一种中低温再生二氧化碳捕集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，具体涉及一种中低温再生二氧化碳捕 集吸收剂及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 目前，工业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，吸收剂以乙醇胺为代表，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进入富液离开吸收塔。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受热发生分解释放二氧化碳并实现醇胺再生。这类吸收剂的主要问题 是捕集的能耗较高，再生温度为110-120°c，需要消耗大量的饱和蒸汽，这也是这类碳捕集 技术成本高的最主要原因之一。
[0003] 以一乙醇胺为例，捕集工艺中再生能耗占总能耗的60%以上，而在再生能耗中化 合物热解所需的热量约占50%，富液升温到再生温度伴随的显热和潜热各占25%左右。如 果采用的吸收剂与二氧化碳可在95°C进行再生，就足以再次恢复吸收剂捕集二氧化碳的能 力，计算表明这样在吸收剂浓度和贫富液负荷一致的条件下，整个捕集循环可节省近50% 的显热以及80%以上的潜热，同时，再生温度低的吸收剂与二氧化碳形成的化合物一般化 学再生热也较低。这样同等条件下，二氧化碳整体的捕集能耗预计将降低25%以上。然而， 如果吸收剂对二氧化碳的结合能力不强或反应速度低，那么吸收塔的捕集率就较难达到， 富液中二氧化碳的负荷达不到预期，也可能会影响捕集工艺的效率，因此采用中低温再生 的二氧化碳吸收剂还鲜有可行的发现。
【发明内容】
[0004] 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可在中低温条件下再 生的二氧化碳吸收剂，吸收剂具有再生能耗低、循环容量大等特点。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂，各组分按质量百分含量为：
[0007] 低温再生胺：10~80 %
[0008] pH 调节剂：5 ~25%
[0009] 助剂：0 ~10%
[0010] 水：余量。
[0011] 其中，所述低温再生胺为有机胺，是一类物质，其结构式为：
[0012]
[0013] 结构式中，RU R2、R6、R8为直链烷烃，R3、R4、R5、R7、R9、RlO为氢原子、直链烷烃 基、支链烷烃基或烷氧基，R5、R6为直链烷基或，具体包括2-(叔丁胺基）乙醇、2-(2, 2二甲 基丙胺基）乙醇、3-(仲丁氨基）丙醇等。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] -种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂的使用方法，具体步骤为：
[0017] 吸收塔中低温再生的二氧化碳吸收剂与含有二氧化碳的气体反应形成富液，吸收 温度：30~50°C，吸收塔压力：0. 05~6Mpa，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部 分二氧化碳气体，闪蒸后的富液进入再生塔进行低温热解，再生成为贫液并产出二氧化碳， 再生塔底部温度70-100°C，再生塔产生的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕 集，完成整个吸收-再生-吸收循环。
[0018] 所述的含二氧化碳气源包括烟道气、合成气或天然气的工业气体。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0020] 由于吸收剂可在较低温度下再生，因此可以尽量多的使用低品位的蒸汽甚至是80 摄氏度左右的废热，而再生温度在水的沸点以下，升温范围大大降低，再生过程的潜热和显 热消耗减少，因此可以大大减少二氧化碳捕集的能耗，另外由于操作温度低，捕集系统的能 耗和腐蚀也大大降低，从而可以在多方面削减捕集成本。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合实例对本发明进行详细说明。
[0022] 实施例一
[0023] -种低温再生的二氧化碳吸收剂，各组分按质量百分含量记为：低温再生胺： 25. 00% ;pH调节剂：5. 00% ;助剂：0. 03% ;水：余量。低温再生胺为2-(叔丁胺基）乙醇， PH调节剂为碳酸钾，助剂为有机硅氧烷消泡剂。
[0024] 其使用方法为：吸收塔中的低温再生的二氧化碳吸收剂与含有二氧化碳的气体 反应形成富液，吸收温度：40°C，吸收压力：0.1 Mpa，被吸收的二氧化碳物质的量与低温再 生胺物质的量之比为〇. 40以上，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部分二氧化碳 气体，闪蒸后的富液进入再生塔进行低温热解，再生形成贫液并产出二氧化碳，再生塔底 部温度90°C，再生塔产生的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕集，完成整个吸 收-再生-吸收循环。
