氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂及其制备方法、应用
技术领域
1.本发明涉及气体分离技术领域，具体涉及一种氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂及其制备方法、应用。
背景技术：
2.二氧化碳作为世界上人为排放量最大的温室气体，对全球变暖的贡献率已超过了60％，如何有效地控制与减少co2排放已成为国际社会关注的焦点。碳中和已经成为全球工农业发展的主题，其中工业尾气的co2捕集与转化将成为今后工业发展的必然趋势。
3.在溶剂吸收捕集二氧化碳的过程中，化学吸收法中的醇胺法是目前最成熟的co2捕集技术，但仍面临一些未克服的难题。中国专利cn103084146a公开了一种脱碳吸收剂，主要包括一乙醇胺、活化剂和水，其中活化剂为胍类化合物。中国专利cn102549001a公开了一种含有氨基-硅氧烷组合物的吸收剂。综上目前工业上常用的co2吸收剂主要是醇胺类化合物，包括一乙醇胺(mea)、二乙醇胺(dea)、n-甲基二乙醇胺(mdea)等有机胺水溶液。分析可知，有机胺存在易挥发、毒性较大、解吸能耗高等诸多问题，并且吸收-解吸过程中大量有机胺的挥发逃逸也存在环保和安全风险。
4.相比常用的醇胺，氨基酸盐(ama)具有挥发性小、表面张力大、抗氧化能力强等优点，利用其吸附分离co2逐渐引起了人们的关注。发明人团队开发的氨基酸盐-乙二醇复合吸收剂由于盐溶液的特性而无饱和蒸气压，具有较强的热氧稳定性，并且成本低廉、无挥发损耗、再生能耗低，具有较好的推广应用前景。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂，该吸收剂的组成包括氨基酸盐、乙二醇，所述氨基酸盐具体为氨基磺酸钾、甘氨酸钾、甘氨酸钠等氨基酸金属盐。
6.进一步的，所述吸收剂的组成还包括水，水与乙二醇的质量比不超过50％，优选为30％以下。
7.进一步的，所述吸收剂中氨基酸盐的浓度不超过6mol/l。
8.本发明的目的之二在于提供上述氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂的制备方法：首先按照配方将氨基酸盐与乙二醇或乙二醇水溶液混合，然后搅拌使其完全溶解即可。
9.本发明的目的之三在于提供一种上述氨基酸盐-乙二醇复合吸收剂在吸收分离co2方面的应用。
10.进一步的，所述应用具体过程如下：将待处理的含co2混合气与氨基酸盐-乙二醇复合吸收剂充分接触进行吸收，然后分离得到富液，接着将富液解吸再生后重复进行吸收。
11.进一步的，吸收分离温度为20-50℃，吸收分离压力控制在1-2bar。
12.进一步的，待处理的含co2混合气中co2的体积分数为1％-99％。
13.进一步的，待处理的含co2混合气选自纯二氧化碳气体、化石燃料电厂烟道气、汽
车尾气、化工合成气、燃煤电厂烟气、石灰窑气中的至少一种。
14.进一步的，吸收所得富液采用加热、减压、闪蒸或汽提等方式进行解吸再生，解吸再生温度控制在70-120℃，解吸再生压力控制在0.8-1bar。
15.本发明所述复合吸收剂采用了非水相的乙二醇或者含有少量水的乙二醇溶液，由此大幅度降低了再生过程的能耗，这是因为乙二醇沸点高、比热远比水小，因此可以大大降低再生过程的能耗，而一般再生过程的能耗占整个co2捕集能耗的70％。本发明实现了低能耗条件下快速高效捕集混合气中的co2的目的，具有吸收速率快、再生效率高、循环损耗低、循环稳定性好等优点，即便多次循环吸收-解吸后依然维持较高的co2吸收速率和溶解度。
具体实施方式
16.为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
17.实施例1
18.将6.76g氨基磺酸钾加入到100ml烧杯中，再加入75ml质量分数为98w％的乙二醇水溶液并充分搅拌使其完全溶解，将混合液转移至100ml容量瓶中用质量分数为98w％的乙二醇定容，混合均匀后得到吸收剂。
19.参照中国专利cn113842749a中的装置和方法，分别进行了co2吸收、解吸实验。将混合气体通入co2吸收装置中，水浴温度稳定在30℃，常压下向吸收装置中通入流量为120ml/min的n2和20ml/min的co2。吸收完成后计算得到的co2吸收速率为7.12mmol/s
·
m2，吸收容量为0.54mol co2/mol钾盐。
