一种高效去除CO2的醇胺复配水溶液的制作方法

本发明涉及燃煤电厂co2捕集技术领域，更具体的说是涉及一种高效去除co2的醇胺复配水溶液。

背景技术：

近十几年来，全球变暖问题引起了全世界的关注。其中co2的排放量对温室效应的形成贡献超过了60％，被认为是最主要的温室气体。国际能源署指出，2018年受能源需求上升的影响，全球能源消耗的二氧化碳排放增长了1.7％(约5.6亿吨)，总量达到331亿吨二氧化碳的历史最高水平。在上升的化石燃料总排放量中，来自电力行业的排放量占了近三分之二。仅电力行业的煤炭消耗排放量就超过了100亿吨二氧化碳，且主要集中在亚洲。因此，发展和改进co2减排技术已刻不容缓。

现有燃煤电厂的co2捕集方式可以分为三类：燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。其中，基于醇胺法的化学吸收技术因其工艺简单、技术成熟、吸收速度快等优点，被认为是最具有发展前景的燃烧后co2捕集技术。传统的伯胺(mea)、仲胺(dea)和叔胺(mdea)等胺类吸收剂被广泛应用于燃煤电厂的co2捕集过程中。然而，传统的胺类水溶液存在再生能耗高、吸收率低等缺点。

因此，如何提供一种低能耗和高吸收率的新型醇胺吸收剂已迫在眉睫。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明通过改变醇胺的质量分率进而改变其配比，得到一种高效去除co2的醇胺复配水溶液，满足商业co2的去除效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效去除co2的醇胺复配水溶液，包括二乙氨基乙醇(2-(diethylamino)ethanol,deea)、促进剂以及水；其中二乙氨基乙醇的质量分率为30wt％-40wt％，促进剂的质量分率为0-10wt％，其余为水。

优选的，所述促进剂包括3-甲氨基丙胺(3-methylaminopropylamine,mapa)、羟乙基乙二胺(n-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine,aeea)、四亚甲基二胺(1,4-diaminobutane,bda)中的一种。

优选的，所述二乙氨基乙醇的质量分率为30wt％，羟乙基乙二胺的质量分率为10wt％，其余为水。

优选的，所述二乙氨基乙醇的质量分率为30wt％，3-甲氨基丙胺的质量分率为10wt％，其余为水。

优选的，所述二乙氨基乙醇的质量分率为30wt％，四亚甲基二胺的质量分率为10wt％，其余为水。

进一步地，本发明提供了最佳复配醇胺水溶液组合确定的方法，包括以下步骤：

(1)在给定的g/l，t和np的条件下，固定吸收主体deea的质量分率为30wt％。改变促进剂(mapa，aeea和bda)的质量分率，实验过程中质量分率依次为0、5wt％和10wt％。通过自制的小型板式塔测定模拟烟气中co2的去除效率，吸收实验装置图如图1所示。

(2)在给定的g/l，t和np的条件下，固定吸收主体deea的质量分率为40wt％。改变促进剂(mapa，aeea和bda)的质量分率，实验过程中质量分率依次为0、5wt％和10wt％。通过自制的小型板式塔测定模拟烟气中co2的去除效率，吸收实验装置图如图1所示。

优选的，所述步骤(1)中的模拟烟气中的co2分压为15％。

优选的，所述步骤(1)中的进气流量g固定为500ml/min，进液流量l固定为75ml/min。

优选的，所述步骤(1)中的实验操作温度t为313.2k。

优选的，所述步骤(1)中的自制小型板式塔的塔板数np为6。

优选的，所述步骤(2)中的模拟烟气中的co2分压为15％。

优选的，所述步骤(2)中的进气流量g固定为500ml/min，进液流量l固定为75ml/min。

优选的，所述步骤(2)中的实验操作温度t为313.2k。

优选的，所述步骤(2)中的自制小型板式塔的塔板数np为6。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、本发明提供了一种高效去除co2的醇胺复配水溶液，属于燃烧后co2捕集技术领域，该复配醇胺包括一种叔胺(deea)和作为促进剂的伯胺(mapa/aeea/bda)。所述的叔胺(deea)的质量分率为30wt％-40wt％。促进剂(mapa/aeea/bda)的质量分率为0-10wt％。deea具有吸收容量大的特点，而所述的促进剂(mapa/aeea/bda)具有吸收速率快的特点。本发明制备的复配醇胺溶液综合了两种醇胺的优点，降低了其缺点。

