類化合物的分子結構中至少包含1個具有降低化合物蒸汽壓和為水溶液提供必要堿度作用的羥基，以及一個可以促進對酸性氣體組分吸收的氨基。有機胺水溶液吸收co2主要是由于胺類分子中含有氮原子，胺在水溶液中離解，使溶液變?yōu)閴A性，易于和co2這類酸性氣體發(fā)生反應而達到脫除和回收co2目的。根據(jù)氨基的氮原子上連接的“活潑”氫原子數(shù)，醇胺類分子可分為伯醇胺（如一乙醇胺，簡寫為mea；二甘醇胺，簡寫為dga）、仲醇胺（如二乙醇胺，簡寫為dea；二異丙醇胺，簡寫為dipa）和叔醇胺（如三乙醇胺，簡寫為tea；n-甲基二乙醇胺，簡寫為mdea）三大類。

2、在實際工業(yè)應用中，一乙醇胺（mea）溶液法和二乙醇胺（dea）溶液法在工藝上已經(jīng)較為成熟，mea和dea溶液富集二氧化碳的特點是吸收速度快，但是容易對設備造成腐蝕，易降解。三乙醇胺（tea）和n-甲基二乙醇胺（mdea）溶液用以吸收二氧化碳逐漸引起重視，mdea和tea具有較好的穩(wěn)定性，負載量大，再生熱小，對設備基本無腐蝕，其缺點是吸收速率比較低。往叔醇胺溶劑中添加少量的伯醇胺、仲醇胺，便可以顯著提高叔醇胺的反應速率，所以，根據(jù)叔醇胺的特點選擇適宜的活化劑尤其重要，哌嗪（pz）即對二氮己環(huán)，是目前比較常用的活化劑之一。另外，1，4-丁二胺（bda）、n-甲基-1，3-二氨基丙烷（mapa）、己二胺（hmda）、二乙烯三胺（deta）和三乙烯四胺（teta）等胺類化合物，由于其一分子內(nèi)含多個伯胺或腫胺氮原子，使得溶劑的負載量和反應速率大大提高，常用作活化劑。利用醇胺水溶液吸收二氧化碳是比較成熟的工藝，但是其依然面臨著溫度對反應體系影響較大、容易發(fā)生設備腐蝕、重復利用率低以及吸收速率和吸收量不能兼得等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于二氧化碳捕集的無水溶劑，解決利用醇胺水溶液吸收二氧化碳中溫度對反應體系影響較大、容易發(fā)生設備腐蝕、重復利用率低以及吸收速率和吸收量不能兼得等問題。本發(fā)明采用無水溶劑，與水溶液相比具有相對較低的熱容和蒸汽壓以及相對較高的沸點，從而減小了再生能耗以及溶劑損失。

2、一方面，本發(fā)明涉及一種用于二氧化碳捕集的無水溶劑，所述無水溶劑的有效成分為二乙醇胺（dea）、n-甲基二乙醇胺（mdea）、乙醇胺（mea）、哌嗪（pz）、二甘醇胺（dga）、n-甲基一乙醇胺（mmea）和乙二醇。

3、具體地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，主吸收劑是二乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、乙醇胺、二甘醇胺、n-甲基一乙醇胺，作用為對二氧化碳起主要吸收作用；輔助吸收劑（或稱活化劑）為哌嗪，作用為提高主吸收劑的反應速率。

4、本領域技術人員應當知曉，co2與醇胺類化合物單一反應的動力學研究已非常廣泛，往叔醇胺溶劑中添加少量的伯醇胺、仲醇胺，便可以顯著提高叔醇胺的反應速率，但是多種醇胺類化合物混合后用于吸收二氧化碳的效果是難以預期的。因為對于解釋醇胺水溶液吸收二氧化碳的化學吸收理論模型很多且尚未有定論，例如雙模型理論、滲透模型理論和表面更新理論模型，目前尚未有對于非水溶液的研究模型。

