的分層吸收劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體分離技術領域，具體涉及一種捕集尾氣中co2的分層吸收劑。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的高速發(fā)展，全球各國對能源的需求越來越大，而化石燃料在能源結構 中占據重要地位?；剂系南氖侨颦h(huán)境惡化的主要根源之一，也是溫室氣體的最大 排放源，co2是造成全球溫室效應及導致氣候變化最主要的溫室氣體。燃煤電廠、燃氣電廠 及煉廠是中國排放co2的主要源頭，近年來，化肥廠、合成氨廠、氮肥廠、甲醇廠、煤化工廠等 也已經成為排放co2主要來源。目前化學溶劑吸收法捕集co2技術是目前世界公認的緩解溫 室效應、并最適合工業(yè)化運行的有效途徑之一。
[0003] -乙醇胺、二乙醇胺和N-甲基二乙醇胺被廣泛應用到C02捕集工藝中，然而這些溶 液面臨吸收效率低、穩(wěn)定性差和再生能耗高等問題。為了進一步提高吸收劑的吸收能力、降 低腐蝕性、減少溶液損耗和再生能耗，研究人員不斷開發(fā)出了改進的醇胺吸收劑?；瘜W溶劑 吸收法經過幾十年的發(fā)展，己經從開始的單組分高能耗的吸收劑發(fā)展為現(xiàn)在的復合組分低 能耗的吸收劑，目前吸收劑的組成組分和含量問題，仍是世界各國學術界的研究熱點。
[0004] 2004年11月17日公開的中國專利CN1546207A公開了一種從氣體混合物中分離C〇2 的溶劑和工藝，采用復合胺作為吸收劑從氣體中脫除C02。以叔胺、仲胺或伯胺為主要成分， 在其中添加緩蝕劑、消泡劑和阻垢劑，主要應用于捕集工業(yè)尾氣混合物中的二氧化碳，C〇2 分壓為0· IMPa~0·25MPa。
[0005] 2011年5月11日公布的中國專利CN102049173A公開了一種從氣體混合物中深度脫 除二氧化碳的方法。采用復合胺水溶液作為吸收劑，吸收劑總胺濃度20%~50% (質量分 數），其主吸收劑為總胺濃度70%~90%的MDEA，助吸收劑為HEP、DMA2P中的兩種，助吸收劑 為總胺濃度的10%~30%?？捎糜诖呋蓺庾鳛橐蚁┰蠒r的精制，油田伴生氣脫碳以用 于輕烴分離。
[0006] 2013年12月25日公布的中國專利CN103463955A公開了一種從工業(yè)尾氣中分離回 收二氧化碳的工藝，其吸收劑為20 %-50% (質量分數）的單乙醇胺溶液，吸收溫度30°C_50 °C，工業(yè)尾氣中C〇2摩爾分數為0.1 %-50%，工業(yè)尾氣的進料壓力為0.8MPa-l. 2MPa。
[0007] 2014年3月26日公布的中國專利CN103657382A公開了一種從氣體混合物中雙相吸 收脫除二氧化碳的方法，其采用烯胺為有機溶液吸收劑，所述烯胺為二乙烯三胺、三乙烯四 胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和六乙烯七胺，有機溶液為C1-C10的醇類、甲苯、DMF、DMAC中的 一種或幾種，可用于煙道氣、天然氣或生物沼氣中二氧化碳的脫除。
[0008] 以上溶劑專利雖有其各自的優(yōu)點，但其綜合的脫碳能力普遍較低，腐蝕性強、易起 泡，尤其是解吸能耗較高、再生溫度高、抗氧化降解能力不強。

【發(fā)明內容】

[0009] 鑒于【背景技術】中存在的問題，本發(fā)明目的是提供一種捕集尾氣中C02的分層吸收 劑，其吸收能力強、吸收速率快、再生溫度低、再生能耗低。
