一种用于捕集CO₂的溶剂及其制备方法

一种用于捕集CO₂的溶剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了属于环保、碳减排技术领域的一种用于捕集CO2的溶剂及其制备方法。所述溶剂的分子量为190?370，粘度为0.9?6mPa.s，密度为0.9?1.2g/cm3。以酯类化合物和脂肪二醇类化合物为原料，在温度为50?300℃、压力为10kPa?1000kPa以及催化剂的催化下，反应10s?10h，获得所述的用于捕集CO2的溶剂。获得的溶剂对CO2的吸收容量大，CO2在其中的溶解度达到50?100gCO2/g溶剂；且该溶剂的合成方法简单易行，在环保、碳减排技术领域具有广泛的应用前景。
【专利说明】
一种用于捕集CO2的溶剂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于环保、碳减排技术领域，具体涉及一种用于捕集CO2的溶剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于CO2排放过多引起的全球气候温室效应引起了世界的广泛关注，碳减排刻不容缓。0)2的捕集、封存以及再利用技术(CCS/CCUS)被认为是最快捷有效的碳减排途径。目前CO2的捕集分离方法有燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧等，其中燃烧前捕集以气体中CO2含量高、捕集能耗低而具有较大的优势。随着整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)的进展，IGCC和燃烧前CO2捕集技术相结合，有望实现CO2近零排放，被认为是未来清洁发电的重要模式，因此燃烧前捕集技术开发越来越受到关注。
[0003]燃烧前捕集方法中的吸收法具有较好的选择性，大量用于炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程，相对比较成熟，有大量经验可以借鉴。吸收法通常采用物理吸收剂进行吸收，如甲醇(低温甲醇吸收生产二氧化碳的技术，CN101863471A)、聚乙二醇二甲醚(一种聚乙二醇二甲醚脱硫脱碳合一吸收工艺，CN101492616)、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等。相应的工艺有低温甲醇法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol/DEPG/NHD)、碳酸丙烯酯工艺$101^/?0、1甲基吡咯烷酮工艺(？1^801/匪？)等。
[0004]但是上述溶剂仍存在一定的不足，如甲醇运行温度很低(_40°C?-60°C)，设备投资和能耗较高；聚乙二醇二甲醚损耗较大，腐蚀问题也较为突出；碳酸丙烯酯吸收容量小，溶剂循环量大，运行成本高;N-甲基吡咯烷酮价格相对较高等。
[0005]针对上述情况，专利CN101254388中采用绿色吸收剂碳酸二甲酯(DMC)作为吸收剂，并开发了相应流程，有望取代甲醇、聚乙二醇二甲醚等现有工业传统吸收剂。尽管与传统吸收剂相比，DMC吸收捕集工艺的能耗可降低10-20%以上，但是仍然暴露了一些弱点；如DMC的沸点较低、容易挥发，DMC循环量较大，解吸能耗依然较高等。为了进一步降低CO2的捕集能耗，需要进一步开发挥发性小、吸收容量大的吸收剂。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供一种用于捕集CO2的溶剂及其制备方法，采取的技术方案如下:
[0007]—种用于捕集CO2的溶剂，所述溶剂的分子量为190-370，粘度为0.9_6mPa.s，密度为0.9-1.2g/Cm30
[0008]CO2在所述溶剂中的溶解度为50_100gC02/g溶剂。
[0009]所述用于捕集CO2的溶剂的制备方法，以酯类化合物和脂肪二醇类化合物为原料，在温度为50-300 °C、压力为1kPa-1OOOkPa以及催化剂的催化下，反应10s-10h，获得所述的用于捕集CO2的溶剂。
[0010]所述的酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯中的一种或一种以上;所述的脂肪二醇类化合物为乙二醇和丁二醇中的一种或两种。
[0011 ]所述酯类化合物和脂肪二醇类化合物的摩尔比为:(1-2):1;酯类化合物中的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯以任意配比加入;脂肪二醇类化合物中的乙二醇和丁二醇以任意配比加入。
[0012]所述的催化剂为钠的碳酸盐、钠的氧化物、钠的醇化物、钠的氢氧化物、钾的碳酸盐、钾的氧化物、钾的醇化物、钾的氢氧化物、铝的碳酸盐、铝的氧化物、铝的醇化物、铝的氢氧化物、锌的氧化物、含钛化合物、金属螯合物、有机锡化合物中的一种或一种以上;或叔胺盐、季胺盐、吡啶盐中的一种或一种以上。
[0013]所述催化剂的用量为酯类化合物重量的0.001-0.2%。
[0014]本发明的有益效果为:本发明所述用于捕集CO2的溶剂，由酯类化合物和脂肪二醇类化合物可控低聚合成，获得的溶剂对C O 2的吸收容量大，C O 2在其中的溶解度达到5 O -100gC02/g溶剂;且该溶剂的合成方法简单易行，在环保、碳减排技术领域具有广泛的应用前景。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不限于此。实施例1
[0016]取碳酸二甲酯108g、碳酸二乙酯94g，然后加入43g乙二醇、27g 丁二醇，再加入0.2g二氧化钛(T12)，在120kPa、110 °C下搅拌反应3h，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0017]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为266，粘度为5.33mPa.S，密度为1.12g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度为55.6gC02/g溶剂。
[0018]实施例2
