一种非水溶剂二氧化碳捕集液、方法以及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的非水溶剂二氧化碳捕集液、方法及系统，属于二氧化碳回收领域。非水溶剂二氧化碳捕集液包括按重量百分比计的以下组分：有机溶剂60～80％；复合有机胺20～40％。其中，有机溶剂包括低级醇和/或乙二醇；复合有机胺包括位阻胺和活性胺，并且活性胺与位阻胺的重量比为0.4～70:1。位阻胺是含有伯氨基或至少一个仲胺基，且至少一个仲胺基与仲碳原子或叔碳原子连接，伯氨基直接与叔碳原子连接。活性胺包括伯胺或仲胺。本发明提供的非水溶剂二氧化碳捕集液具有相对较低的二氧化碳解吸温度，相对低的溶剂比热容和蒸发潜热，从而有效降低解吸过程中的能耗，降低二氧化碳的综合捕集成本。
【专利说明】
一种非水溶剂二氧化碳捕集液、方法以及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及二氧化碳回收领域，具体而言，涉及一种非水溶剂二氧化碳捕集液、方 法以及系统。
【背景技术】
[0002] 在所有的温室气体中，C〇2占温室气体排放总量约94%，其对温室效应的贡献超过 了60%，C02的大量排放引发的全球气候变暖、极端天气频发等一系列问题已引起国际社会 的广泛重视。因此如何对C0 2进行高效地捕集和利用从而减少排放是全球研究者致力解决 的问题。
[0003] 目前化学吸收法是技术最为成熟、应用最为广泛的C02捕集方法，而其中的有机胺 吸收法因吸收速率快、吸收容量大、吸收效果好、回收产品纯度高等特点已成为应用广泛的 主流技术。
[0004] 化学吸收法主要是通过在相对低温条件下吸收二氧化碳，然后再通过高温使二氧 化碳解吸的方式来捕集各种混合气体中的二氧化碳。目前，使用的较多的二氧化碳吸收剂 有机胺水溶液，通过采用各种单一或复合的有机胺水溶液作为吸收剂，在相对低温下吸收 C02，在高温下进行解吸。但是，由于有机胺水溶液中含有大量的水，导致在高温解吸的吸收 液再生过程中，需要将吸收了二氧化碳的有机胺水溶液加热至105~120°C之间。水的显热 (比热容)和潜热大，因此，大量的水被加热和蒸发，导致超过20 %的再生热量提供水的显热 和蒸发潜热，且蒸发的水在再生塔顶需要用大量的冷凝水冷凝下来从而保持再生塔内的水 平衡。水的吸热蒸发以及低温冷凝都要消耗大量的能量，导致再生能耗相对较高，并且高温 环境也导致吸收剂的降解和设备腐蚀等一系列问题。随着原油价格的持续低迷，石化企业 对C0 2的捕集技术在环保节能方面提出了更高的要求，现有技术的高再生能耗已成为制约 有机胺吸收法广泛持续应用的瓶颈，如何进一步降低再生能耗是该领域研究的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种非水溶剂二氧化碳捕集液，以实现二氧化碳在相对较 低的温度下进行解吸，且相对水溶液，非水溶剂的显热和潜热低，从而可有效降低二氧化碳 的捕集成本和捕集能耗。
[0006] 本发明的另一目的在于提供给一种利用上述捕集液捕集二氧化碳的方法，使用上 述捕集液吸收二氧化碳，然后通过加热使二氧化碳解吸，以实现工艺更简单、能耗更小地捕 集二氧化碳。
[0007] 本发明的另一目的在于提供给一种用于实施上述捕集方法的捕集系统，以实现降 低非水溶剂二氧化碳捕集液中的二氧化碳的解吸温度，降低二氧化碳的综合捕集成本。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：
[0010] 有机溶剂60~80% ;复合有机胺20~40% ;
[0011] 有机溶剂包括低级醇和/或乙二醇；
[0012] 复合有机胺包括位阻胺和活性胺；
[0013]活性胺与位阻胺的重量比为〇. 4~70:1，位阻胺含有伯氨基或至少一个仲胺基，至 少一个仲胺基与仲碳原子或叔碳原子连接，伯氨基直接与叔碳原子连接；
[0014] 活性胺包括伯胺或仲胺。
[0015] 本发明中所述低级醇为碳原子数在6以下的常温液态醇，例如，甲醇、乙醇、正丙 醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、正己醇等。
[0016] -种利用上述非水溶剂二氧化碳捕集液捕集二氧化碳的方法，包括以下步骤：
[0017] 使含二氧化碳的待处理气体与上述非水溶剂二氧化碳捕集液接触，捕集液吸收二 氧化碳形成富集液;加热富集液使二氧化碳从富集液中解吸，形成贫液和解吸气，收集解吸 气。
