一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体吸收和分离工程技术领域，具体涉及一种捕集二氧化碳的变温浓 缩吸收剂及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 目前，从燃煤电厂、炼化厂、钢铁厂等大型二氧化碳排放源中，特别是中低浓度的 排放源中捕集二氧化碳一般选用化学吸收法。工艺中使用碱性醇胺类物质作为吸收剂，在 吸收塔中与酸性气体二氧化碳反应形成化合物，使其从气相中分离出来，随富液离开吸收 塔。在再生塔中对富液进行加热，二氧化碳与醇胺形成的化合物发生分解释放二氧化碳并 实现醇胺再生。这类醇胺类吸收剂以一乙醇胺（MEA)为代表，尽管吸收过程中气体净化度 较高，而再生过程中热解需要消耗大量的饱和蒸汽，相关研宄表明这部分热耗占捕集（含 压缩）总能耗的60%以上，这也是这类碳捕集技术成本高的最主要原因之一。
[0003] 根据测算，再生能耗中二氧化碳吸收产物热解离直接相关的再生热只占总热耗的 50 %左右，其余的50 %主要由溶液中的水、吸收剂、二氧化碳等组分在加热过程中的显热以 及水沸腾的潜热构成。基于这种能耗构成，从吸收剂角度解决捕集能耗高的措施主要有： 1、选用再生能耗较低的醇胺类物质（仲胺、叔胺、位阻胺等）部分或全部代替一乙醇胺，这 是目前所采用的最为主要的方法；2、提高溶液浓度，减少水的比例，避免水参与所导致的热 耗；3、选用氨基酸盐、离子液体等新型非醇胺类吸收剂，减少水的比例并提高吸收剂的稳定 性；4、选用醇、砜等溶剂代替水，提升吸收容量，降低热耗。
[0004] 以上的措施在应用中也面临诸多局限：1、再生能耗较低的吸收剂，由于与二氧化 碳结合作用较弱，因此反应速度也较低，需要与加速剂配合使用促进反应，通过权衡再生能 耗和反应速度调整组分浓度以后，整体的捕集能耗下降十分有限；2、醇胺类物质浓度变高 时，由于粘度和表面张力的变化，吸收过程会发生起泡、传质受阻等问题，而高浓度的醇胺 溶液更容易发生降解，使有效组分快速下降；3、非醇胺类的新型吸收剂目前还在探索阶段， 从原料来源和价格上难于满足现实需要；4、非水吸收溶液由于吸收传质特性差异而导致工 艺设计困难较大，而非水溶剂组分的参与加大了溶液净化、回收的难度，提高了环保风险。 综上，目前二氧化碳捕集过程能耗较高的问题仍待解决。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种捕集二氧化碳的变温 浓缩吸收剂及其使用方法，吸收剂具有再生能耗低、吸收速率快的特点。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂，各组分按质量百分含量记为：
[0008] 变温浓缩胺：10~80 %
[0009] pH 调节剂：5 ~25%
[0010] 助剂：0 ~10%
[0011] 水：余量。
[0012] 其中，所述变温浓缩胺为一类物质，其结构式为：
[0013]
【主权项】
1. 一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂，其特征在于：各组分按质量百分含量记为： 变温浓缩胺：10~80% pH调节剂：5~25% 助剂：0~10% 水：余量。
2. 根据权利要求1所述的一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂，其特征在于：所述变 温浓缩胺为一类物质，其结构式为：
结构式中，R1、R2、R3、R4为氢原子、直链烷基或烷氧基，R5、R6为直链烷基或支链烷基， XI、X2、X3、X4、X5为氢原子、卤素基团（氟、氯、溴、碘）、烷基、羧基或羟基，具体包括苄胺、 甲基苄胺、N，N-二甲基苄胺、苯乙胺、苄基乙二胺或4-氯苄胺。
3. 根据权利要求1所述的一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂，其特征在于：所述pH 调节剂为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠。
4. 根据权利要求1所述的一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂，其特征在于：所述助 剂为一种或多种消泡剂、抗氧化剂或缓蚀剂，消泡剂为有机硅氧烷、酰胺或脂肪醇；抗氧化 剂为酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸锑钾或硫代硫酸钠；缓蚀剂为铬酸盐、硝酸盐或钼酸盐。
5. 根据权利要求1所述的一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂的使用方法，其特征在 于，具体步骤为： 吸收塔中吸收剂溶液与含有二氧化碳的气体反应形成一次富液，吸收温度：30~ 50°C，吸收压力：0. 1~5Mpa，被吸收的二氧化碳物质的量与溶液总胺物质的量之比为0. 2 以上，一次富液离开吸收塔后经冷却降低到30°C以下，然后通过固液分离器收集富含二氧 化碳产物的固体，分离的液体送回到贫液储罐中，浓缩固体由再生塔产生的热贫液进行加 热而变为液态，即二次富液，送往再生塔进行热解产出二氧化碳和再生后的一次贫液，一次 贫液首先对固液分离器产生的浓缩固体进行预热，而后在贫液罐中与固液分离器产生的液 体进行混合形成二次贫液，用于吸收塔中二氧化碳捕集，完成整个吸收-再生-吸收循环。
6. 根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述的含有二氧化碳的气体包括烟 道气、合成气或天然气的工业气体。
【专利摘要】一种捕集二氧化碳的变温浓缩吸收剂及其使用方法，吸收剂各组分按质量百分含量记为：变温浓缩胺10～80％，pH调节剂5～25％，助剂0～10％，水余量，使用方法为吸收塔中吸收剂溶液与含有二氧化碳的气体反应形成一次富液，一次富液经冷却，通过固液分离器收集固体，分离的液体送回到贫液储罐中，浓缩固体由再生塔产生的热贫液进行加热而变为液态，即二次富液，送往再生塔进行热解产出二氧化碳和再生后的一次贫液，一次贫液首先对固液分离器产生的浓缩固体进行预热，而后在贫液罐中与固液分离器产生的液体进行混合形成二次贫液，用于吸收塔中二氧化碳捕集，吸收剂具有再生能耗低、吸收速率快的特点。
【IPC分类】B01D53-14
【公开号】CN104645780
【申请号】CN201510056848
【发明人】王金意, 郜时旺, 郭东方, 刘练波, 牛红伟
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月4日