一种工业化二氧化碳捕获剂的快速筛选方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种工业化二氧化碳捕获剂的快速筛选方法，属于二氧化碳捕获技术 领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，溫室效应导致的全球气候变化问题日益威胁人类的生存和发展，而二氧 化碳则是公认最主要的溫室气体之一。
[0003] 目前主要存在燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获运=种碳捕获技术，燃烧 后捕获技术是符合当前经济发展可行的最成熟的技术，燃烧后烟道气脱碳技术主要包括化 学吸收法、物理吸附法和膜分离法等。
[0004] 化学溶剂吸收法中，有机胺溶剂因其快吸收速率，大吸收容量和可再生等特性被 广泛应用于工业化规模生产过程中。
[0005] 目前主要存在的有机胺溶剂主要有：单乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，二乙醇 胺，N-甲基二乙醇胺，=乙醇胺，赃嗦等，同时一大批潜在的吸收剂正在被研究，如二乙胺基 乙醇，4-二乙胺基-2-下醇，二乙締=胺，氨乙基乙醇胺，3-甲氨基丙胺等。
[0006] 通过研究不同胺溶剂的溶解度、动力学常数、解吸能耗、传质性能和降解腐蚀性能 等来对比筛选更高效性能的溶剂体系有一些缺点，如需要耗费大量的时间和材料，导致高 成本;研究的溶剂常常只是具有某种优异性能，不能判断该溶剂捕获二氧化碳的整体性能 是否高效;因此，开发一种二氧化碳高效捕获剂的快速筛选方法具有极其重要的意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于:提供一种工业化应用二氧化碳高效捕获剂的快速筛选方 法，该方法基于传统二氧化碳捕获剂的筛选方法，结合工业化应用溶液再生循环和塔设备 规模，通过设定贫胺溶液负载和吸收解吸流程时间，快速的得到相同条件下不同捕获剂体 系的碳捕获循环容量来筛选出高效捕获剂，筛选成本大大降低，筛选时间短，且能够在 Aspen中进行中试规模放大。
[000引本发明的技术方案是，提供一种工业化二氧化碳捕获剂的快速筛选方法，包括W 下步骤：
[0009] (1)先用二氧化碳捕获剂吸收二氧化碳，再使二氧化碳被解吸，得到预处理的二氧 化碳捕获剂，所述二氧化碳捕获剂为有机胺溶剂；
[0010] (2)将预处理的二氧化碳捕获剂的溫度调至10-50°C，通入模拟烟道气并揽拌0.5- 化使模拟烟道气中的二氧化碳被吸收，得到富液;将富液的溫度调至75-100°C，通入并氮气 并揽拌0.5-化使富液中的二氧化碳被解吸，得到贫液;分别测定富液和贫液中的负载;所述 负载是指二氧化碳的摩尔数与二氧化碳捕获剂的摩尔数之比；
[0011] (3)通过比较循环容量的大小来判断二氧化碳捕获剂的优劣;所述循环容量是指 富液和贫液中的负载的差值与二氧化碳捕获剂浓度的乘积。
[0012] 进一步地，所述步骤(1)中，先用溫度为10-50°C的二氧化碳捕获剂吸收二氧化碳； 再使二氧化碳捕获剂的溫度升高至75-100°C并通入氮气使二氧化碳被解吸，得到预处理的 二氧化碳捕获剂。
[0013] 进一步地，所述步骤(1)中，二氧化碳捕获剂吸收二氧化碳至饱和的40-80 %时，再 使二氧化碳被解吸。因为吸收至接近饱和时，吸收的速率会很慢。饱和是指二氧化碳在二氧 化碳捕获剂中的吸收达到当时条件下的平衡，可理解为吸收为100%，为节省时间，也为接 近工业化的处理情况，不可能等到吸收至饱和才去进行解吸过程。