[0018] 本发明还提供了一种用于上述二氧化碳捕集方法的捕集的系统，包括吸收装置和 解吸装置。吸收装置包括吸收塔、用于由吸收塔顶部向吸收塔输入捕集液的喷淋装置以及 用于由吸收塔底部向吸收塔输入含二氧化碳的待处理气体的气栗。气栗通过管道与吸收塔 的底部连接。喷淋装置设置于吸收塔的塔顶内。解吸装置包括解吸塔和设置于解吸塔内的 多层加热塔板。解吸塔通过设置有富液栗的管道与吸收塔连接。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] 本发明提供的非水溶剂二氧化碳捕集液是非水体系的捕集液，其采用低级醇为溶 剂溶解复合有机胺制作而成。相比于水体系的非水溶剂二氧化碳捕集液，本发明提供的捕 集液在相对较低的温度下实现二氧化碳的解吸，而且相对水溶液，非水溶剂的比热容和蒸 发潜热都较低，从而有效降低了二氧化碳捕集过程中的能耗，并且非水溶剂二氧化碳捕集 液不仅适用于电厂烟道气、催化裂化再生烟气、水泥厂烟道气等低分压烟气中二氧化碳的 脱除，也可应用于天然气、制氢合成气等较高压力下二氧化碳的脱除。
[0021] 本发明提供的捕集液的解吸温度可达到70~95°C，显著低于现有的乙醇胺水溶液 的解吸温度115~120°C，也低于专利CN201210034134.6中的100~105°C。由于解吸温度相 对较低，因此，避免了高温环境中捕集液对设备的腐蚀，从而提高了设备的使用寿命，同时 降低了捕集液受高温作用而分解造成的损失。
[0022] 此外，由于捕集液是非水体系，捕集二氧化碳过程中不会产生污水，从而不需要进 行污水的回收或者去污处理，这就简化了二氧化碳的捕集工艺流程，也相应地减少了污水 的回收和处理成本。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，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，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0024] 图1为本发明实施例13提供的二氧化碳捕集系统的原理结构示意图。
[0025] 附图标记说明：
[0026] 二氧化碳捕集系统100;换热器101;吸收塔102;喷淋装置103;富液栗104;解吸塔 105;加热塔板106;冷凝装置107;气栗108;废气回收罐109;捕集液流向111;待处理气体流 向112;吸收塔201;解吸塔202。
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建 议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产 品。
[0028] 下面对本发明实施例的非水溶剂二氧化碳捕集液、方法及系统进行具体说明。
[0029] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：
[0030] 有机溶剂60~80%;复合有机胺20~40%。其中，有机溶剂包括低级醇和/或乙二 醇。复合有机胺包括位阻胺和活性胺，且活性胺与位阻胺的重量比为〇. 4~70:1。位阻胺含 有伯氨基或至少一个仲胺基。至少一个仲胺基与仲碳原子或叔碳原子连接。伯氨基直接与 叔碳原子连接。活性胺包括伯胺或仲胺。较佳地，有机溶剂的含量为64~75wt%，复合有机 胺的含量为25~36wt%。
[0031] 位阻胺是一种氮原子上带有多个具有空间位阻结构的非线性取代基团的醇胺类 化合物。由于空间位阻效应的作用，阻胺与二氧化碳的反应产物的稳定性相对较差，从而可 以在外界相对较温和的干扰条件下快速解吸。由于空间位阻效应的存在，相比于链状的伯 胺和仲胺，位阻胺与二氧化碳的反应活性受到一定影响，因此，采用活性胺作为活化剂，改 善位阻胺与二氧化碳的反应活性，提高反应速率，降低解吸温度。通过位阻胺和活性胺的配 合，使得捕集液中的二氧化碳吸收剂同时兼具有高的吸收速率和吸收量，并且还更易于解 吸。
