专利名称：一种高粘度醇胺溶液吸收CO<sub>2</sub>工艺方法
一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法
技术领域：
本发明涉及化工工艺技术领域，具体地说，是一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法。
背景技术：
近年来，CO2减排问题越来越受到国际国内社会的广泛关注，如何有效减少CO2排放，是人类社会亟待解决的共同难题。在众多的减排方法中，以醇胺类溶液为吸收剂的化学吸收法是目前公认的最易于实现大规模工业化的减排手段之一。然而现有的吸收技术普遍存在着能耗高，操作成本居高不下这一现实性难题。有报道认为，以一家发电厂为例，即使采用现阶段最先进的CO2捕集工艺，所需要的能耗将使其发电量损失30%，单位电价上涨80%。因此，探索新的CO2吸收工艺，意义重大。在现有的吸收-解吸一体化工艺中，解吸温度通常在120°C左右，解吸能耗通常占到总能耗的80%以上。究其原因，一般醇胺类吸收剂中水的含量通常在50%以上，有的甚至高达80%，由于水的比热容较大，导致解吸过程需要消耗大量的能量。醇胺溶液吸收CO2本质上是一个化学反应过程。一般而言，吸收剂强化的一个重要途径就是提高其浓度，这样一方面可使反应速率加快，另一方面可使单位体积吸收剂的吸收容量加大，用量减少，表I为CO2溶解度及吸收速率随N-甲基二乙醇胺(MDEA)浓度及粘度的变化关系。此外，由于有机溶液的热容通常仅为水的50%，若提高吸收液中有机物含量，其热容将明显下降，以单乙醇胺(MEA)及二乙醇胺(DEA)水溶液为例，在38°C时，当醇胺质量分数由15%提高到50%时，溶液比热容可下降15%，因而其后续解吸过程中的能耗也将显著下降。然而，对于CO2吸收反应，又有着其自身的特殊性，目前使用的吸收剂，普遍粘度较大，表2为几种常用的醇胺类吸收剂在常温下的粘度值，且由表I可知，当吸收剂的浓度增大时，必然会使得其粘度相应增大。然而一般认为低粘是对吸收剂的基本要求，为保证吸收的顺利进行，目前CO2吸收工艺所使用的吸收剂普遍为低粘吸收剂，中国专利申请号200910235421.1公开的“一种三相循环流化床氨法捕获烟气中的CO2的方法及装置”所采用的吸收剂为10 % 30 %的氨水，反应装置为三相循环流化床。中国专利申请号200920159721.1公开的“低温甲醇净化粗合成气体系统”所采用的CO2吸收剂为甲醇。此外，对于醇胺类吸收剂的改性，目前普遍采用添加活性剂或改良剂的方法来提高原有溶剂的吸收性能，以美国专利号US2011/0168496公开的“一种可再生/非再生酸性气体吸收剂”为例，通过醇胺溶液与可溶性糖浆浓缩物(Soluble Molasses Condensate, SMC)按一定比例互配成可再生或非再生吸收剂来提高吸收性能。对于可再生吸收剂的配制，仅在原有醇胺溶液的基础上添加5%左右的SMC，使得溶液中的含水量依旧较高，其后续解吸能耗无法有效下降。为了提高CO2吸收工艺对吸收液粘度的适应性，本发明以二乙醇胺(DEA)吸收CO2为例，提出一种新的提高吸收液粘(浓)度的吸收工艺，而提高其传质效率，进而实现整个解吸-吸收一体化工艺的节能降耗。表1 CO2溶解度与吸收速率与MDEA溶解度之间的关系
权利要求
1.一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法，其特征在于，具体步骤为，将CO2与空气的混合气体以气速为0.1 3m/s通过平直通道垂直板规整填料塔，与下降的高粘度吸收液逆流或并流接触，完成吸收；采用的液体喷淋密度为10 IOOm3/(m2h)，使用的吸收温度为O 70°C, CO2占混合气体的体积分数为5% 100%。
2.如权利要求1所述的一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法，其特征在于，所述的吸收液为醇胺吸收剂的溶液，粘度大于3mPa.S。
3.如权利要求1所述的一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法，其特征在于，所述的醇胺吸收剂为一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二异丙醇胺或者甲基二乙醇胺中的一种或者多种。
全文摘要
本发明涉及一种高粘度醇胺溶液吸收CO2工艺方法，具体步骤为，将CO2与空气的混合气体以气速为0.1～3m/s通过平直通道垂直板规整填料塔，与下降的高粘度(μ≥3mPa.s)吸收液逆流或并流接触，完成吸收，本工艺可采用的液体喷淋密度为10～100m3/(m2h)，可使用的吸收温度为0～70℃，CO2占混合气体的体积分数为5％～100％。本发明使得吸收剂的传质系数较低粘吸收剂至少提高30％～50％，吸收效率提高50％以上，相应的吸收液热容至少降低15％，解吸能耗下降10％～20％，从而整个工艺所需能耗较传统吸收工艺显著降低。
文档编号B01D53/62GK103182241SQ20121023272
公开日2013年7月3日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者于建国, 胡剑光, 刘佳特, 戴干策 申请人:华东理工大学