一种用于捕集二氧化碳的复配溶剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于气体中二氧化碳捕集技术领域，涉及一种捕集二氧化碳气源中的二氧化碳的复配溶剂及应用方法。
【背景技术】
[0002]二氧化碳的捕集已成为全球关注的“热点”问题。二氧化碳的捕集技术包括溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法等。从捕集效果和操作成本两方面综合考虑，采用化学吸收法是目前捕集烟气中二氧化碳成本最低的方法。化学吸收法是利用二氧化碳为酸性气体的性质，以弱碱性物质进行吸收，然后加热使其解吸，从而达到脱除CO2的目的。典型的化学吸收剂为有机醇胺溶液。有机醇胺法主要包括一乙醇胺(MEA)法、N-甲基二乙醇胺(MDEA)法、空间位阻胺法等。通过采用两种不同级的醇胺形成混合胺可以将不同胺的优势相结合用于分离捕集C02。例如将MEA和MDEA混合可以使MDEA的高处理能力和低能耗与MEA的高反应速率相结合，从而改善CO2的处理过程。目前针对混合胺的研究是胺法CO2捕集领域的热门。
[0003]Idem等分别针对天然气烟道气和燃煤电厂烟道气采用MEA-MDEA混合法进行了吸收CO2的中试试验研究。与MEA法相比，MEA-MDEA混合吸收剂能够显著降低能耗[IdemRj Wilson Mj Tontiwachwuthikul P，Chakma A, Veawab A, Aroonwilas A, Gelowitz D.PilotPlant Studies of the C02Capture Performance of Aqueous MEA and Mixed MEA/MDEA Solvents at the University of Regina C02Capture Technology DevelopmentPlant and the Boundary Dam C02Capture Demonstrat1n Plant.1nd.Eng.Chem.Res.，2006, 45 (8): 2414-2420.]。浙江大学环境工程研究所对混合胺法吸收烟道气CO2进行了实验研究和机理讨论。他们采用MEA+MDEA、DETA(二乙烯三胺)+MDEA、TETA(三乙烯四胺)+MDEA混合胺水溶液吸收模拟烟道气中的CO2。研究表明，MEA+MDEA存在化学反应交互作用；在MDEA中加入少量烯胺DETA、TETA可提高CO2吸收速率和容量，吸收效果优于常用的MEA和DEA[施耀，项菲，李伟.混合有机胺吸收烟道气中CO2的交互作用机理.中国环境科学，2003, 23(2):201-205.]。大连理工大学张永春课题组采用AEE(羟乙基乙二胺)-MDEA水溶液对CO2进行吸收和解吸。实验结果表明，采用AEE-MDEA混合胺明显提高了 CO2吸收速率和吸收量。20% AEE-20% MDEA复合溶液对CO2吸收与解吸效果均较好，适合捕集工业废气中的CO2[盖群英，张永春，周锦霞，宋微.捕集混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液.CN200710011329.8]。从目前的研究结果可以看出，混合胺法的主要优点是可以将不同胺的优势相结合用于分离捕集C02。但选择好具有不同优势的胺形成配方使各种胺形成优势互补，从而提高捕集效率、降低再生能耗是目前的研究重点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种用于捕集气体混合物中二氧化碳的新型高效配方溶剂和方法。
[0005]本发明所述高效捕集溶剂，包含含有氨基和醚氧基的化合物、醇胺及水。其中，含有氨基和醚氧基的溶剂的含量为5?85wt%，醇胺的含量1.5?70wt%，水的含量5?80wt%。
[0006]含有氨基和醚氧基的溶剂的结构式为NH2-R「(O-CHR3-CH2) X_R2，其中，R1和R2各自独立的选自烧基、或含有轻基取代的烧基、或含有氨1基取代的烧基、或同时含有氣基和轻基取代的烷基，R3为烷基或氢，X = I?6。
[0007]所述氨基取代基为伯胺、仲胺或叔胺基团。烷基取代基为直链或支链。
[0008]氨基和醚氧基可分别通过化学和物理作用与二氧化碳发生相互作用，提高吸收效率，降低再生能耗。
[0009]醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇；而且醇胺都不限于上述几种，可以是其中的任意一种或多种。含有直连伯胺和醚氧基的化合物或含有仲胺和醚氧基的化合物与三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的至少一种复配。含有空间位阻效应的伯胺和醚氧基的化合物或含有叔胺和醚氧基的化合物与一乙醇胺、二乙醇胺中的至少一种复配。
[0010]在温度为10°C?80°C，本发明吸收剂可用于捕集电厂燃煤锅炉排放气、水泥及石灰窑气、高炉气、炼厂FCC装置催化剂再生排放气等各种低浓度二氧化碳排放源排放的二氧化碳。
[0011 ] 使气流中的二氧化碳通过与本发明的配方溶剂接触而被除去，本领域任何公知的设备都可以用于吸收、再生和其它的步骤。
[0012]本发明吸收剂具有吸收容量大、吸收速率和再生速率快、再生能耗低等优势，因此在大规模二氧化碳捕集领域具有很好的前景。
【具体实施方式】
[0013]本发明用以下实例说明，但本发明并不限于下述实施例。在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。
[0014]实施例1
[0015]将27.5g H2N-CH (CH3) - (O-CH2-CH2) 3_CH (CH3) NH2 与 7.64g 一乙醇胺混合后，将体系采用去离子水定容至100mL。量取吸收剂1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒温水浴中，以10mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的CO2为1.45g。将吸收后的体系于100°C下再生，再生率为94.54%。
[0016]实施例2
[0017]将22.20g H2N-CH2-(O-CH2-CH2)2-CH2NH2 及 8.92g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇以去离子水定容至100mL。量取吸收剂1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于40°C恒温水浴中，以1mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的0)2为1.53g。将吸收后的体系于100°C下再生60min，再生率为 78.91%。
[0018]实施例3
[0019]将25.6g CH3-HN-CH2- (O-CH2-CH2) 2-CH2NH_CH3 与 11.1g2_ 氨基-2-甲基-1-丙醇，将体系采用去离子水定容至lOOmL。量取吸收剂1mL至于一吸收瓶中，吸收瓶至于30°C恒温水浴中，以10mL/min的速度向吸收瓶中通入CO2气体，每隔一段时间称量吸收瓶重量，吸收瓶重量不再变化可视为吸收达到平衡。最终所吸收的CO2为1.52g。将吸收后的体系于100°C下再生，再生率为80