[0032] 现有的非水溶剂二氧化碳捕集液多以水为溶剂，通过水溶解二氧化碳吸收剂而 成，且其中的水含量达到了大约70wt%。由于水具有相对较高的潜热和显热，水系捕集液吸 收二氧化碳后，在加热解吸过程中需要达1〇〇~120 °C的高解吸温度。高的解吸温度导致解 吸过程中能耗的增加，并且解吸过程中水容易沸腾蒸发，从而消耗大量的能量。此外，由于 需要较高解吸温度，高温作用下易导致二氧化碳吸收剂发生降解，同时造成设备腐蚀等问 题。本发明中的捕集液以低级醇为溶剂，有利于改善上述问题。一方面，捕集液与位阻胺和 活性胺之间具有相对较好的相容性，因而，更易相互混溶，且形成的捕集液中各成分分散更 加均匀。另一方面，低级醇的潜热和显热相对于水而言更低，从而使二氧化碳的解吸温度下 降，使得解吸过程的能耗降低。由于解吸温度低，解吸过程对位阻胺和活性胺的影响小，减 少位阻胺和活性胺的氧化消耗问题以及设备的腐蚀问题。
[0033] 位阻胺的选择有多种，本发明中优选采用哌啶、哌嗪、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-氨基-3-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-哌啶甲醇以及2-哌啶乙醇中的一种或多 种。活性胺优选采用丝氨酸、丝氨酸盐、单乙醇胺、2-甲氨基乙醇、哌嗪、N-甲基一乙醇胺、2-甲氨基哌嗪以及二乙醇胺中的任一种。
[0034]低级醇优选采用甲醇、乙醇、丙醇或丁醇的一种或多种，更优选为优选采用乙醇， 其使用安全无毒，且价格更低。当选用两种醇作为溶剂时，两种醇的质量比为1:10~10:1， 例如，乙醇和乙二醇作为溶剂时，乙醇的质量与乙二醇的质量之比为1:10~10:1，甲醇和乙 醇作为溶剂时，甲醇的质量与乙醇的质量之比为1:10~10:1。当采用含两种以上的成分的 溶剂时，在制备捕集液时，优选采取用不同的溶剂分次溶解复合有机胺，然后再将不同次的 溶解形成的溶液进行混合。
[0035] 由于在二氧化碳的捕集过程中会涉及到众多的金属设备，因此，捕集液可能会对 设备产生一定的腐蚀，导致设备的损坏。为了缓解捕集液对设备的腐蚀问题，还可以捕集液 中添加抗腐蚀试剂，降低捕集液的腐蚀性。捕集液中可添加缓蚀剂，例如可以采用烷基咪唑 啉季铵盐，具体地可采用十八烷基咪唑啉季胺盐型缓蚀剂、十二烷基咪唑啉季胺盐型缓蚀 剂。对于一些含有氧化性气体的待处理气体，还可以捕集液中添加抗氧化的成分，以避免捕 集液中复合有机胺被氧化的问题。捕集液中添加的抗氧化剂例如可以是亚硫酸钠、焦亚硫 酸钠、亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠。
[0036] 当捕集液中添加有缓蚀剂和抗氧化剂时，捕集液中各个组分的含量优选为以下重 量百分比。有机溶剂70~75%、复合有机胺22~28%、缓蚀剂0.05~5%、所述抗氧化剂0.05 ~5% 〇
[0037]本发明提供的非水溶剂二氧化碳捕集液的推荐使用条件为：吸收温度40~55°C， 吸收压力〇· 1~〇.5MPa，解吸温度70~95°C，解吸压力0· IMPa。
[0038] 在相同的C02捕集率的情况下，如95 %的⑶2捕集率，在吸收温度为50°C、捕集液中 复合有机胺的质量浓度为36%的条件下，复合有机胺-甲醇捕集液的解吸温度为74°C，复合 有机胺-乙醇捕集液的解吸温度为83°C，而复合有机胺-水吸收剂的解吸温度则需要102°C。
[0039] 在C02捕集率为95 %时，复合有机胺的质量浓度为25 %的复合有机胺-水捕集液的 解吸温度为l〇2°C，解吸能耗为3.5GJ/tC02;而相对应的复合有机胺-甲醇捕集液的解吸温 度为74°C，解吸能耗为2.71GJ/tC0 2,解吸能耗降低约22%。复合有机胺-乙二醇捕集液的解 吸温度约95°C。由于乙二醇的沸点较高（197.3°C)，无蒸发潜热，且乙二醇的比热容远低于 水，解吸能耗为2.55GJ/tC02,解吸能耗更低。复合有机胺-乙二醇-乙醇捕集液的解吸温度 为85°C，解吸能耗为2.60GJ/tC02，均低于采用以水为溶剂的复合有机胺-水捕集液的解吸 能耗。
[0040] 本发明还提供了一种二氧化碳捕集方法，包括以下步骤：
[0041 ]使含二氧化碳的待处理气体与上述非水溶剂二氧化碳捕集液接触，捕集液吸收二 氧化碳形成富集液，加热富集液使二氧化碳从富集液中解吸，形成贫液和解吸气，收集解吸 气。
[0042]较佳地，待处理气体与捕集液采取逆向接触的方式，以使两者的接触时间更长，两 者可更充分地接触，待处理气体中的二氧化碳的更充分地传质，从而提高捕集液对二氧化 碳的吸收。
[0043]捕集液中的位阻胺和活性胺的氮原子上具有活泼的氢原子能够直接与二氧化碳 发生反应生成稳定性相对较低的中间产物，其受热以后易解吸二氧化碳。因此，通过加热富 集液使得二氧化碳与位阻胺和活性胺的反应热力学平衡被打破，从而使二氧化碳被解吸分 离出来。
