的雙相吸收體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于氣體分離技術領域，具體涉及到一種脫出煙氣中C02的雙相吸收體系。
【背景技術】
[0002] 作為降低燃煤電廠碳排放量的重要手段之一，C02的捕集和封存（carbonand sequestration，CCS)在近年越來越受到國際社會的廣泛關注。目前的0)2捕集技術主要有 化學溶劑吸收法、物理吸收法、膜分離法、富氧燃燒法等。在諸多的方法中，傳統的以乙醇胺 (MEA)等有機胺為吸收劑的化學溶劑吸收法以其無需改造原有電廠結構、初投資小、技術較 為成熟等優點，受到研究者的青睞。
[0003] 但醇胺法脫碳的主要問題在于循環過程中0)2吸收效率不高；吸收劑吸收能力由 于氧化、熱降解等原因而降低；吸收液中降解產物造成系統腐燭；傳統的富液熱再生能耗 大；初投資和運行成本高等，從而影響了該技術推廣應用。針對以上一系列問題，許多研究 人員提出了各種高效混合吸收劑或新型吸收刻，如DOW公司開發的專利產品AP-814吸收 劑，以及關西電力公司和三菱重工聯合開發的空間位阻胺類吸收劑專利產品KS-1、KS-2和 KS-3系列吸收刻，其較常規的乙醇胺（MEA)吸收劑吸收性能、防腐特性及再生特性等各方 面都有一定的改善。此外，由于離子液體的低腐蝕性、易于產物分離、循環使用性高等特點， 在C02回收利用方面受到了國內外研究者的重視。研究表明，功能型離子液體吸收C0 2的機 理與有機胺溶液的化學吸收模式相似。但目前離子液體固有的缺點包括高粘度、在有水的 情況下會產生毒性、高成本等，阻礙離子液體的進一步應用。氨基酸鹽吸收C02也逐漸引起 人們的關注，相比常用的醇胺，其具有揮發性小，表面張力大，抗氧化能力強等優點，特別適 合應用于C0J莫吸收工藝。但由于其再生相當困難，仍需要進一步深入研究。
[0004]目前最新提出的新一代兩相吸收劑可望大幅度降低捕集系統能耗。所謂兩相吸收 劑是指在吸收〇) 2后吸收劑分為上下兩個C02負載量相差較大的液相幾乎所有的C02集中在 下層。在經過分離后將下層送往解吸塔，上層直接返回吸收塔，與傳統的化學吸收法相比， 相同的〇) 2脫出量下，該工藝可以減少進入解吸塔的液量，從而降低解吸能耗。
[0005] 目前對雙相吸收劑的研究主要可以分為以下兩個方面：一種是將醇胺水溶液中水 替換為其他溶劑，使產物溶解度下降而產生相分離。另一種是將醇胺水溶液中醇胺替換為 帶有氧基的光敏感、熱敏感、pH敏感的物質，通過改變光、熱、pH等條件，使之產生相分離。 這種吸收劑的吸收量和吸收速率相對于傳統醇胺水溶液較小，但是這為研究一種新的節能 二氧化碳吸收劑指出方向。
[0006] 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C02的方法。采用烯胺有機溶液作為吸收劑，烯胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四 乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺中的一種或多種；所述的有機溶劑為(^~(^。的醇類、四 氫呋喃、DMF、DMAC中的一種或多種。將混合物中的C02通過與本吸收劑接觸后產生沉淀除 去，分離得到沉淀后再生解吸，再將解吸后的液體循環到吸收過程，再生溫度低，能耗下降。
[0007] 浙江大學鄭書東2014年的碩士學位論文"沼氣中二氧化碳雙相吸收分離的研 究"中進行了雙相吸收分離C02的研究。以雙攪拌釜為反應吸收裝置，釆用濃度為0. 1~ 0. 3kmolm3TETA乙醇溶液作為0)2的吸收劑，通過對單一溶液和混合溶液吸收CO2的反應 速率的測定，考察吸收量，吸收負荷隨時間的變化關系。著重研究二氧化碳的兩相中的分 配，發現吸收的二氧化碳主要貯存在固體產物中，比較TETA乙醇溶液與其它胺的水溶液的 吸收速率與吸收量，發現TETA乙醇溶液的表現遠優于其它胺的水溶液。測試固體產物的分 解溫度，發現其在90°C開始分解，低于傳統醇胺水溶液的再生溫度，以磁力攪拌恒溫加熱器 作為再生裝置，對TETA乙醇溶液吸收產物再生性能進行考察，表明其在90°C下30min即再 生完全，再生效率達到96. 5 %，通過連續循環吸收再生實驗，依然保持82. 6 %的吸收負荷。 研究結果表明：與常見的混合胺溶液相比，TETA乙醇溶液是一種吸收性能和再生性能較為 優秀的〇)2吸收液。
[0008] 徐志成等人發表在2013年4月《燃料科學與技術》上的"MAPA、DEEA、BDA及BDA/ DEEA混合物吸收C02的實驗研究"中采用快速篩選實驗臺測定了不同濃度的MAPA、DEEA、BDA 以及BDA與DEEA組成的混合溶液的吸收解吸性能，并將其與傳統的質量分數為30%MEA進 行了對比，分析了循環吸收容量和循環負載量對解吸能耗的影響。結果顯示，在2mol/L和 4mol/L的濃度下，同濃度的BDA比MAPA有更大的循環吸收容量、循環負載量和循環效率。 2mol/LBDA與4mol/LDEEA組成的混合溶液自吸收后會發生分層，其循環吸收容量、循環負 載量和循環效率分別比5mol/LMEA高46. 8%，48. 2%和10. 9%。

【發明內容】

