一種捕集二氧化碳的混合吸收液的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化工材料和氣體分離技術領域，具體涉及一種捕集二氧化碳的混合吸 收劑。
【背景技術】
[0002] 由二氧化碳引起的全球氣候變暖是目前全人類廣泛關注的環境問題。根據2014 年出版的BP世界能源統計年鑒，2013年全球二氧化碳排放量已經達到358億噸，全球大氣 二氧化碳濃度已達到400ppm，二氧化碳減排形勢嚴峻。此外，二氧化碳作為一種寶貴的碳資 源，可以廣泛應用于化工、食品、醫藥、農業等領域。因此二氧化碳的捕集與分離具有重要的 戰略意義。
[0003] 二氧化碳的捕集方法主要有：化學吸收法、物理吸附法、膜分離法以及低溫蒸餾法 等。其中，化學吸收法是指使用可與二氧化碳反應的吸收劑回收二氧化碳，并利用其逆反應 進行吸收劑的再生。
[0004] 在合成氨、制氫、天然氣等領域中，已廣泛應用單乙醇胺（MEA)作為主吸收劑、哌嗪 作為吸收助劑的化學吸收法。MEA吸收速率快、價格便宜，但存在吸收容量小、對設備的腐蝕 性大、運行過程中溶劑損失大、易氧化降解和熱降解、再生能耗高等缺點，限制了其在大規 模〇) 2捕集方面的工業化應用。為了進一步提高二氧化碳吸收劑的吸收性能，降低溶劑對 設備的腐蝕，減少因揮發和降解造成的溶劑損耗以及再生過程中的能耗，開發新型高效的 二氧化碳吸收劑一直是國內外學者研究的重點。目前，綜合兩種及以上吸收劑優點的混合 吸收劑是當前研究的熱點。
[0005][0006][0007][0008] 然而，以上的以混合醇胺類吸收劑為主體的混合吸收劑雖有其各自的優點，但其 總體脫碳性能較差，在二氧化碳吸收容量、吸收速率、解吸性能、再生能耗、穩定性等方面仍 有較大的優化空間。

【發明內容】

[0009] 本發明所要解決的技術問題，就是提供一種捕集二氧化碳的混合吸收液，其具有 較高的吸收速率、吸收容量和再生速率，能夠實現二氧化碳的高效脫除。
[0010] 解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下： 一種捕集二氧化碳的混合吸收液，其特征在于由主吸收劑、吸收助劑以及去離子水組 成；其中，所述的主吸收劑和吸收助劑的總含量為25~50wt%，余量為去離子水；所述主吸收 劑和吸收助劑的質量比為1〇:1~1〇 ; 所述的主吸收劑為選自N-甲基二乙醇胺、L-脯氨酸鉀、羥乙基乙二胺、三乙烯二胺的 至少兩種化合物； 所述的吸收助劑為一種或多種六元含氮雜環化合物。
[0011] 優選地，所述的吸收助劑為哌嗪。
[0012] N-甲基二乙醇胺（MDEA)可與CO2反應，且不易形成穩定的氨基甲酸鹽，因此再生 能耗較低；L-脯氨酸鉀具有良好的抗氧化降解、熱降解能力以及良好的環境友好性；羥乙 基乙二胺（AEEA)和三乙烯二胺（TEDA)作為多元胺，相較于乙醇胺具有更高的吸收容量，且 TEDA的兩個胺基均為叔胺，再生能耗低。本發明的混合吸收液的主吸收劑選用這四種物質 中的至少兩種，并以任意比例混合，使吸收液同時具有較高的吸收速率、吸收容量和再生速 率。
[0013] 選用一種或多種六元含氮雜環化合物作為吸收劑。六元含氮雜環化合物具有高吸 收速率、高吸收容量，能夠有效地提高混合吸收劑的總體吸收速率。因此，上述捕集二氧化 碳的混合吸收劑與傳統的乙醇胺吸收劑相比，具有較高的〇) 2吸收速率，較大的吸收容量以 及較大的節能潛力，能夠有效降低二氧化碳吸收劑的經濟成本。
[0014] 本發明的二氧化碳混合吸收劑的吸收溫度為20~60°C，操作壓力為0~0· 2MPa ;再 生溫度為80~110°C，操作壓力為0~0· 5MPa。
