一種用于捕集CO₂的溶劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于環(huán)保、碳減排技術(shù)領(lǐng)域的一種用于捕集CO2的溶劑及其制備方法。所述溶劑的分子量為190?370，粘度為0.9?6mPa.s，密度為0.9?1.2g/cm3。以酯類化合物和脂肪二醇類化合物為原料，在溫度為50?300℃、壓力為10kPa?1000kPa以及催化劑的催化下，反應(yīng)10s?10h，獲得所述的用于捕集CO2的溶劑。獲得的溶劑對(duì)CO2的吸收容量大，CO2在其中的溶解度達(dá)到50?100gCO2/g溶劑；且該溶劑的合成方法簡(jiǎn)單易行，在環(huán)保、碳減排技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種用于捕集CO2的溶劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保、碳減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于捕集CO2的溶劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于CO2排放過多引起的全球氣候溫室效應(yīng)引起了世界的廣泛關(guān)注，碳減排刻不容緩。0)2的捕集、封存以及再利用技術(shù)(CCS/CCUS)被認(rèn)為是最快捷有效的碳減排途徑。目前CO2的捕集分離方法有燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒等，其中燃燒前捕集以氣體中CO2含量高、捕集能耗低而具有較大的優(yōu)勢(shì)。隨著整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC)的進(jìn)展，IGCC和燃燒前CO2捕集技術(shù)相結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)CO2近零排放，被認(rèn)為是未來清潔發(fā)電的重要模式，因此燃燒前捕集技術(shù)開發(fā)越來越受到關(guān)注。
[0003]燃燒前捕集方法中的吸收法具有較好的選擇性，大量用于煉油、合成氨、制氫、天然氣凈化等工業(yè)過程，相對(duì)比較成熟，有大量經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。吸收法通常采用物理吸收劑進(jìn)行吸收，如甲醇(低溫甲醇吸收生產(chǎn)二氧化碳的技術(shù)，CN101863471A)、聚乙二醇二甲醚(一種聚乙二醇二甲醚脫硫脫碳合一吸收工藝，CN101492616)、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等。相應(yīng)的工藝有低溫甲醇法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol/DEPG/NHD)、碳酸丙烯酯工藝$101^/?0、1甲基吡咯烷酮工藝(？1^801/匪？)等。
[0004]但是上述溶劑仍存在一定的不足，如甲醇運(yùn)行溫度很低(_40°C?-60°C)，設(shè)備投資和能耗較高；聚乙二醇二甲醚損耗較大，腐蝕問題也較為突出；碳酸丙烯酯吸收容量小，溶劑循環(huán)量大，運(yùn)行成本高;N-甲基吡咯烷酮價(jià)格相對(duì)較高等。
[0005]針對(duì)上述情況，專利CN101254388中采用綠色吸收劑碳酸二甲酯(DMC)作為吸收劑，并開發(fā)了相應(yīng)流程，有望取代甲醇、聚乙二醇二甲醚等現(xiàn)有工業(yè)傳統(tǒng)吸收劑。盡管與傳統(tǒng)吸收劑相比，DMC吸收捕集工藝的能耗可降低10-20%以上，但是仍然暴露了一些弱點(diǎn)；如DMC的沸點(diǎn)較低、容易揮發(fā)，DMC循環(huán)量較大，解吸能耗依然較高等。為了進(jìn)一步降低CO2的捕集能耗，需要進(jìn)一步開發(fā)揮發(fā)性小、吸收容量大的吸收劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于捕集CO2的溶劑及其制備方法，采取的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于捕集CO2的溶劑，所述溶劑的分子量為190-370，粘度為0.9_6mPa.s，密度為0.9-1.2g/Cm30
[0008]CO2在所述溶劑中的溶解度為50_100gC02/g溶劑。
[0009]所述用于捕集CO2的溶劑的制備方法，以酯類化合物和脂肪二醇類化合物為原料，在溫度為50-300 °C、壓力為1kPa-1OOOkPa以及催化劑的催化下，反應(yīng)10s-10h，獲得所述的用于捕集CO2的溶劑。
[0010]所述的酯類化合物為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯中的一種或一種以上;所述的脂肪二醇類化合物為乙二醇和丁二醇中的一種或兩種。
[0011 ]所述酯類化合物和脂肪二醇類化合物的摩爾比為:(1-2):1;酯類化合物中的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯以任意配比加入;脂肪二醇類化合物中的乙二醇和丁二醇以任意配比加入。
[0012]所述的催化劑為鈉的碳酸鹽、鈉的氧化物、鈉的醇化物、鈉的氫氧化物、鉀的碳酸鹽、鉀的氧化物、鉀的醇化物、鉀的氫氧化物、鋁的碳酸鹽、鋁的氧化物、鋁的醇化物、鋁的氫氧化物、鋅的氧化物、含鈦化合物、金屬螯合物、有機(jī)錫化合物中的一種或一種以上;或叔胺鹽、季胺鹽、吡啶鹽中的一種或一種以上。
[0013]所述催化劑的用量為酯類化合物重量的0.001-0.2%。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述用于捕集CO2的溶劑，由酯類化合物和脂肪二醇類化合物可控低聚合成，獲得的溶劑對(duì)C O 2的吸收容量大，C O 2在其中的溶解度達(dá)到5 O -100gC02/g溶劑;且該溶劑的合成方法簡(jiǎn)單易行，在環(huán)保、碳減排技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。實(shí)施例1
[0016]取碳酸二甲酯108g、碳酸二乙酯94g，然后加入43g乙二醇、27g 丁二醇，再加入0.2g二氧化鈦(T12)，在120kPa、110 °C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0017]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為266，粘度為5.33mPa.S，密度為1.12g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度為55.6gC02/g溶劑。
[0018]實(shí)施例2