[0009] 鑒于【背景技術】中存在的問題，本發明目的是提供一種脫出煙氣中C02的雙相吸收 體系，其吸收能力強、吸收速率快、再生溫度低、再生能耗低。
[0010] 在本發明的一方面，本發明提供一種脫出煙氣中(：02的雙相吸收體系，其由醇胺 類吸收劑、胺類吸收劑、活化劑、降耗劑、水以及有機溶劑組成；所述醇胺類吸收劑選自乙醇 胺、二乙醇胺、戊二醇胺、二乙基乙醇胺、2-乙基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、3-氨基-1-丙 醇、4-氨基-1-丁醇、1，3-二氨基丙烷、嗎啉以及叔丁胺基乙氧基乙醇中的一種或幾種；所 述胺類吸收劑選自乙胺、丙胺、二仲丁胺、二苯胺、3-甲氨基丙胺、1，4- 丁二胺、N，N-二甲基 丁胺、N-甲基環己胺以及N，N-二異丙基乙胺中的一種或幾種；所述活化劑選自哌啶、2-甲 基哌啶、4-異丙基哌啶、苯乙哌啶、氨乙基哌嗪、輕乙基哌嗪、五乙稀六胺以及六乙稀七胺中 的一種或幾種；所述降耗劑選自庚二酸、壬二酸、癸二酸、檸檬酸以及N-甲基吡咯烷酮中的 一種或幾種；所述有機溶劑選自二乙二醇、乙二醇、丙二醇、正丁醇、二甘醇單丁基醚、2-哌 啶甲醇、2-哌啶乙醇以及己二酸二異丁酯中的一種或幾種。
[0011] 本發明的有益效果如下：
[0012] 本發明的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系具有的優點是吸收能力強、吸收速率快、 能耗低、捕集率高，在工業塔器內氣液有限的停留接觸時間內有效實現〇) 2的吸收；再生溫 度低、再生能耗低，再生溫度小于等于l〇2°C，再生能耗較常規溶劑降低明顯。
【附圖說明】
[0013] 圖1為1000Nm3/d0)2捕集連續測試實驗裝置，其中，附圖標記說明如下：
[0014] 1-煙氣進口；2-吸收器；3-富液栗；4-貧富液換熱器；5-相分離器；6-再生相栗； 7-再生器；8-貧液栗；9-水冷器；10-洗滌器；11-尾氣出口；12-循環相栗；13-水冷器； 14-氣液分離器；15-C02出口；16-洗滌水進口；17-洗滌水出口；18-再沸器；19-熱流進； 20-熱流出。
【具體實施方式】
[0015] 下面詳細說明根據本發明的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系。
[0016] 首先根據本發明的脫出煙氣中0)2的雙相吸收體系，其由醇胺類吸收劑、胺類吸收 劑、活化劑、降耗劑、水以及有機溶劑組成；所述醇胺類吸收劑選自乙醇胺、二乙醇胺、戊二 醇胺、二乙基乙醇胺、2-乙基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1- 丁醇、 1，3-二氨基丙烷、嗎啉以及叔丁胺基乙氧基乙醇中的一種或幾種；所述胺類吸收劑選自乙 胺、丙胺、二仲丁胺、二苯胺、3-甲氨基丙胺、1，4-丁二胺、N，N-二甲基丁胺、N-甲基環己胺 以及N，N-二異丙基乙胺中的一種或幾種；所述活化劑選自哌啶、2-甲基哌啶、4-異丙基哌 啶、苯乙哌啶、氨乙基哌嗪、羥乙基哌嗪、五乙烯六胺以及六乙烯七胺中的一種或幾種；所述 降耗劑選自庚二酸、壬二酸、癸二酸、檸檬酸以及N-甲基吡絡烷酮中的一種或幾種；所述有 機溶劑選自二乙二醇、乙二醇、丙二醇、正丁醇、二甘醇單丁基醚、2-哌啶甲醇、2-哌啶乙醇 以及己二酸二異丁酯中的一種或幾種。
[0017] 在根據本發明所述的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系中，醇胺類吸收劑起到加快 反應速率的作用。胺類吸收劑起到增大吸收容量的作用。活化劑起到"催化"作用，其與 C02生成的中間體易于與醇胺類吸收劑、胺類吸收劑反應，可有效提升雙相吸收體系的吸收 速率。降耗劑由一系列具有高沸點、低揮發性的有機溶劑組成，可提升雙相吸收體系整體沸 點，并在解吸時減少水份蒸發用，從而有效降低再生能耗。
[0018] 在根據本發明所述的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系中，醇胺類吸收劑、胺類吸 收劑、活化劑、降耗劑、水、有機溶劑的質量比可為（10%~15% ) : (6%~10% ) : (2%~ 5% ) : (1%~3% ) : (40%~54% ) : (27%~39% )。
[0019] 在根據本發明所述的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系中，所述煙氣可為燃煤電廠、 燃氣電廠、鋼鐵廠、水泥廠、窯爐廠或煉廠煙氣。
[0020] 在根據本發明所述的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系中，所述煙氣中(：02的體積分 數可為5%~25%。
[0021] 在根據本發明所述的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系中，所述煙氣中(：02的分壓力 可為 0·IMPa~0· 2MPa。
[0022] 接下來說明根據本發明的脫出煙氣中C02的雙相吸收體系的實施例，均在 1000Nm3/dC02捕集連續測試實驗裝置上完成。
[0023] 實施例1
[0024] 配制300L復合吸收劑，其中，各組分組成以及含量如下：醇胺類吸收劑組分二乙 基