[0014] 进一步地，所述步骤(2)中，预处理的二氧化碳捕获剂吸收二氧化碳至饱和的40-80%时，得到富液。
[0015] 进一步地，所述步骤（1)中，二氧化碳被解吸时，通入流量为0.7-1.化/min的氮气， 当从二氧化碳捕获剂逸出的气体中二氧化碳的浓度为模拟烟道气中二氧化碳浓度的5-20%时，得到预处理的二氧化碳捕获剂。对于解析过程也是一样，解吸至接近平衡时，解吸 的速率也会很慢。
[0016] 进一步地，所述步骤(2)中，二氧化碳被解吸时，通入流量为0.7-1.化/min的氮气， 当从富液逸出的气体中二氧化碳的浓度为模拟烟道气中二氧化碳浓度的5-20%时，得到贫 液。
[0017] 进一步地，所述有机胺溶剂为单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙醇胺、N-甲 基二乙醇胺、=乙醇胺、赃嗦、二乙胺基乙醇、4-二乙胺基-2-下醇、二乙締=胺、氨乙基乙醇 胺、3-甲氨基丙胺。有机胺溶剂可W为单一的一种有机胺溶剂，也可W为多种有机胺溶剂的 混合。此筛选方法可W有效应用于筛选多种有机胺溶剂或者说多种二氧化碳捕获剂的有效 组合。
[0018] 进一步地，所述模拟烟道气中的二氧化碳浓度为1-50%。
[0019] 进一步地，所述步骤（1)中，用二氧化碳捕获剂吸收流量为0.2-0.化/min的二氧化 碳。
[0020] 进一步地，所述步骤（1)中，二氧化碳捕获剂吸收二氧化碳的时间为0.5-化，二氧 化碳被解吸的时间为0.5-化。
[0021] 本发明中使用的模拟烟道气是指模拟实际条件下烟道内的气体成分，为简化实验 条件，可用氮气和二氧化碳代替。本发明中的氮气是为了与二氧化碳相区别，用空气或接近 空气的气体均可，进一步地，可W认为与二氧化碳高效捕获剂不反应，且溶解度接近空气的 其他均可应用。
[0022] 本发明的步骤(1)即为预处理步骤，是为了使在步骤(2)前得到一种已经含有部分 二氧化碳的溶剂，使其更加接近实际情况。当然，步骤(1)的预处理过程可W进行多次。为了 使吸收和解吸过程中二氧化碳的传质较为均匀，揽拌的速度应不低于lOOOr/min。
[0023] 本发明提出一种工业化应用二氧化碳高效捕获剂的快速筛选方法，由于碳捕获工 业化流程中胺溶液的循环再生特性和再沸器能耗所带来的成本考虑，碳捕获筛选过程的贫 液负载参数更接近工业应用；同时，预处理过程能够消除新配胺溶液所带来的不确定误差 因素，如溶液稳定性，浓度分布不均匀等。吸收解吸过程设定的吸收溫度，模拟烟道气浓度， 气相流量等都和工业化应用条件相近。而吸收解吸过程的时间则根据工业化应用的塔设备 规模来进行具体设定，时间是根据塔设备基于速率模型进行计算的。
[0024] 本发明整合传统溶剂筛选特性参数测定方法和工业化应用胺溶液循环特性参数 的优势，与现有技术相比，具有W下优势:本发明的方法通过结合二氧化碳捕获工业化应用 流程的循环特性和塔设备规模设定吸收解吸过程时间参数，能够快速准确的筛选出具有高 效捕获性能的二氧化碳捕获剂，与传统的溶研究剂特性参数测定方法对比，该方法可极大 地节约了的时间和材料的消耗，过程简单，稳定和重复性高，操作成本极低，结果更可靠;该 筛选方法可W筛选单一的有机胺溶剂，也可W筛选多种有机胺溶剂的最佳组合配比。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的快速筛选实验的装置示意图；
[00%]其中，1是氮气钢瓶，2是二氧化碳钢瓶，3是截止阀，4是质量流量巧制器，5是气体 混合器，6是恒溫水浴槽，7是溫度控制器，8是反应器，9是气体分布器，10是揽拌子，11是冷 凝管，12