[0044]在加热解吸过程中，需要对富集液进行加热以解吸二氧化碳，低级醇溶剂会少量 的蒸发，从而导致收集的解吸气体为二氧化碳和溶剂气体的混合气体，这就导致后续需要 进行分离、提纯，增加操作工序。针对上述问题，本发明中对解吸后收集的气体进行冷凝处 理，使气体中的有机溶剂冷凝为液体，从而与二氧化碳分离，进而获得纯度相对较高的二氧 化碳。
[0045] 此外，而二氧化碳的液化温度相对较低，因此，常规的冷凝方式难以对其进行液化 操作，这就使得冷凝过程中二氧化碳不易与有机溶剂一同冷凝而混合，从而确保冷凝液中 的二氧化碳的含量小，避免了对回收、利用有机溶剂的影响。加热解吸二氧化碳的过程中产 生的气体的温度高于室温，因此，可以采用室温水作为冷却剂进行冷凝操作。
[0046] 由于捕集液和二氧化碳的反应受温度的影响较大，在吸收过程中，如果捕集液的 温度或者待处理气体的温度过高，会影响二氧化碳的正常捕集，降低二氧化碳的捕集量和 效率。
[0047]因此，捕集液和含二氧化碳的待处理气体的温度不宜过高，本发明中采用于40~ 55°C进行二氧化碳的吸收，捕集液和待处理气体的优选温度为40~55°C。因此，在使含二氧 化碳的待处理气体与捕集液逆向接触之前，还可以对待处理气体进行降温处理。通过将待 处理气体的温度降低，使其对捕集液的热扰动更小，防止捕集液的大量蒸发和氧化，同时获 得相对较高的反应速率。
[0048] 针对上述二氧化碳的捕集方法，本发明还提供了相应的二氧化碳捕集系统用以实 施上述捕集方法。
[0049] 具体地，二氧化碳捕集系统包括吸收装置和解吸装置。其中，吸收装置包括吸收 塔、用于由吸收塔顶部向吸收塔输入捕集液的喷淋装置以及用于由吸收塔底部向吸收塔输 入含二氧化碳的待处理气体的气栗。
[0050]气栗通过管道与吸收塔的底部连接。喷淋装置设置于吸收塔的塔顶内。解吸装置 包括解吸塔和设置于解吸塔内的多层加热塔板，解吸塔通过设置有富液栗的管道与吸收塔 连接。
[0051]进一步地，捕集系统还包括冷凝装置和换热器，且冷凝装置通过管道与解吸塔的 气体出口连接，气栗通过换热器与吸收塔连接。
[0052]本发明中，二氧化碳的捕集过程中，吸收到的二氧化碳的吸收温度为优选为40~ 55°C，吸收压力的优选为0.1~0.5MPa。解吸塔的二氧化碳解吸温度优选为70~95°C，解吸 压力优选为0.1~〇.3MPa。
[0053] 实施例1
[0054] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分:2kg的2-氨基_ 2-甲基-1-丙醇、5.5kg的二乙醇胺，30kg的乙醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如 下:将2-氨基-2-甲基-1-丙醇和二乙醇胺加入到乙醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳 的解吸温度为83 °C。
[0055] 实施例2
[0056] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分:52.6kg的2-氨 基-2-甲基-1-丙醇、0.8kg的二乙醇胺，80kg的乙醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方 法如下:将2-氨基-2-甲基-1-丙醇和二乙醇胺加入到乙醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧 化碳的解吸温度为86 °C。
[0057] 实施例3
[0058] 一种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：12.8kg的2-哌 啶乙醇、1.3kg的哌嗪，33kg的甲醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如下:将2-哌啶 乙醇和二乙醇胺加入到甲醇中，充分搅拌制得捕集液，二氧化碳的解吸温度为70°C。
[0059] 实施例4