[0019]取碳酸甲乙酯868、碳酸丙烯酯1228，然后加入4(^乙二醇、328丁二醇，再加入0.18三氧化二鋁(Al2O3)和0.2g氧化鋅(ZnO)，在1101^&、130°(:下攪拌反應(yīng)311，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0020]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為289，粘度為6.24mPa.S，密度為1.18g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度為64.3gC02/g溶劑。
[0021]實(shí)施例3
[0022]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二甲酯144g，然后加入45g乙二醇、35g 丁二醇，再加入
0.1g四丁基溴化銨(C16H36BrN)和0.1g十六烷基三甲基溴化銨季銨鹽(C19H42BrN)，在125kPa、155°C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0023]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為308，粘度為6.24mPa.S，密度為1.18g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收C02，C02在其中的溶解度為71.3gC02/g溶劑。
[0024]實(shí)施例4
[0025]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二乙酯126g，然后加入40g乙二醇、33g 丁二醇，再加入
0.2g吡啶鹽酸鹽(C5H5N.HC1)，在110kPa、135°C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，用于吸收CO2的溶劑。
[0026]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為293，粘度為6.16mPa.S，密度為1.05g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度為59.8gC02/g溶劑。
[0027]實(shí)施例5
[0028]取碳酸二甲酯108g、碳酸二乙酯94g，然后加入43g乙二醇、27g丁二醇，再加入0.26g氫氧化鉀(KOH)，在120kPa、110°C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0029]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為267，粘度為5.34mPa.S，密度為1.12g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度為55.8gC02/g溶劑。
[0030]實(shí)施例6
[0031]取碳酸甲乙酯86g、碳酸丙烯酯122g，然后加入40g乙二醇、32g丁二醇，再加入
0.32g乙醇鈉(CH3CH2ONa)，在I 1kPa、130°C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0032]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為291，粘度為6.334mPa.s，密度為1.19g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收CO2，C02在其中的溶解度為64.8gC02/g溶劑。
[0033]實(shí)施例7
[0034]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二甲酯144g，然后加入45g乙二醇、35g 丁二醇，再加入0.33g堿式碳酸鎂(Mg(OH)2.MgCO3),在125kPa、155°C下攪拌反應(yīng)3h，脫去甲醇，獲得用于吸收CO2的溶劑。
[0035]對(duì)獲得的溶劑進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的分子量為311，粘度為6.27mPa.s，密度為1.19g/cm3。用該溶劑在25°C、0.5MPa下吸收C02，C02在其中的溶解度為71.7gC02/g溶劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于捕集⑶2的溶劑，其特征在于，所述溶劑的分子量為190-370，粘度為0.9-6mPa.s，密度為0.9-1.2g/cm3。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于捕集CO2的溶劑，其特征在于，CO2在所述溶劑中的溶解度為50-100gC02/g溶劑。3.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，以酯類化合物和脂肪二醇類化合物為原料，在溫度為50-300 °C、壓力為1kPa-1OOOkPa以及催化劑的催化下，進(jìn)行反應(yīng)，獲得所述的用于捕集(》2的溶劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，所述的酯類化合物為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯中的一種或一種以上;所述的脂肪二醇類化合物為乙二醇和丁二醇中的一種或兩種。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，所述酯類化合物和脂肪二醇類化合物的摩爾比為(1-2):1。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，所述的催化劑為鈉的碳酸鹽、鈉的氧化物、鈉的醇化物、鈉的氫氧化物、鉀的碳酸鹽、鉀的氧化物、鉀的醇化物、鉀的氫氧化物、鋁的碳酸鹽、鋁的氧化物、鋁的醇化物、鋁的氫氧化物、鋅的氧化物、含鈦化合物、金屬螯合物、有機(jī)錫化合物中的一種或一種以上;或叔胺鹽、季胺鹽、吡啶鹽中的一種或一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑的重量為酯類化合物重量的0.001-0.2%。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于捕集CO2的溶劑的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)時(shí)間為1s-1Oh。
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK105879583SQ201610460952
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】湯志剛, 賀志敏, 郭棟, 費(fèi)維揚(yáng), 陳健, 趙志軍
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)