一种变温变压吸收脱碳工艺及吸收剂的制作方法

本发明涉及二氧化碳吸收脱除，具体是一种变温变压吸收脱碳工艺及吸收剂。

背景技术：

1、碳捕集是大气污染治理中的重要组成部分，其中，最常见的是燃烧后碳捕集，主要包括吸收法、吸附法、膜分离法和低温冷冻法等。其中，溶剂吸收法是一种技术理论成熟、应用较广的气体分离技术，其具有处理量大、易于工业化的特点。在溶剂吸收法之范畴中，一般可分化学吸收和物理吸收两大类技术。

2、化学吸收法是利用特定吸收剂在一定条件下与co2反应，生成的富液经加热解吸出co2，从而得到高纯度co2的分离方法。化学吸收法中最常用的是有机醇胺法，通过呈现弱碱性的醇胺溶液与co2反应，反应生成的物质稳定。但其也有再生能耗较高，工艺成本较高以及热稳定性较低的缺点。特别在电力生产、冶金领域中，尾气中co2排放量大、浓度高，该类吸收剂难以满足要求。

3、物理吸收法是利用不同条件下co2在吸收剂中的溶解性差异来实现分离的。通常，降温增压有利于气体吸收，升温减压有利于气体解吸。对于不同的混合气体系的物理吸收过程，应用的主要难点在于寻找吸收和选择性能优良的吸收剂。在碳捕集应用中，物理吸收法不与co2发生化学反应，与co2的结合能力弱，因此不适合应用于浓度较低的尾气。虽然物理吸收法的设备较为简单，运行成本相对更低，但其脱碳过程中的选择性和捕集效率则略有不足。此外，在吸收过程中，离子液体较高的粘度常常成为吸收过程的障碍。

4、有鉴于上述两类溶剂吸收法脱碳工艺存在的诸多问题，若能同时兼顾两者优势并克服其不足，将能带来较大好处，然而，虽然物理-化学吸收组合的方法可以在较宽的浓度范围满足高净化度的要求，但装备投资较高。

5、针对上述问题，设计一种结合两种碳捕集机理，能够兼具上述两者优点，同时弥补其劣势的变温变压吸收co2的脱碳工艺系统是十分有价值的。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于针对现有技术中物理吸收方法捕集效率低，物理-化学吸收组合成本高的问题，提供一种变温变压吸收脱碳工艺及吸收剂。

2、技术方案：一种变温变压吸收脱碳工艺，包括以下装置：第一压缩机、第一冷却器、吸收塔、富液热交换器、预热器、再生塔、第二压缩机和第二冷却器；

3、含碳烟气首先依次进入第一压缩机、第一冷却器加压降温到吸收条件指定的温度和压力，然后进入吸收塔，在吸收温度和吸收压力下同吸收剂贫液接触，吸收塔处理后的烟气自塔顶排出；吸收塔内的吸收剂富液经减压阀降压到解吸条件指定的压力，经贫富液热交换器、预热器加热调整到解吸条件后指定的温度后，进入再生塔，在解吸温度和解吸压力下再生成吸收剂贫液；再生塔释放出的富含二氧化碳的烟气自再生塔的塔顶输出等待处理，吸收剂贫液自再生塔排出，经第二压缩机、贫富液热交换器、第二冷却器跳转到吸收条件后回到吸收塔进行再次利用。

4、进一步的，吸收条件为：吸收温度为20-60℃，吸收压力为5-7mpa；解吸条件为：解吸温度85-105℃，解吸压力0.1-0.2mpa。

5、本发明还公开了一种高效离子液体复配胺溶液的混合脱碳吸收剂，所述吸收剂包含离子液体、胺溶液、表面活性剂和水，其中离子液体为[bmim][ntf2]，胺溶液为tea，表面活性剂为tween-80；所述吸收剂中各组分的质量浓度如下：[bmim][ntf2]的质量浓度为30％-50％，tea的质量浓度为30％-50％，h2o的质量浓度为10％-40％，表面活性剂1％。

6、有益效果：

7、(1)本发明所提出的变温变压吸收脱碳工艺及吸收剂，相较于单独的物理吸收、化学吸收以及物理-化学组合吸收工艺，降低了co2捕集成本，经济性更好。

8、(2)本发明所提出的变温变压吸收脱碳工艺，相对物理-化学组合吸收工艺，装置更简化，降低了运行投资成本，投资成本降低。

9、(3)本发明通过复配溶剂进一步降低了能耗；本发明采用的离子液体通过加压物理方式溶解二氧化碳，促进co2传质，加快吸收速度，提高tea吸收剂的吸收问题。

10、(4)本发明解吸时采用减压及升温的方式进行，降低了解吸能耗。

11、(5)本发明通过将离子液体同胺类吸收剂及表面活性剂结合，降低了其粘度，减少流动阻力，提高吸收速率。

技术特征：

1.一种变温变压吸收脱碳工艺，其特征在于，包括以下装置：第一压缩机、第一冷却器、吸收塔、富液热交换器、预热器、再生塔、第二压缩机和第二冷却器；

2.根据权利要求1所述的一种变温变压吸收脱碳工艺，其特征在于，吸收条件为：吸收温度为20-60℃，吸收压力为5-7mpa；解吸条件为：解吸温度85-105℃，解吸压力0.1-0.2mpa。

3.一种高效离子液体复配胺溶液的混合脱碳吸收剂，其特征在于，离子液体、胺溶液、表面活性剂和水，其中离子液体为[bmim][ntf2]，胺溶液为tea，表面活性剂为tween-80。

4.根据权利要求1所述的一种变温变压吸收脱碳吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中各组分的质量浓度如下：[bmim][ntf2]的质量浓度为30％-50％，tea的质量浓度为30％-50％，h2o的质量浓度为10％-40％，表面活性剂tween-80质量浓度为1％。

技术总结
本发明公开一种变温变压吸收脱碳工艺和吸附剂；一种变温变压吸收脱碳工艺包括第一压缩机、第一冷却器、吸收塔、富液热交换器、预热器、再生塔、第二压缩机和第二冷却器；含碳烟气首先依次进入第一压缩机、第一冷却器加压降温到吸收条件指定的温度和压力，然后进入吸收塔，在吸收温度和吸收压力下同吸收剂贫液接触，吸收塔处理后的烟气自塔顶排出；吸收塔内的吸收剂富液经减压阀降压到解吸条件指定的压力，经贫富液热交换器、预热器加热调整到解吸条件后指定的温度后，进入再生塔，在解吸温度和解吸压力下再生成吸收剂贫液；吸收剂贫液自再生塔排出，经第二压缩机、贫富液热交换器、第二冷却器跳转到吸收条件后回到吸收塔进行再次利用。

技术研发人员：李珏,朱盛华,徐熙然,庄重,丁学翀,周腾,陈海军,朱跃钊
受保护的技术使用者：中集安瑞科工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6