[0010] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種捕集尾氣中c〇2的分層吸收劑，其由基礎吸 收劑、活化劑、提沸點劑、水以及有機溶劑組成;所述基礎吸收劑選自N，N-二甲基乙醇胺、N， N-二乙基乙醇胺、N，N-二甲基環(huán)己胺、N-甲基二乙醇胺、1，4_二氨基丁烷、1，5_二氨基戊烷、 二異辛胺、異辛胺、二正丙胺、三正丙胺以及對硝基苯胺中的一種或幾種;所述活化劑選自 二異丙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、三甘醇胺以及嗎啉中的一種或幾種;所述提沸點劑選自 二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇單甲醚以及乙二酸中的一種或幾種;所述有機溶劑選 自甲醇、乙醇、苯甲醇、苯乙醇、正丙醇以及醋酸異丙酯中的一種或幾種。
[0011] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0012] 本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑具有的優(yōu)點是吸收能力強、吸收速率快、能 耗低、捕集率高，在工業(yè)塔器內氣液有限的停留接觸時間內有效實現(xiàn)C02的吸收;再生溫度 低、再生能耗低，再生溫度小于等于100.5°C，再生能耗較常規(guī)溶劑降低明顯。
【附圖說明】
[0013] 圖1為500Nm3/d中高壓C02捕集連續(xù)測試中試實驗裝置。其中，附圖標記說明如下：
[0014] 1-尾氣進口； 2-吸收器;3-富液栗;4-相分離器;5-再生相栗;6-貧富液換熱器;7- 加熱器;8-閃蒸罐;9-攪拌器；10-貧液栗；11-冷卻器；12-配液槽；13-尾氣出口； 14-再生相 栗；15-水冷器；16-氣液分離器；17-C02出口； 18-水冷器;19-氣液分離器;20-C02出口； 21-洗 滌水進;22-洗滌水出；23-熱流進;24-熱流出；25-熱流進;26-熱流出。
【具體實施方式】
[0015] 下面詳細說明根據本發(fā)明的捕集尾氣中c〇2的分層吸收劑。
[0016] 首先說明根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑，其由基礎吸收劑、活化劑、 提沸點劑、水以及有機溶劑組成;所述基礎吸收劑選自N，N_二甲基乙醇胺、N，N_二乙基乙醇 胺、N，N-二甲基環(huán)己胺、N-甲基二乙醇胺、1，4_二氨基丁烷、1，5_二氨基戊烷、二異辛胺、異 辛胺、二正丙胺、三正丙胺以及對硝基苯胺中的一種或幾種;所述活化劑選自二異丙醇胺、 二乙醇胺、二甘醇胺、三甘醇胺以及嗎啉中的一種或幾種；所述提沸點劑選自二甲基甲酰 胺、二甲基乙酰胺、乙二醇單甲醚以及乙二酸中的一種或幾種;所述有機溶劑選自甲醇、乙 醇、苯甲醇、苯乙醇、正丙醇以及醋酸異丙酯中的一種或幾種。
[0017] 本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑與C02混合發(fā)生反應，分層吸收劑中的基礎 吸收劑與C02形成氨基甲酸鹽，在有機溶劑存在下，氨基甲酸鹽與有機溶劑不溶，因此，隨著 吸收反應的進行，基礎吸收劑逐漸發(fā)生分層。分層后，大部分水(諸如90%以上）以及有機溶 劑(80%以上)在上層，幾乎全部的基礎吸收劑、少量的有機溶劑以及水在下層。同時由于下 層的水量較少，使得再生溫度和再生能耗更低。
[0018] 在本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑中，活化劑起到"催化"作用，與C02生成的 中間體易于與基礎吸收劑反應，可有效提升分層吸收劑的吸收速率。提沸點劑起到提升分 層吸收劑整體沸點、在解吸時減少水份蒸發(fā)的作用，從而有效降低再生能耗。