[0015] 有益效果： 本發明的捕集二氧化碳的混合吸收液具有較高的吸收速率、吸收容量和再生速率，能 夠在實現二氧化碳的高效脫除的同時有效地降低二氧化碳吸收劑的經濟成本，適合在工業 中使用。
【具體實施方式】
[0016] 通過以下的實施例和比較例，對本發明作更為全面的描述。
[0017] 在下述的實施例中，所使用的單乙醇胺優選為百靈威科技有限公司生產的99. 5% 乙醇胺；所使用的N-甲基二乙醇胺優選為百靈威科技有限公司生產的95%N_甲基二乙醇 胺；所使用的羥乙基乙二胺優選為百靈威科技有限公司生產的99. 5%N-(2_羥乙基）乙二 胺；所使用的哌嗪優選為百靈威科技有限公司生產的99. 5%哌嗪；所使用的三乙烯二胺優 選為百靈威科技有限公司生產的三乙烯二胺(產品編號：NG-15959-1G);所使用的L-脯氨 酸鉀由等物質的量的L-脯氨酸和氫氧化鉀配制而成，所使用的L-脯氨酸優選為Aladdin 公司生產的99%L-脯氨酸，所使用的氫氧化鉀優選為國藥集團化學試劑有限公司生產的 85. 0%氫氧化鉀；所使用的吡啶優選為百靈威科技有限公司生產的99%吡啶；所使用的CO2 流量計優選為購自杭州米科傳感技術有限公司的MIK-LUGB渦街流量計；所使用的CO2分析 儀優選為美國Los Gatos Research公司生產的便攜式溫室氣體分析儀。除上述列舉的之 外，本領域技術人員根據常規選擇，也可以選擇其它具有與本發明列舉的上述產品具有相 似性能的產品，均可以實現本發明的目的。
[0018] 0)2平抝吸收諫率和吸收液吸收容量的測量 在鼓泡連續吸收實驗系統上測量吸收劑在一定溫度下的〇)2平均吸收速率和吸收容 量。在進行實驗前，首先使用滴定法，測量吸收液中的二氧化碳負荷。按一定比例混合隊與 CO2，以得到CO2濃度為12% (體積百分比）的混合氣體。將該混合氣引入預置有IOOmL的吸 收液的玻璃反應器中，使用OV流量計1檢測和記錄玻璃反應器入口處的CO 2流量。該玻璃 反應器置于水浴缸中，水浴缸的溫度設置為吸收溫度。將混合氣體通入吸收液，使吸收液與 混合氣體充分反應。將反應后的氣體引出玻璃反應器，并引入干燥瓶中，經干燥瓶脫除水分 后進入OV流量計2和CO 2分析儀，以測量和記錄反應后氣體的CO 2流量以及CO 2濃度。當 反應后氣體的CO2濃度接近于進氣濃度（12%)時，認為吸收過程達到飽和，結束實驗。使用 滴定法，測量實驗結束時吸收液中的二氧化碳負荷。
[0019] 0)2吸收速率的計算式如下：
其中： %。2^為某時刻CO2流量計1所記錄的CO2流量（L/min); Vc〇2,_為某時刻CO 2流量計2所記錄的CO 2流量（L/min); V。為玻璃反應器中的吸收液體積（L )。
[0020] 在本實驗中，設定兩臺OV流量計的采樣時間間隔為5s。采樣測量計算得到的CO2 吸收速率的平均值即為吸收液的〇)2平均吸收速率。
[0021] 吸收容量的計算式如下： 吸收容量=β。_ β τ β。為吸收液在實驗前的CO 2負荷，即在進行實驗前時每摩爾的吸收液中的CO 2摩爾含 量； β τ為吸收液在實驗結束時的CO 2負荷，即在實驗結束時每摩爾的吸收富液中的CO 2摩 爾含量。
[0022] 吸收劑再牛稈度的測量和計筧 在進行實驗前，首先使用滴定法，測量吸收富液(即包含有一定含量的〇)2的吸收液)中 的二氧化碳負荷。使用油浴，加熱并使吸收富液保持在再生溫度，使CO2由吸收液中析出。 氣流先經過冷凝管，以冷凝揮發出的吸收劑和水。剩余氣體經OV流量計測量再生出的CO 2 流量，最后進入排氣處理裝置。當測得OV流量小于lOml/mim時停止實驗，使用滴定法，測 量實驗結束時吸收富液的CO 2負荷。
[0023] 其中： α。為吸收富液在初始時刻的CO 2負荷，即在進行實驗前時每摩爾的吸收富液中的CO 2 含量；