[0019]取碳酸甲乙酯868、碳酸丙烯酯1228，然后加入4(^乙二醇、328丁二醇，再加入0.18三氧化二铝(Al2O3)和0.2g氧化锌(ZnO)，在1101^&、130°(:下搅拌反应311，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0020]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为289，粘度为6.24mPa.S，密度为1.18g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度为64.3gC02/g溶剂。
[0021]实施例3
[0022]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二甲酯144g，然后加入45g乙二醇、35g 丁二醇，再加入
0.1g四丁基溴化铵(C16H36BrN)和0.1g十六烷基三甲基溴化铵季铵盐(C19H42BrN)，在125kPa、155°C下搅拌反应3h，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0023]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为308，粘度为6.24mPa.S，密度为1.18g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收C02，C02在其中的溶解度为71.3gC02/g溶剂。
[0024]实施例4
[0025]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二乙酯126g，然后加入40g乙二醇、33g 丁二醇，再加入
0.2g吡啶盐酸盐(C5H5N.HC1)，在110kPa、135°C下搅拌反应3h，脱去甲醇，用于吸收CO2的溶剂。
[0026]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为293，粘度为6.16mPa.S，密度为1.05g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度为59.8gC02/g溶剂。
[0027]实施例5
[0028]取碳酸二甲酯108g、碳酸二乙酯94g，然后加入43g乙二醇、27g丁二醇，再加入0.26g氢氧化钾(KOH)，在120kPa、110°C下搅拌反应3h，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0029]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为267，粘度为5.34mPa.S，密度为1.12g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收CO2，CO2在其中的溶解度为55.8gC02/g溶剂。
[0030]实施例6
[0031]取碳酸甲乙酯86g、碳酸丙烯酯122g，然后加入40g乙二醇、32g丁二醇，再加入
0.32g乙醇钠(CH3CH2ONa)，在I 1kPa、130°C下搅拌反应3h，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0032]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为291，粘度为6.334mPa.s，密度为1.19g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收CO2，C02在其中的溶解度为64.8gC02/g溶剂。
[0033]实施例7
[0034]取琥珀酸二甲酯58g、碳酸二甲酯144g，然后加入45g乙二醇、35g 丁二醇，再加入0.33g碱式碳酸镁(Mg(OH)2.MgCO3),在125kPa、155°C下搅拌反应3h，脱去甲醇，获得用于吸收CO2的溶剂。
[0035]对获得的溶剂进行测定，测得的分子量为311，粘度为6.27mPa.s，密度为1.19g/cm3。用该溶剂在25°C、0.5MPa下吸收C02，C02在其中的溶解度为71.7gC02/g溶剂。
【主权项】
1.一种用于捕集⑶2的溶剂，其特征在于，所述溶剂的分子量为190-370，粘度为0.9-6mPa.s，密度为0.9-1.2g/cm3。2.根据权利要求1所述的一种用于捕集CO2的溶剂，其特征在于，CO2在所述溶剂中的溶解度为50-100gC02/g溶剂。3.权利要求1-2任一项所述用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，以酯类化合物和脂肪二醇类化合物为原料，在温度为50-300 °C、压力为1kPa-1OOOkPa以及催化剂的催化下，进行反应，获得所述的用于捕集(》2的溶剂。4.根据权利要求3所述的一种用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，所述的酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯中的一种或一种以上;所述的脂肪二醇类化合物为乙二醇和丁二醇中的一种或两种。5.根据权利要求3所述的一种用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，所述酯类化合物和脂肪二醇类化合物的摩尔比为(1-2):1。6.根据权利要求3所述的一种用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为钠的碳酸盐、钠的氧化物、钠的醇化物、钠的氢氧化物、钾的碳酸盐、钾的氧化物、钾的醇化物、钾的氢氧化物、铝的碳酸盐、铝的氧化物、铝的醇化物、铝的氢氧化物、锌的氧化物、含钛化合物、金属螯合物、有机锡化合物中的一种或一种以上;或叔胺盐、季胺盐、吡啶盐中的一种或一种以上。7.根据权利要求3所述的一种用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂的重量为酯类化合物重量的0.001-0.2%。8.根据权利要求3所述的一种用于捕集CO2的溶剂的制备方法，其特征在于，所述的反应时间为1s-1Oh。
【文档编号】B01D53/14GK105879583SQ201610460952
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】汤志刚, 贺志敏, 郭栋, 费维扬, 陈健, 赵志军
【申请人】清华大学