[0060] 一种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：17kg的2-哌啶 乙醇、lkg的二乙醇胺，32kg的甲醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如下:将2-哌啶 乙醇和二乙醇胺加入到甲醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温度为72°C。
[0061 ] 实施例5
[0062] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分:4kg的2-氨基_ 2-甲基-1-丙醇、3.2kg的2-哌啶乙醇、0.1kg的二乙醇胺、22kg的乙二醇。该非水溶剂二氧化 碳捕集液的制作方法如下：将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-哌啶乙醇以及二乙醇胺加入到乙 二醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温度为95°C。
[0063] 实施例6
[0064] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分:2kg的2-氨基_ 2-甲基-1 -丙醇、1.8kg的哌嗪、7.5kg的2-甲氨基乙醇、20kg的乙二醇、10kg的乙醇。该非水 溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如下：将2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪以及2-甲氨基乙醇 加入到乙二醇和乙醇的混合液中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温度为85°C。
[0065] 实施例7
[0066] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：1kg的哌啶、 0.8kg的哌嗪、4.2kg的2-甲氨基乙醇、21kg的乙二醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方 法如下：将哌啶、哌嗪以及2-甲氨基乙醇加入到乙二醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化 碳的解吸温度为94°C。
[0067] 实施例8
[0068] -种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：6kg的哌啶、 4.9kg的哌嗪、1.8kg的单乙醇胺、27kg的甲醇。该非水溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如 下:将哌啶、哌嗪以及单乙醇胺加入到甲醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温 度为74°C。
[0069] 实施例9
[0070] 一种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：12kg的哌啶、 14kg的单乙醇胺、70kg的甲醇、1.6kg的十八烷基咪唑啉季胺盐，0.4kg的焦亚硫酸钠。该非 水溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如下:将哌啶、单乙醇胺、十八烷基咪唑啉季胺盐以及焦 亚硫酸钠加入到甲醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温度为73°C。
[0071] 实施例10
[0072] 一种非水溶剂二氧化碳捕集液，包括按重量百分比计的以下组分：22kg的哌啶、 2kg的单乙醇胺、75kg的甲醇、0.5kg的十八烷基咪唑啉季胺盐，0.5kg的亚硫酸氢钠。该非水 溶剂二氧化碳捕集液的制作方法如下:将哌啶、单乙醇胺、十八烷基咪唑啉季胺盐以及焦亚 硫酸钠加入到甲醇中，充分搅拌制得捕集液，其二氧化碳的解吸温度为72°C。
[0073] 对比例1
[0074]以27kg水为溶剂溶解6kg的哌啶、2kg的哌嗪、lkg的单乙醇胺形成的水系捕集液， 其解吸温度为102 °C。
[0075] 实施例11
[0076] 一种二氧化碳捕集方法，包括以下步骤:首先，使40°C的含二氧化碳的体积含量为 20%的烟气与实施例3提供的非水溶剂二氧化碳捕集液在压强为O.IMPa的条件下接触，捕 集液吸收二氧化碳形成富集液。其次，在〇. IMPa条件下加热富集液至70°C，使二氧化碳从富 集液中解吸，形成贫液和解吸气，收集解吸气，完成对二氧化碳的捕集。
