的双相吸收体系的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气体分离技术领域，具体涉及到一种脱出烟气中C02的双相吸收体系。
【背景技术】
[0002] 作为降低燃煤电厂碳排放量的重要手段之一，C02的捕集和封存（carbonand sequestration，CCS)在近年越来越受到国际社会的广泛关注。目前的0)2捕集技术主要有 化学溶剂吸收法、物理吸收法、膜分离法、富氧燃烧法等。在诸多的方法中，传统的以乙醇胺 (MEA)等有机胺为吸收剂的化学溶剂吸收法以其无需改造原有电厂结构、初投资小、技术较 为成熟等优点，受到研究者的青睐。
[0003] 但醇胺法脱碳的主要问题在于循环过程中0)2吸收效率不高；吸收剂吸收能力由 于氧化、热降解等原因而降低；吸收液中降解产物造成系统腐烛；传统的富液热再生能耗 大；初投资和运行成本高等，从而影响了该技术推广应用。针对以上一系列问题，许多研究 人员提出了各种高效混合吸收剂或新型吸收刻，如DOW公司开发的专利产品AP-814吸收 剂，以及关西电力公司和三菱重工联合开发的空间位阻胺类吸收剂专利产品KS-1、KS-2和 KS-3系列吸收刻，其较常规的乙醇胺（MEA)吸收剂吸收性能、防腐特性及再生特性等各方 面都有一定的改善。此外，由于离子液体的低腐蚀性、易于产物分离、循环使用性高等特点， 在C02回收利用方面受到了国内外研究者的重视。研究表明，功能型离子液体吸收C0 2的机 理与有机胺溶液的化学吸收模式相似。但目前离子液体固有的缺点包括高粘度、在有水的 情况下会产生毒性、高成本等，阻碍离子液体的进一步应用。氨基酸盐吸收C02也逐渐引起 人们的关注，相比常用的醇胺，其具有挥发性小，表面张力大，抗氧化能力强等优点，特别适 合应用于C0J莫吸收工艺。但由于其再生相当困难，仍需要进一步深入研究。
[0004]目前最新提出的新一代两相吸收剂可望大幅度降低捕集系统能耗。所谓两相吸收 剂是指在吸收〇) 2后吸收剂分为上下两个C02负载量相差较大的液相几乎所有的C02集中在 下层。在经过分离后将下层送往解吸塔，上层直接返回吸收塔，与传统的化学吸收法相比， 相同的〇) 2脱出量下，该工艺可以减少进入解吸塔的液量，从而降低解吸能耗。
[0005] 目前对双相吸收剂的研究主要可以分为以下两个方面：一种是将醇胺水溶液中水 替换为其他溶剂，使产物溶解度下降而产生相分离。另一种是将醇胺水溶液中醇胺替换为 带有氧基的光敏感、热敏感、pH敏感的物质，通过改变光、热、pH等条件，使之产生相分离。 这种吸收剂的吸收量和吸收速率相对于传统醇胺水溶液较小，但是这为研究一种新的节能 二氧化碳吸收剂指出方向。
[0006] 2014年3月26日公布的中国专利CN103657382A公开了一种从气体混合物中双相 吸收脱除C02的方法。采用烯胺有机溶液作为吸收剂，烯胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四 乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺中的一种或多种；所述的有机溶剂为(^~(^。的醇类、四 氢呋喃、DMF、DMAC中的一种或多种。将混合物中的C02通过与本吸收剂接触后产生沉淀除 去，分离得到沉淀后再生解吸，再将解吸后的液体循环到吸收过程，再生温度低，能耗下降。
[0007] 浙江大学郑书东2014年的硕士学位论文"沼气中二氧化碳双相吸收分离的研 究"中进行了双相吸收分离C02的研究。以双搅拌釜为反应吸收装置，釆用浓度为0. 1~ 0. 3kmolm3TETA乙醇溶液作为0)2的吸收剂，通过对单一溶液和混合溶液吸收CO2的反应 速率的测定，考察吸收量，吸收负荷随时间的变化关系。着重研究二氧化碳的两相中的分 配，发现吸收的二氧化碳主要贮存在固体产物中，比较TETA乙醇溶液与其它胺的水溶液的 吸收速率与吸收量，发现TETA乙醇溶液的表现远优于其它胺的水溶液。测试固体产物的分 解温度，发现其在90°C开始分解，低于传统醇胺水溶液的再生温度，以磁力搅拌恒温加热器 作为再生装置，对TETA乙醇溶液吸收产物再生性能进行考察，表明其在90°C下30min即再 生完全，再生效率达到96. 5 %，通过连续循环吸收再生实验，依然保持82. 6 %的吸收负荷。 研究结果表明：与常见的混合胺溶液相比，TETA乙醇溶液是一种吸收性能和再生性能较为 优秀的〇)2吸收液。
[0008] 徐志成等人发表在2013年4月《燃料科学与技术》上的"MAPA、DEEA、BDA及BDA/ DEEA混合物吸收C02的实验研究"中采用快速筛选实验台测定了不同浓度的MAPA、DEEA、BDA 以及BDA与DEEA组成的混合溶液的吸收解吸性能，并将其与传统的质量分数为30%MEA进 行了对比，分析了循环吸收容量和循环负载量对解吸能耗的影响。结果显示，在2mol/L和 4mol/L的浓度下，同浓度的BDA比MAPA有更大的循环吸收容量、循环负载量和循环效率。 2mol/LBDA与4mol/LDEEA组成的混合溶液自吸收后会发生分层，其循环吸收容量、循环负 载量和循环效率分别比5mol/LMEA高46. 8%，48. 2%和10. 9%。