[0025] 实施例二
[0026] -种低温再生的二氧化碳吸收剂，各组分按质量百分含量记为：低温再生胺： 25. 00% ;pH调节剂：5. 00% ;助剂：0.02% ;水：余量。低温再生胺为3-(仲丁氨基）丙醇， pH调节剂为氢氧化钾，助剂为有机硅氧烷消泡剂。
[0027] 其使用方法为：吸收塔中的低温再生的二氧化碳吸收剂与与含有二氧化碳的气 体反应形成富液，吸收温度：40°C，吸收压力：0.1 Mpa，被吸收的二氧化碳物质的量与低温 再生胺物质的量之比为〇. 35以上，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部分二氧化 碳气体，闪蒸后的富液进入再生塔进行低温热解，再生成为贫液并产出二氧化碳，再生塔底 部温度85°C，再生塔产生的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕集，完成整个吸 收-再生-吸收循环。
[0028] 实施例三
[0029] -种低温再生的二氧化碳吸收剂，各组分按质量百分含量记为：低温再生胺： 25. 00% ;pH调节剂：5. 00% ;助剂：0.02% ;水：余量。低温再生胺为2-(2,2二甲基丙胺 基）乙醇，pH调节剂为碳酸氢钠，助剂为有机硅氧烷消泡剂。
[0030] 其使用方法为：吸收塔中吸收剂溶液与含有二氧化碳的气体反应形成富液，吸收 温度：35°C，吸收压力：lMpa，被吸收的二氧化碳物质的量与低温再生胺物质的量之比为 0. 45以上，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部分二氧化碳气体，闪蒸后的富液进 入再生塔进行低温热解，再生成为贫液并产出二氧化碳，再生塔底部温度90°C，再生塔产生 的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕集，完成整个吸收-再生-吸收循环。
【主权项】
1. 一种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂，其特征在于，各组分按质量百分含量为： 低温再生胺：10~80% pH调节剂：5~25% 助剂：0~10% 水：余; 其中，所述低温再生胺为有机胺，是一类物质，其结构式为：结构式中，Rl、R2、R6、R8为直链烷烃，R3、R4、R5、R7、R9、RlO为氢原子、直链烷烃基、支 链烷烃基或烷氧基，R5、R6为直链烷基或，具体包括2-(叔丁胺基）乙醇、2-(2, 2二甲基丙 胺基）乙醇、3-(仲丁氨基）丙醇。 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。 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。2. 基于权利要求1所述的一种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂的使用方法，其特征在 于，具体步骤为： 吸收塔中低温再生的二氧化碳吸收剂与含有二氧化碳的气体反应形成富液，吸收温 度：30~50°C，吸收塔压力：0. 05~6Mpa，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部分 二氧化碳气体，闪蒸后的富液进入再生塔进行低温热解，再生成为贫液并产出二氧化碳，再 生塔底部温度70-KKTC，再生塔产生的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕集， 完成整个吸收-再生-吸收循环； 所述的含二氧化碳气源包括烟道气、合成气或天然气的工业气体。
【专利摘要】一种中低温再生二氧化碳捕集吸收剂，各组分按质量百分含量为：低温再生胺：10～80％；pH调节剂：5～25％；助剂：0～10％；水：余量；使用时，吸收塔中低温再生的二氧化碳吸收剂与含有二氧化碳的气体反应形成富液，吸收温度：30～50℃，吸收塔压力：0.05～6Mpa，富液经过贫富液换热器进行预热，闪蒸出一部分二氧化碳气体，闪蒸后的富液进入再生塔进行低温热解，再生成为贫液并产出二氧化碳，再生塔底部温度70-100℃，再生塔产生的热贫液经过换热器送往吸收塔用于二氧化碳捕集，完成整个吸收-再生-吸收循环；本发明吸收剂可在较低温度下再生，从而可以在多方面削减捕集成本。
【IPC分类】B01D53/14
【公开号】CN105032123
【申请号】CN201510377568
【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11月11日
【申请日】2015年6月30日