[0019] 在根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑中，基礎吸收劑、活化劑、提沸點劑、 水、有機溶劑的質量比可為（28%~40%): (0.5%~5%) : (0.5~2%): (25%~45%): (13% ~40%)〇
[0020] 在根據本發(fā)明的捕集尾氣中c〇2的分層吸收劑中，所述尾氣為化肥廠、合成氨廠、 氮肥廠、甲醇廠或煤化工廠的尾氣。
[0021] 在根據本發(fā)明的捕集尾氣中c〇2的分層吸收劑中，所述尾氣中c〇2的體積分數為 30%~80%。
[0022]在根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑中，所述尾氣中C02的分壓力為 0·2MPa~1·2MPa〇
[0023] 在根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑中，所述尾氣的總壓力為0.5MPa~ 3MPa〇
[0024] 在根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑中，所述尾氣的溫度為30°C~60°C。
[0025] 接下來說明根據本發(fā)明的捕集尾氣中C02的分層吸收劑的實施例，均在500Nm3/d中 高壓c〇2捕集連續(xù)測試中試實驗裝置(采用圖1的裝置)上完成。
[0026] 實施例1
[0027]配制300L分層吸收劑，其中，各組分組成以及含量如下：
[0028] 基礎吸收劑的總含量為30wt%，其中，N-甲基二乙醇胺的含量為20wt%、N，N_二甲 基乙醇胺的含量為l〇wt%;活化劑的總含量為3wt%，其中，二乙醇胺的含量為2wt%、二異 丙醇胺的含量為lwt%;提沸點劑的總含量為1.5wt%，其中，二甲基甲酰胺的含量為lwt%、 二甲基乙酰胺的含量為0.5wt % ;有機溶劑的總含量為30wt %，其中，甲醇的含量為20wt %、 醋酸異丙酯的含量為l〇wt%;水的含量為35.5wt%。
[0029] 測試過程為：參見圖1，將溫度為40°C，氣相⑶2分壓力為0.2MPa、體積分數為30% 的含有C〇2、〇2和犯的混合氣體(模擬煤化工廠的尾氣)輸入充有上述分層吸收劑的500Nm3/d C02捕集連續(xù)測試中試實驗裝置，其中吸收塔塔徑150mm，塔高12m，填料層8m;解吸塔塔徑 150mm，塔高10m，填料層6m;溶液循環(huán)量為2000L/h，進氣量為21Nm3/h，吸收溫度為40°C，解 吸溫度由再生塔底加熱器控制。吸收塔底、解吸塔底均設有取樣口。開始試驗后每天取樣分 析，其中吸收塔底、解吸塔底取樣分析測定溶液中C02含量。相關數據結果見表1。
[0030] 表1分層吸收劑吸收、解吸試驗結果
[0032] 實施例2
[0033]配制300L分層吸收劑，其中，各組分組成以及含量如下：
[0034] 基礎吸收劑的總含量為30wt%，其中，N-甲基二乙醇胺的含量為20wt%、N，N_二甲 基環(huán)己胺的含量為l〇wt%;活化劑的總含量為3wt%，其中，二乙醇胺的含量為2wt%、二甘 醇胺的含量為1 wt % ;提沸點劑的總含量為1.5wt %，其中，二甲基乙酰胺的含量為1 wt %、乙 二醇單甲醚的含量為〇. 5wt % ;有機溶劑的總含量為30wt %，其中，甲醇的含量為20wt %、正 丙醇的含量為l〇wt%;水的含量為35.5wt%。
[0035] 測試過程與實施例1相同，相關數據結果見表2。
[0036] 表2分層吸收劑吸收、解吸試驗結果
[0038] 實施例3
[0039]配制300L分層吸收劑，其中，各組分組成以及含量如下：
[0040]基礎吸收劑的總含量為30wt%，其中，N-甲基二乙醇胺的含量為20wt%、l，4-二氨 基丁烷的含量為l〇wt% ;活化劑的總含量為3wt%，其中，二甘醇胺的含量為2wt%、三甘醇 胺的含量為lwt%;提沸點劑的總含量