20.常压下将吸收后的富液置于解吸装置中，在90℃下解吸再生30分钟，计算得到的解吸率为94％。
21.参照上述方法，利用再生的吸收液重复吸收、解吸5次后，计算得到co2的吸收速率为7.09mmol/s
·
m2，吸收容量为0.55mol co2/mol钾盐，解吸率为98％，这说明再生后的吸附剂吸附选择性、吸附量依然较高。
22.实施例2
23.将9.71g甘氨酸钠加入到100ml烧杯中，再加入75ml质量分数为70w％的乙二醇水溶液并充分搅拌使其完全溶解，将混合液转移至100ml容量瓶中用质量分数为70w％的乙二醇定容，混合均匀后得到吸收剂。
24.将混合气体通入co2吸收装置中，水浴温度稳定在30℃，常压下向吸收装置中通入流量为105ml/min的n2和18ml/min的co2。吸收完成后计算得到的co2吸收速率为3.65mmol/s
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m2，吸收容量为0.51mol co2/mol钠盐。
25.常压下将吸收后的富液置于解吸装置中，在80℃下解吸再生30分钟，计算得到的解吸率为87％。
26.实施例3
27.将11.31g甘氨酸钾加入到100ml烧杯中，再加入75ml乙二醇并充分搅拌使其完全溶解，将混合液转移至100ml容量瓶中用乙二醇定容，混合均匀后得到吸收剂。
28.将混合气体通入co2吸收装置中，水浴温度稳定在30℃，常压下向吸收装置中通入流量为102ml/min的n2和17.5ml/min的co2。吸收完成后计算得到的co2吸收速率为
3.27mmol/s
·
m2，吸收容量为0.49mol co2/mol钠盐。
29.常压下将吸收后的富液置于解吸装置中，在90℃下解吸再生30分钟，计算得到的解吸率为90％。
技术特征：
1.一种氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂，其特征在于：该吸收剂的组成包括氨基酸盐、乙二醇，其中氨基酸盐具体包括氨基磺酸钾、甘氨酸钾、甘氨酸钠。2.如权利要求1所述的氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂，其特征在于：所述吸收剂的组成还包括水，水与乙二醇的质量比不超过50％，优选为30％以下。3.如权利要求1所述的氨基酸盐-乙二醇复合co2吸收剂，其特征在于：氨基酸盐的浓度不超过6mol/l。4.权利要求1-3任意一项所述吸收剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：按照配方将氨基酸盐与乙二醇或乙二醇水溶液混合，搅拌使其完全溶解即可。5.权利要求1-3任意一项所述吸收剂在吸收分离co2方面的应用。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于该应用具体过程如下：将待处理的含co2混合气与所述吸收剂充分接触进行吸收，然后分离得到富液，最后将富液解吸再生并重复进行吸收。7.如权利要求5所述的应用，其特征在于：吸收分离温度为20-60℃，吸收分离压力控制在1-2bar。8.如权利要求5所述的应用，其特征在于：混合气中co2的体积分数为1％-99％。9.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述混合气选自纯二氧化碳气体、化石燃料电厂烟道气、汽车尾气、化工合成气、燃煤电厂烟气、石灰窑气中的至少一种。10.如权利要求5所述的应用，其特征在于：吸收所得富液采用加热、减压、闪蒸或汽提进行解吸再生，解吸再生温度控制在70-120℃，解吸再生压力控制在0.8-1bar。
技术总结
本发明涉及氨基酸盐-乙二醇复合CO2吸收剂及其制备方法、应用。该CO2吸收剂由氨基酸盐、乙二醇以及少量水按照一定比例混合而成，使用时只需将其与混合气充分接触直至吸收饱和，由此得到的富液简单加热或者减压蒸馏就能完成解吸，进而重复使用。本发明提供的吸收剂具有吸收速率快、再生效率高、循环使用损耗低等优点，即便多次循环吸收-解吸后，依然维持较高的CO2吸收速率和溶解度。吸收速率和溶解度。
技术研发人员：吴再坤 佘刘星 马家玉 穆新伟 孔剑 覃远航
受保护的技术使用者：武汉工程大学
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1