CN101066516A - 一种由硼酸盐组成的脱碳溶液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由硼酸盐组成的脱碳溶液，其特征在于，为一种K2HBO3的重量含量18～35％的水溶液。本发明的由硼酸盐组成的脱碳溶液，不仅具有十分优越的脱碳性能，不氧化，同时，不含有剧毒的化学品，不会对地下水造成污染。

Description

一种由硼酸盐组成的脱碳溶液
技术领域
本发涉及从混合气中脱除二氧化碳的溶液。
技术背景
从含氧的混合气中脱除二氧化碳，在工业上是经常碰到的，例如，环氧乙烷生产装置的副反应生成的二氧化碳，必需进行脱除，以使反应气进行循环使用；工业锅炉燃烧后所生成的烟气，既含有高二氧化碳又含有过剩氧，为了回收烟气中的二氧化碳或为了减少二氧化碳的排放，也需要脱除二氧化碳。
工业上溶液循环法脱除二氧化碳有物理溶剂法和化学反应溶剂法，但是，不管物理溶剂和化学反应溶剂，随着技术发展和降低能耗的要求，脱碳溶剂总趋势是使用有机溶剂。
然而气体的含氧将会使有机溶剂发生氧化降解，造成设备堵塞和腐蚀等问题，严重的影响连续持久的运行。
为此，如今环氧乙烷装置中的脱碳过程，仍采用古老的抗氧化的热碳酸钾溶液。20世纪60年代以来，虽然各种有机活化剂可以提高热碳酸钾对二氧化碳的吸收速度，但由于它们的含氧降解都不能适用。
1975年GB1415036A公开了硼酸盐按一定配比的活化剂，至今我国环氧乙烷装置中已有部分工厂使用了这种活化剂。但是这种活化剂含有V2O5，除了价贵之外，它是剧毒的化学品，是重金属化合物，会对地下水造成污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种由硼酸盐组成的脱碳溶液，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的脱碳溶液，其特征在于，为一种K2HBO3的重量含量18～35％的水溶液，其pH为13.0～13.9；
采用上述的由硼酸盐组成的脱碳溶液吸收CO2的反应如下：
K2HBO3+CO2+H2O→KHCO3+KH2BO3
KH2BO3+CO2+H2O→KHCO3+H3BO3
K2HBO3水溶液pH为13.8～13.9，而KH2BO3即KBO2水溶液pH为11.1～11.9；
本发明的由硼酸盐组成的脱碳溶液的制备方法，包括如下步骤：
将2摩尔的KOH与1摩尔的H3BO3反应，然后加水，配制成为所说的重量浓度，即可，反应式如下：
2KOH+H3BO3→K2HBO3
采用文献Ind.Eng.Chem.Res.40，2001.P898-901报道的脱碳装置，对各种脱碳溶液进行试验，结果见表1：
                          表1
  脱碳溶液％(重量)   脱碳量(mol/h)
  25％K2CO3(4.42mol K/l)   0.335
  25％K2HBO3(4.42mol K/l)   0.428
  KH2BO3(脱去一个水即KBO2，4.42mol K/l)   0.377
由表1可见，本发明的脱碳溶液的脱碳性能优于碳酸钾溶液，高于碳酸钾溶液的25.5％，高于KH2BO3溶液的13％。
本发明还涉及一种含有K2HBO3和K2CO3的脱碳溶液，其中：K2HBO3的重量含量为1～10％，K2CO3的重量含量为20～30％；
采用文献Ind.Eng.Chem.Res.40，2001.P898-901报道的实验室脱碳装置进行试验，结果如表2和表3：
                           表2
  K2CO3％(重量)  KBO％(重量)   V2O5％(重量)   脱碳量molCO2/h
  25  0   0   0.335
  25  4   1.33   0.471
  25  5   1.66   0.490
  25  7   2.33   0.520
  25  8   2.66   0.530
  25  10   3.33   0.500
其中：V2O5是以KVO的形式加入，但按照V2O5数量计算。
                             表3
 K2CO3％(重量)   K2HBO3％(重量)   脱碳量molCO2/h
 25   0   0.335
 25   1   0.369
 25   3   0.478
 25   5   0.521
 25   6   0.552
 25   7.5   0.479
由表3可见，K2HBO3的加入，有利于K2CO3溶液脱碳性能的提高，但是，加入量有一个极限，超过该极限，再多加入，将导致脱碳量的减少，这是由于溶液中，盐浓度过渡增高导致二氧化碳在溶液中物理溶解度极度减少所致。
由表2和表3可见，本发明的K2HBO3与K2CO3配合组成的脱碳溶液的脱碳性能，优于以前的由K2CO3，KBO和V2O5组成的脱碳溶液，而且其中不含有有毒物质V2O5。
由表3可见，含有K2HBO3和K2CO3的脱碳溶液中：K2HBO3的重量含量优选为3～7.5％，最优选5～6％。
由此可见，本发明的由硼酸盐组成的脱碳溶液，不仅具有十分优越的脱碳性能，不氧化，同时，不含有剧毒的化学品，不会对地下水造成污染。
具体实施方式
                             实施例1
制备方法：
将2摩尔的KOH与1摩尔的H3BO3反应，然后加水，配制成为K2HBO3的重量含量为22％的脱碳溶液。
将上述的脱碳溶液用于某乙烯氧化生产环氧乙烷装置中的脱碳装置；
压力为2.34MPa，该装置原采用重量浓度为18％的K2CO3脱碳溶液，现在改用K2HBO3的重量含量为22％的脱碳溶液，在其它条件不变的情况下，脱碳装置的生产能力提高40％。
                             实施例2
制备方法：
对含有CO2的某高炉气进行脱碳，原采用重量浓度为25％的K2CO3溶液，现在添加重量浓度为5％的K2HBO3的，在其它生产条件不变的情况下，装置能力增大50％。
                             实施例3
某环氧乙烷生产装置中，原采用重量含量为32％的K2CO3溶液脱除其中的二氧化碳，现在改为：
K2CO3重量含量为25％、K2HBO3重量含量为7％的溶液，在其它生产情况不变的情况下，装置能力提高55％。

Claims (5)

1.一种由硼酸盐水溶液组成的脱碳溶液，其特征在于，为一种K2HBO3的重量含量为18～35％的水溶液。
2.根据权利要求1所述的由硼酸盐水溶液组成的脱碳溶液，其特征在于，pH为13.0～13.9。
3.一种由硼酸盐水溶液组成的脱碳溶液，其特征在于，脱碳溶液含有K2HBO3和K2CO3的脱碳溶液，其中：K2HBO3的重量含量为1～10％，K2CO3的重量含量为20～30％。
4.根据权利要求3所述的由硼酸盐水溶液组成的脱碳溶液，其特征在于，K2HBO3的重量含量为3～7.5％。
5.根据权利要求3所述的由硼酸盐水溶液组成的脱碳溶液，其特征在于，K2HBO3的重量含量5～6％。
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