一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂

本发明属于节能环保的，涉及了一种碳捕集的技术，具体的，是涉及了一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂。

背景技术：

1、经济的飞速发展也带来了严峻的环境问题，化石能源的使用导致二氧化碳的大量排放，温室效应日益严重，长期以来为人类的生存带来了威胁。针对化石能源燃烧产生的二氧化碳问题，电力行业是主要排放源，因此需要着重减少电厂的烟气排放问题。

2、燃煤电厂减少二氧化碳排放的技术主要分为以下三种：燃烧前捕集、燃烧中捕集、燃烧后捕集。根据排放源的条件，每种技术都有各自的优缺点，考虑到燃煤烟气流量大，二氧化碳浓度低，化学吸收法具有二氧化碳捕集效率高，回收纯度高工艺成熟等优点，是现阶段最具有大规模应用潜力的技术。传统的化学吸收剂30％乙醇胺(mea)是目前最成熟的工艺，但是此吸收剂存在吸收容量小、腐蚀性高等缺点，再生能耗高会造成工艺投资成本高，这也限制了化学吸收法的大规模使用。

3、而目前所研究的两相吸收剂也存在吸收后再生困难、吸收粘度高等问题。中国专利(专利号：cn 103826723 a)发明了两相吸收剂dipae/mapd、dipae/dab、deea/dmpda等，吸收后可以形成液液两相，只需要将富相的溶液送至再生塔进行解吸再生，但是该专利也存在胺腐蚀性高和挥发性高等问题，且成本较高，不容易在工业中运用。文献《羟乙基乙二胺/二甲基亚砜溶液高效捕集二氧化碳的性能及机理》(梁怀勇，周小斌，姚靖等.环境化学，2021，40(6):1895-1902.)公开了一种两相吸收剂，其以羟乙基乙二胺(aeea)为吸收剂，二甲基亚砜(dmso)为分相剂，用有机溶剂替代水可以降低比热和蒸发焓，在降低能耗方面具有很大的优势，但是其缺点是该吸收剂的粘度较高，容易产生盐析反应结晶。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种用于捕集二氧化碳的液液两相吸收剂，具有高吸收容量，并且粘度较低，用非水溶剂替代胺可以降低对仪器的腐蚀，在再生方面具有低比热的优势。

2、技术方案：本发明所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂，包括1，3-丙二胺、水、非水溶剂；

3、其中，所述1，3-丙二胺的作用是吸收二氧化碳，所述非水溶剂为分相剂；

4、两相吸收剂吸收二氧化碳后分为贫相和富相，二氧化碳集中在富相。

5、进一步的，所述非水溶剂选自(nmp)、正丁醇(butanol)、环丁砜(tms)、n，n-二甲基甲酰胺(dmf)、二乙二醇二甲醚(diglyme)、正戊醇(pentanol)、正丙醇(n-propanol)的一种。

6、进一步的，按照质量分数计：1，3-丙二胺：水：非水溶剂的比分别为30％、30％-40％、30％-40％。

7、进一步的，一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，使用所述两相吸收剂吸收二氧化碳，其具体步骤如下：

8、(1)：将1，3-丙二胺、水、非水溶剂按照质量比30％、30-40％、30-40％进行混合，在室温下搅拌均匀，得到dap/水/非水溶剂两相吸收剂；

9、(2)：将所得的两相吸收剂在恒温水浴锅中吸收混合气体；

10、(3)：混合气体中的co2先被非水溶剂吸收到溶液中再与伯胺dap反应得到吸收液；其中非水溶剂不参与反应，作为分相剂加速co2分子与dap接触反应并分相；伯胺dap与co2反应后生成dap-氨基甲酸酯、去质子化dap和非水溶剂；