【发明内容】
[0009] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明目的是提供一种脱出烟气中C02的双相吸收 体系，其吸收能力强、吸收速率快、再生温度低、再生能耗低。
[0010] 在本发明的一方面，本发明提供一种脱出烟气中(：02的双相吸收体系，其由醇胺 类吸收剂、胺类吸收剂、活化剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；所述醇胺类吸收剂选自乙醇 胺、二乙醇胺、戊二醇胺、二乙基乙醇胺、2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、3-氨基-1-丙 醇、4-氨基-1-丁醇、1，3-二氨基丙烷、吗啉以及叔丁胺基乙氧基乙醇中的一种或几种；所 述胺类吸收剂选自乙胺、丙胺、二仲丁胺、二苯胺、3-甲氨基丙胺、1，4- 丁二胺、N，N-二甲基 丁胺、N-甲基环己胺以及N，N-二异丙基乙胺中的一种或几种；所述活化剂选自哌啶、2-甲 基哌啶、4-异丙基哌啶、苯乙哌啶、氨乙基哌嗪、轻乙基哌嗪、五乙稀六胺以及六乙稀七胺中 的一种或几种；所述降耗剂选自庚二酸、壬二酸、癸二酸、柠檬酸以及N-甲基吡咯烷酮中的 一种或几种；所述有机溶剂选自二乙二醇、乙二醇、丙二醇、正丁醇、二甘醇单丁基醚、2-哌 啶甲醇、2-哌啶乙醇以及己二酸二异丁酯中的一种或几种。
[0011] 本发明的有益效果如下：
[0012] 本发明的脱出烟气中C02的双相吸收体系具有的优点是吸收能力强、吸收速率快、 能耗低、捕集率高，在工业塔器内气液有限的停留接触时间内有效实现〇) 2的吸收；再生温 度低、再生能耗低，再生温度小于等于l〇2°C，再生能耗较常规溶剂降低明显。
【附图说明】
[0013] 图1为1000Nm3/d0)2捕集连续测试实验装置，其中，附图标记说明如下：
[0014] 1-烟气进口；2-吸收器；3-富液栗；4-贫富液换热器；5-相分离器；6-再生相栗； 7-再生器；8-贫液栗；9-水冷器；10-洗涤器；11-尾气出口；12-循环相栗；13-水冷器； 14-气液分离器；15-C02出口；16-洗涤水进口；17-洗涤水出口；18-再沸器；19-热流进； 20-热流出。
【具体实施方式】
[0015] 下面详细说明根据本发明的脱出烟气中C02的双相吸收体系。
[0016] 首先根据本发明的脱出烟气中0)2的双相吸收体系，其由醇胺类吸收剂、胺类吸收 剂、活化剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；所述醇胺类吸收剂选自乙醇胺、二乙醇胺、戊二 醇胺、二乙基乙醇胺、2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1- 丁醇、 1，3-二氨基丙烷、吗啉以及叔丁胺基乙氧基乙醇中的一种或几种；所述胺类吸收剂选自乙 胺、丙胺、二仲丁胺、二苯胺、3-甲氨基丙胺、1，4-丁二胺、N，N-二甲基丁胺、N-甲基环己胺 以及N，N-二异丙基乙胺中的一种或几种；所述活化剂选自哌啶、2-甲基哌啶、4-异丙基哌 啶、苯乙哌啶、氨乙基哌嗪、羟乙基哌嗪、五乙烯六胺以及六乙烯七胺中的一种或几种；所述 降耗剂选自庚二酸、壬二酸、癸二酸、柠檬酸以及N-甲基吡络烷酮中的一种或几种；所述有 机溶剂选自二乙二醇、乙二醇、丙二醇、正丁醇、二甘醇单丁基醚、2-哌啶甲醇、2-哌啶乙醇 以及己二酸二异丁酯中的一种或几种。
[0017] 在根据本发明所述的脱出烟气中C02的双相吸收体系中，醇胺类吸收剂起到加快 反应速率的作用。胺类吸收剂起到增大吸收容量的作用。活化剂起到"催化"作用，其与 C02生成的中间体易于与醇胺类吸收剂、胺类吸收剂反应，可有效提升双相吸收体系的吸收 速率。降耗剂由一系列具有高沸点、低挥发性的有机溶剂组成，可提升双相吸收体系整体沸 点，并在解吸时减少水份蒸发用，从而有效降低再生能耗。
[0018] 在根据本发明所述的脱出烟气中C02的双相吸收体系中，醇胺类吸收剂、胺类吸 收剂、活化剂、降耗剂、水、有机溶剂的质量比可为（10%~15% ) : (6%~10% ) : (2%~ 5% ) : (1%~3% ) : (40%~54% ) : (27%~39% )。
[0019] 在根据本发明所述的脱出烟气中C02的双相吸收体系中，所述烟气可为燃煤电厂、 燃气电厂、钢铁厂、水泥厂、窑炉厂或炼厂烟气。
[0020] 在根据本发明所述的脱出烟气中C02的双相吸收体系中，所述烟气中(：02的体积分 数可为5%~25%。
[0021] 在根据本发明所述的脱出烟气中C02的双相吸收体系中，所述烟气中(：02的分压力 可为 0·IMPa~0· 2MPa。
[0022] 接下来说明根据本发明的脱出烟气中C02的双相吸收体系的实施例，均在 1000Nm3/dC02捕集连续测试实验装置上完成。
[0023] 实施例1
[0024] 配制300L复合吸收剂，其中，各组分组成以及含量如下：醇胺类吸收剂组分二乙 基