5、進一步地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，所述無水溶劑由所述有效成分和助劑構成，所述助劑為緩蝕劑、抗氧化劑和消泡劑。

6、具體地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，所述緩蝕劑的作用是減緩所述無水溶劑對使用設備的腐蝕速度，延長設備的使用年限；所述抗氧化劑的作用為減緩所述無水溶劑的氧化降解速度；所述消泡劑的作用為減少和消除泡沫，提高所述設備運行的穩(wěn)定性。

7、進一步地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，所述緩蝕劑為表面吸附型緩蝕劑，所述抗氧化劑為金屬氧化物類抗氧化劑，所述消泡劑為有機硅型消泡劑。

8、進一步地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，所述表面吸附型緩蝕劑選自sw-odm、十二胺或十八胺，所述金屬氧化物類抗氧化劑選自偏釩酸鈉、氧化鈦或氧化鈰，所述有機硅型消泡劑選自二甲基硅油、xiametertm?afe-1410或xiametetm?ofx-5330fluid。

9、優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，所述表面吸附型緩蝕劑為sw-odm，所述金屬氧化物類抗氧化劑為偏釩酸鈉，所述有機硅型消泡劑為xiametetmofx-5330?fluid。

10、進一步地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，以質(zhì)量百分比計，由二乙醇胺12~18%、n-甲基二乙醇胺8~12%、乙醇胺18~24%、哌嗪8~12%、二甘醇胺5~10%、n-甲基一乙醇胺5~10%、緩蝕劑0.01~0.1%、抗氧化劑0.5~1%、消泡劑0.8~1.2%和乙二醇余量構成。

11、示例性地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，緩蝕劑、抗氧化劑和消泡劑屬于助劑成分，本領域技術人員在實施時能夠選擇性加入，例如消泡劑一般在所述無水溶劑有氣泡跡象的時候添加，也可以在所述無水溶劑使用初期一起添加。

12、示例性地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，不添加緩蝕劑、抗氧化劑和消泡劑，以質(zhì)量百分比計，制成所述無水溶劑的組分為二乙醇胺12~18%、n-甲基二乙醇胺8~12%、乙醇胺18~24%、哌嗪8~12%、二甘醇胺5~10%、n-甲基一乙醇胺5~10%和乙二醇余量構成。

13、進一步地，在本發(fā)明提供的用于二氧化碳捕集的無水溶劑中，以質(zhì)量百分比計，由二乙醇胺15%、n-甲基二乙醇胺10%、乙醇胺20%、哌嗪10%、二甘醇胺7%、n-甲基一乙醇胺8%、緩蝕劑0.05%、抗氧化劑0.75%、消泡劑0.1%和乙二醇余量構成。

14、另一方面，本發(fā)明涉及一種用于二氧化碳捕集的無水溶劑的制備方法，制備所述的用于二氧化碳捕集的無水溶劑，包括：將二乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、乙醇胺、二甘醇胺、n-甲基一乙醇胺和乙二醇混合后加熱到30℃以上得到均一的液體，然后加入哌嗪混合均勻。

15、另一方面，本發(fā)明涉及所述的用于二氧化碳捕集的無水溶劑在吸收二氧化碳中的應用。

16、進一步地，在本發(fā)明提供的應用中，所述用于二氧化碳捕集的無水溶劑在使用時不添加水。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的技術方案至少具備以下有益效果或優(yōu)點：

18、本發(fā)明采用特定伯醇胺、仲醇胺、叔醇胺和多元胺類化合物構成的主吸收劑用于二氧化碳捕集，其作為無水溶劑，與水溶液相比具有相對較低的熱容和蒸汽壓以及相對較高的沸點，從而減小了再生能耗以及溶劑損失。另外，本發(fā)明提供的無水溶劑用于二氧化碳捕集時，溫度對反應體系影響較小，設備腐蝕性低，重復利用率高，且兼顧了吸收速率和吸收量。