[0077] 实施例12
[0078] -种二氧化碳捕集方法，包括以下步骤:首先，将100 °C的二氧化碳体积含量为的 11 %的烟气冷却至50°C，然后再与实施例5提供的非水溶剂二氧化碳捕集液在0.2MPa的条 件下接触，捕集液吸收二氧化碳形成富集液。其次，在〇.〇6MPa条件下加热富集液至温度为 95°C，使二氧化碳从富集液中解吸，形成贫液和解吸气，收集解吸气。再次，将收集得到的解 吸气进行回流冷却至20°C、再收集气体，完成对二氧化碳的捕集。
[0079] 对照试验1
[0080]试验对象:温度为40°C、二氧化碳的体积含量10%的烟气。
[0081]试验方法:按照实施例11的方法对烟气中的二氧化碳进行捕集，分别采用实施例1 至实施例8所提供的非水溶剂二氧化碳捕集液以及第一对照捕集液、第二对照捕集液对烟 气进行二氧化碳捕集。
[0082]其中，第一对照捕集液由以下方法制作而成：将20kg的2-哌啶乙醇、20kg的哌嗪， 0.2kg的十二烷基咪唑啉季胺盐型缓蚀剂，0.2kg的硫代硫酸钠加入到49.6kg的去离子水 中，加热到30°C，充分搅拌，即得。第二对照捕集液由以下方法制作而成:依次取30kg的2-氨 基-2-甲基-1-丙醇、20kg的2-哌啶乙醇、5kg的二乙醇胺，0.5kg的十八烷基咪唑啉季胺盐型 缓蚀剂，〇 . 5kg的亚硫酸氢钠，加入到44.0kg去离子水中，加热到60 °C，充分搅拌45min，即 得。
[0083]不同捕集液对烟气中二氧化碳的捕集效果如表1所示。
[0084]表1捕集液对二氧化碳的捕集效果
[0085]
[0086] 由上表可知，本发明提供的二氧化碳捕集剂的相比于水系的非水溶剂二氧化碳捕 集液，具有相对更低的解吸温度，并且平衡解吸量也更高。
[0087] 实施例13
[0088] 参阅图1，本实施例提供了一种二氧化碳捕集系统100,包括废气回收罐109、吸收 装置201和解吸装置202。
[0089]其中，吸收装置201包括吸收塔102、用于由吸收塔102顶部向吸收塔102输入捕集 液的喷淋装置103以及用于由吸收塔102底部向吸收塔102输入含二氧化碳的待处理气体的 气栗108。
[0090] 气栗108通过管道与吸收塔102的底部连接。喷淋装置103设置于吸收塔102的塔顶 内，喷淋装置103包括相互连接的输液管和喷淋管，输液管和喷淋管连通形成输液通道，并 与外界捕集液供料管道的管腔连通。废气回收罐109与吸收塔102的废气输出口连接。解吸 装置202包括解吸塔105和设置于解吸塔105内的多层加热塔板106,解吸塔105通过设置有 富液栗104的管道与吸收塔102连接。
[0091] 上述二氧化碳捕集系统100可采取如下方法进行二氧化碳的捕集，其中，捕集液流 向111和待处理气体流向112请参阅图1。
[0092] 将非水溶剂二氧化碳捕集液通过喷淋装置103由吸收塔102的塔顶进行喷淋，同时 将含有二氧化碳的待处理气体通过气栗108由吸收塔102的塔底注入。捕集液由吸收塔102 的塔顶向塔底运动，相应地，待处理气体由吸收塔102的塔底向塔顶运动。
[0093]捕集液和待处理气体在吸收塔102作相向运动，通过相互接触，进而传质和反应， 捕集液吸收待处理气体中的二氧化碳形成富集液，并且通过吸收塔102的塔底输出。经过脱 出二氧化碳的待处理的气体经由吸收塔102的塔顶输出并进入废气回收罐109内存储。
[0094] 富集液在富液栗104的作用下通过管道输入到解吸塔105内与加热塔板106接触， 加热塔板106对富集液产生加热作用，从而使得富集液中的二氧化碳和胺形成的中间产物 受热分解，二氧化碳解吸形成贫液和解吸气体，解吸气体由解吸塔105的塔顶输出，贫液留 存于解吸塔105内，或者通过塔底排出进行存储或者二次利用。
[0095] 由于含二氧化碳的待处理气体的性质的不同，其温度会有不同差异，当其温度过 高或者过低时，会降低捕集液对二氧化碳的吸收率。因此，对待处理气体的温度进行控制， 有利于提高捕集液对二氧化碳的吸收。为了对待处理的气体进行降温，二氧化碳捕集系统 100还包括换热器101，气栗108通过换热器101与吸收塔102连接。当对二氧化碳进行捕集 时，首先将待处理气体经过换热器101调控温度，当温度达到要求时，再注入到吸收塔102 内。
