一种甘氨酸盐二氧化碳吸收剂的制作方法

文档序号:23057041发布日期:2020-11-25 17:36阅读:97来源:国知局

本发明属于气体分离技术领域,具体地说,是一种甘氨酸盐二氧化碳吸收剂,通过促进剂的作用提高其在高浓度时的吸收能力,同时具有较好的环境友好性和热稳定性。



背景技术:

目前,工业上对于燃烧后捕集烟气co2的技术,以湿法为主。湿法工艺技术的核心在于吸收剂的选择。经历几十年的发展,以一乙醇胺为主等有机醇胺溶剂始终占有主导地位。但作为有机胺所固有的饱和蒸气压的存在,使其在连续工艺中随净化气的排放而大量挥发损耗,尽管在工艺上采用了多级水洗等措施,但损耗量仍旧不可避免。甚至这一方面的溶剂损耗量要超了其热氧降解而导致的消耗。

面临有机胺这一共性的问题,氨基酸盐吸收剂由于其盐溶液的特性而无饱和蒸气压,且具有较强的热氧稳定性、环境友好、成本低廉以及无挥发损耗等特点,能较好的解决连续工艺挥发损耗大的问题。基于本发明相关基础试验表明,氨基酸盐吸收剂在一定摩尔浓度范围内对二氧化碳的吸收速率和容量明显超过了mea水溶液。但由于其再生能力较差,其吸收再生差值即总体吸收能力明显不如mea。所以,解决氨基酸盐类溶液吸收剂的吸收能力低的问题尤为重要。

通过调研以及前期的研究发现,氨基酸与氢氧化钾碱反应得到的氨基酸钾盐的溶解度相对较大,其吸收co2后也相对不易析出晶体。但尽管如此,大部分的氨基酸钾盐仍旧存在溶解度较低且易析出晶体的情况(以丙氨酸钾等为例,浓度为3.0mol/l时,吸收一定量co2后存在析出晶体的现象)。

在众多氨基酸中,甘氨酸(氨基乙酸)分子量小、成本低廉、溶解性极好且在较高浓度时吸收co2后仍旧不会析出晶体。通过一定试验研究后发现,在一定范围内,与低浓度相比,高浓度甘氨酸钾溶液对co2的单位体积吸收容量有所增大,但在同样的再生条件下,再生却表现的非常困难。整体而言,高浓度甘氨酸钾溶液的吸收能力(吸收能力—对co2的吸收与再生容量差值)并没有提高,反而略有降低。如果能够改善高浓度甘氨酸钾溶液对co2再生困难的问题或者提高吸收剂的吸收容量,那么其整体的吸收能力的提高必然降低其捕集每吨二氧化碳的能耗。



技术实现要素:

本发明目的在于,提出一种甘氨酸盐二氧化碳吸收剂。

本发明通过提高其使用浓度进而提高单位吸收剂体积对二氧化碳的吸收量,另外添加促进剂进而整体提高吸收能力。解决传统有机胺吸收剂运行挥发损耗大等问题,此外本吸收剂成本较低,适合含有co2的各种气源。

本发明解决的技术问题所采用的方案是:吸收溶液组成包括甘氨酸盐、促进剂、水等。

本发明所述甘氨酸盐为甘氨酸与强碱反应得到相应的甘氨酸盐。

其中强碱可由一种或多种碱组成,该组分的主要作用为使甘氨酸形成稳定盐,且具有较好的溶解度,吸收co2后不易析出晶体。

典型适合的碱为无机碱,如氢氧化钠、氢氧化钾等。

本发明甘氨酸盐的浓度为1mol/l-6mol/l,更优的浓度范围是3mol/l-5mol/l,其运行过程中随净化气带离系统的损耗极小。

所述促进剂在此体系中能够进一步的提高吸收剂的吸收容量,且不降低其再生能力,故而整体吸收能力显著增加。适合的促进剂例如聚乙二醇、甲酰基吗啉、烷基磷酸酯盐等一种或以上,质量含量0.1%-10%。

本发明提供的甘氨酸盐水溶液,相比目前捕集混合气体中二氧化碳的有机胺溶液,具有以下优点:

(1)甘氨酸盐溶液溶解度大,吸收co2后不易析出晶体;

(2)高浓度的甘氨酸盐,通过促进剂的作用可进一步提高吸收容量,进而提高整体吸收能力;

(4)甘氨酸盐溶液环境友好、挥发损耗少;

(4)具备一定的抗氧化能力。

本发明甘氨酸盐水溶液用于各种气源的co2捕集,用于湿法捕集二氧化碳。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置3mol/l的一乙醇胺水溶液共500ml,其余为去离子水;

(2)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例2

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置5mol/l的一乙醇胺水溶液共500ml,其余为去离子水;

(2)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例3

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置3mol/l的甘氨钾水溶液(甘氨酸及氢氧化钾各3mol/l,反应后所得)共500ml,其余为去离子水;

(2)配制对比溶液,质量组成如下:在上述(1)基础上,添加促进剂烷基磷酸酯盐10g;

(3)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例4

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置4mol/l的甘氨钾水溶液(甘氨酸及氢氧化钾各4mol/l,反应后所得)共500ml,其余为去离子水;

(2)配制对比溶液,质量组成如下:在上述(1)基础上,添加促进剂烷基磷酸酯盐10g;

(3)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例5

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置5mol/l的甘氨钾水溶液(甘氨酸及氢氧化钾各5mol/l,反应后所得)共500ml,其余为去离子水;

(2)配制对比溶液,质量组成如下:在上述(1)基础上,添加促进剂烷基磷酸酯盐10g;

(3)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例6

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置5mol/l的甘氨钾水溶液(甘氨酸及氢氧化钾各5mol/l,反应后所得)共500ml,其余为去离子水;

(2)配制对比溶液,质量组成如下:在上述(1)基础上,添加促进剂烷基磷酸酯盐30g;

(3)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

结果见后表。

实施例7

本实施例的方法具有以下步骤:

(1)配置5mol/l的甘氨钾水溶液(甘氨酸及氢氧化钾各5mol/l,反应后所得)共500ml,其余为去离子水;

(2)配制对比溶液,质量组成如下:在上述(1)基础上,添加促进剂聚乙二醇30g;

(3)分别测定溶液吸收以及再生的二氧化碳含量,差值即为吸收能力。

实验结果见下表

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