11、非水溶剂一直未参与反应，故可以一直存在；

12、(4)：用分液漏斗将吸收后的液体进行分相，得到上相与下相，分别进行体积、质量与粘度测量进行对比。

13、进一步的，在步骤(1)中，所述室温的温度在20-30℃。

14、进一步的，在步骤(2)中，所述混合气体由88％n2和12％co2组成，其总气量为300ml/min，吸收时间为120min。

15、有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明中的两相吸收剂吸收二氧化碳后可以自动分相，二氧化碳富集相在下相，贫相在上相，只需要将富相送至再生塔再生，贫相可以通过换热器后重新进入吸收塔进行混合形成新的两相吸收剂；2、本发明中的两相吸收剂吸收二氧化碳后分相时间在10min以内，并且分相后富相的负荷在2.5mol/kg以上，贫相负荷低于0.2mol/kg，几乎不吸收二氧化碳，可以循环利用。分相比通过比例调节可以进一步降低；3、本发明中使用非水溶剂作为分相剂，同水相比，非水溶剂具有较低的比热和蒸发焓，在再生过程中可以降低能源的消耗；4、本发明中的两相吸收剂吸收速率高，吸收负荷高，可以改善传统吸收工艺吸收速率慢，水蒸发潜热高再生能耗高的问题。

技术特征：

1.一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂，其特征在于，其化学成分如下：1，3-丙二胺，非水溶剂及h2o。

2.根据权利要求1所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂，其特征在于，所述非水溶剂为分相剂。

3.根据权利要求1所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂，其特征在于，所述非水溶剂选自nmp、正丁醇、环丁砜、n，n-二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚、正戊醇或正丙醇的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂，其特征在于，所述1，3-丙二胺，非水溶剂及h2o的质量比是：20％-30％∶30％-40％∶30％-40％。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，其操作步骤如下：

6.根据权利要求5所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述室温的温度在20-30℃。

7.根据权利要求5所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述恒温水浴锅恒温在40℃，气体为500ml/min的纯二氧化碳，吸收30min后得到分相的吸收剂。

8.根据权利要求7所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，所述的分相具体是：吸收完的两相吸收剂经过静置冷却后利用分相器进行分相，下层是反应生成的dap氨基甲酸酯、碳酸盐和去质子化dap，称为富相；上相是非水溶剂与水的混合液体，称为贫相。

9.根据权利要求5所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的混合气体是由88％n2和12％co2组成，其总气量为300ml/min，吸收时间为120min。

10.根据权利要求9所述的一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂的应用方法，其特征在于，吸收120min混合气体后经过分相得到富相溶液，在磁力搅拌油浴锅中进行解吸实验，磁力搅拌油浴锅恒温在90℃，将三颈烧瓶放入油浴锅中升温，并且开启磁力搅拌器，在气体吹扫下，出口气体通过冷凝管冷水冷凝，水洗瓶吸收挥发的胺，干燥管干燥挥发的水蒸气后进入红外分析仪测得出口的co2浓度。

技术总结
本发明公开了一种用于捕集二氧化碳的液液吸收剂；其化学成分包括1，3‑丙二胺、非水溶剂及水；其操作步骤：将1，3‑丙二胺(DAP)，非水溶剂及H<subgt;2</subgt;O混合搅拌，制得DAP/H<subgt;2</subgt;O/非水溶剂两相吸收剂；将两相吸收剂在恒温水浴锅中吸收混合气体；CO<subgt;2</subgt;先被非水溶剂吸收到溶液中，再与伯胺反应，生成DAP‑氨基甲酸酯、去质子化DAP和非水溶剂；用分液漏斗将吸收后的液体进行分相，得到上相与下相，最后进行体积、质量与粘度测量进行对比。本发明中非水溶剂的加入，可自发形成液液分相，同时降低了溶液吸收后的粘度；在再生方面具有很大的节能优势；另外，本发明中的两相吸收剂吸收速率高，吸收负荷高，可以改善传统吸收工艺吸收速率慢，水蒸发潜热高再生能耗高的问题。

技术研发人员：杨林军,古李娜,金理健,杨杭琪
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15