[0096] 进一步地，由于二氧化碳的解吸过程涉及到加热操作，因此，富液经过二氧化碳解 吸后形成的气体中会混杂捕集液中的有机溶剂，有机溶剂随解吸出来的二氧化碳排出，从 而造成捕集液的损失。为了对捕集液进行回收利用，同时利用回收纯度更高的二氧化碳。优 选对解吸过程中产生的气体进行冷凝操作。例如，由解吸塔105输出的气体通过冷凝器进行 冷却，通过冷却使气体中的有机溶剂冷凝为液体与气态二氧化碳分离。本实施例中，二氧化 碳捕集系统100设置有冷凝装置107,并且冷凝装置107通过管道与解吸塔105的气体出口连 接。
[0097] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种非水溶剂二氧化碳捕集液，其特征在于，包括按重量百分比计的以下组分： 有机溶剂60~80 % ;复合有机胺20~40 % ; 所述有机溶剂包括低级醇和/或乙二醇； 所述复合有机胺包括位阻胺和活性胺，所述活性胺与所述位阻胺的重量比为〇. 4~70: 1; 所述位阻胺含有伯氨基或至少一个仲胺基，所述至少一个仲胺基与仲碳原子或叔碳原 子连接，所述伯氨基直接与叔碳原子连接； 所述活性胺包括伯胺或仲胺。2. 根据权利要求1所述非水溶剂二氧化碳捕集液，其特征在于，所述位阻胺包括哌啶、 哌嗪、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、3-氨基-3-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-哌啶甲 醇以及2-哌啶乙醇中的一种或多种。3. 根据权利要求1或2所述非水溶剂二氧化碳捕集液，其特征在于，所述活性胺包括丝 氨酸、哌嗪、丝氨酸盐、单乙醇胺、2-甲氨基乙醇、N-甲基一乙醇胺、2-甲氨基哌嗪以及二乙 醇胺中的任一种或多种。4. 根据权利要求1所述非水溶剂二氧化碳捕集液，其特征在于，所述非水溶剂二氧化碳 捕集液还包括缓蚀剂和抗氧化剂，所述抗氧化剂包括亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或 硫代硫酸钠，所述缓蚀剂包括烷基咪唑啉季铵盐，各组分的重量百分比含量如下： 所述有机溶剂70~75 %、所述复合有机胺22~28 %、所述缓蚀剂0.05~5 %、所述抗氧 化剂0.05~5 %。5. 根据权利要求1所述非水溶剂二氧化碳捕集液，其特征在于，所述低级醇选自甲醇、 乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、正己醇中的一种或多种，所述有机溶剂由两 种溶剂组成时，两种溶剂的质量比为1/10~10/1。6. -种二氧化碳捕集方法，其特征在于，包括以下步骤： 使含二氧化碳的待处理气体与权利要求1至5之一所述的非水溶剂二氧化碳捕集液接 触，所述捕集液吸收二氧化碳形成富集液； 加热所述富集液使二氧化碳从所述富集液中解吸，形成贫液和解吸气，收集所述解吸 气。7. 根据权利要求6所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述收集所述解吸气之后， 还包括:对所述解吸气进行冷凝； 使含二氧化碳的待处理气体与所述捕集液逆向接触之前，还包括:对所述待处理气体 进行降温处理。8. 根据权利要求7所述的二氧化碳捕集方法，其特征在于，所述加热所述富集液使二氧 化碳从所述富集液中解吸时，所述富集液的温度为70~95°C，压力在0.1 MPa以下。9. 一种用于实施权利要求6所述的二氧化碳捕集方法的捕集系统，其特征在于，包括吸 收装置和解吸装置，所述吸收装置包括吸收塔、用于向所述吸收塔输入捕集液的喷淋装置 以及用于向所述吸收塔输入含二氧化碳的待处理气体的气栗，所述气栗通过管道与所述吸 收塔连接，所述喷淋装置设置于所述吸收塔内，所述解吸装置包括解吸塔和设置于所述解 吸塔内的多层加热塔板器，所述解吸塔通过设置有富液栗的管道与所述吸收塔连接。10. 根据权利要求9所述的捕集系统，其特征在于，所述捕集系统还包括冷凝装置和换 热器，所述冷凝装置通过管道与解吸塔的气体出口连接，所述气栗通过所述换热器与所述 吸收塔连接。
【文档编号】B01D53/18GK105854529SQ201610405254
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】宋业恒, 张瑞波, 王龙延, 杨玉敏, 时东兴, 李克文, 王建
【申请人】中石化炼化工程（集团）股份有限公司