2、实施例结果表明，本发明提供的新型复配醇胺溶液在固定deea质量分率为30wt％，当向吸收溶剂中加入5wt％aeea，模拟烟气中co2去除率最小为93.70％大于商业co2的去除效率(ηco2＝85％)。当固定deea质量分率为40wt％，当向吸收溶剂中加入5wt％aeea，模拟烟气中co2去除率最小为91.37％大于商业co2的去除效率(例如，华能北京电厂85％)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的吸收实验装置图；

图2为aeea浓度对co2去除效率的影响；

图3为mapa浓度对co2去除效率的影响；

图4为bda浓度对co2去除效率的影响。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

确定满足商业co2去除效率的新型deea-aeea复配水溶液的最佳配比：实验装置示意图如图1所示。实验过程中，高压罐内的n2和co2进入混合气瓶(模拟烟气co2分压为15％)。模拟烟气从塔底进气口进入，进气流量为500ml/min。配置30wt％deea醇胺吸收溶液，吸收液从储液罐中泵入板式塔。进液流量为75ml/min。在压差推动的作用下，自下而上在各层塔板的筛孔上逐层鼓泡冒出，与液封的吸收液充分接触使化学反应更加充分。最后，未吸收的co2从塔板最上面的气体出口排出板式塔，经冷凝去除携带的水蒸气，使用co2分析仪测定未吸收的co2气体的体积浓度，并由计算机记录。直到分析浓度基本趋于一稳定值，停止实验。依次配置30wt％deea-5wt％aeea，30wt％deea-10wt％aeea，40wt％deea，40wt％deea-5wt％aeea，30wt％deea-10wt％aeea的醇胺水溶液，重复上述实验过程。对实验数据进行处理，结果参见表1。

实施例2

确定满足商业co2去除效率的新型deea-mapa复配水溶液的最佳配比：改变促进剂类型，使用促进剂mapa。依次配置30wt％deea-5wt％mapa，30wt％deea-10wt％mapa，40wt％deea-5wt％mapa，30wt％deea-10wt％mapa的醇胺水溶液，重复上述实验过程。对实验数据进行处理，结果参见表1。

实施例3

确定满足商业co2去除效率的新型deea-bda复配水溶液的最佳配比：

改变促进剂类型，使用促进剂bda。依次配置30wt％deea-5wt％bda，30wt％deea-10wt％bda，40wt％deea-5wt％bda，30wt％deea-10wt％bda的醇胺水溶液，重复上述实验过程。对实验数据进行处理，结果参见表1。

实施例1-3的结果如下：

表1

实施例1的结果：由表1可知，在吸收主体deea的质量分率为30wt％(或40wt％)只需向吸收溶剂中添加少许的促进剂aeea，模拟烟气中co2的去除效率为即可满足商业co2去除率。其中复配醇胺的最小去除效率为91.37％，最大为去除效率为97.72％。由图2可知，当促进剂aeea的质量分率固定为0(5wt％或10wt％)时，随着主体吸收剂deea的质量分率的增大，模拟烟气中co2去除效率稍微减小。因此，复配醇胺水溶液deea-aeea最佳配比为30wt％deea-10wt％aeea。

实施例2的结果：由表1可知，在吸收主体deea的质量分率为30wt％(或40wt％)只需向吸收溶剂中添加少许的促进剂mapa，模拟烟气中co2的去除效率为即可满足商业co2去除率。其中复配醇胺的最小去除效率为97.15％，最大为去除效率为99.99％。由图3可知，当促进剂mapa的质量分率固定为0(5wt％或10wt％)时，随着主体吸收剂deea的质量分率的增大，模拟烟气中co2去除效率稍微减小。因此，复配醇胺水溶液deea-mapa最佳配比为30wt％deea-10wt％mapa。

实施例3的结果：由表1可知，在吸收主体deea的质量分率为30wt％(或40wt％)只需向吸收溶剂中添加少许的促进剂bda，模拟烟气中co2的去除效率为即可满足商业co2去除率。其中复配醇胺的最小去除效率为96.58％，最大为去除效率为99.43％。由图4可知，当促进剂bda的质量分率固定为0(5wt％或10wt％)时，随着主体吸收剂deea的质量分率的增大，模拟烟气中co2去除效率稍微减小。因此，复配醇胺水溶液deea-bda最佳配比为30wt％deea-10wt％bda。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。