CN102794096A - 一种脱除烟气中二氧化碳的方法 - Google Patents

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丁健
许志鹏
吴国防
保思敏
文娟
刘浪
兰苑培
孔明
牛德良
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Abstract

本发明公开了一种脱除烟气中二氧化碳的方法，先向一密闭反应器中加入复合脱碳吸收剂，复合脱碳吸收剂的吸收主体单乙醇胺质量百分含量15%-30%，添加剂二乙烯三胺质量百分含量4%-8%，余量为水；然后向密闭反应器中通入含二氧化碳的烟气，使复合脱碳吸收剂对烟气中的二氧化碳静态吸收，体系温度为298-338K且脱除过程中体系温度维持恒定，初始压力为300-700kPa，吸收时间不低于40分钟。本方法具有吸收速率高，吸收量大等优点。同时工艺简单，易于实现，有效控制复合脱碳吸收剂的氧化降解，节约成本，使脱碳过程经济高效。

Description

一种脱除烟气中二氧化碳的方法
技术领域
本发明涉及烟气中二氧化碳脱除技术的改进，具体涉及一种用复合吸收剂脱除烟气中CO2的吸收工艺，属于气体分离技术领域。
 
背景技术
随着人类社会的高速发展，人们对煤、石油、天然气等化石燃料使用的依赖逐渐增强，CO2大量排放，因此所造成的环境问题也日益严重，由此所引起的气候变化已经成为了一个关系到我国经济、生活，乃至人类未来生存与发展的重要问题。20世纪80年代以来，利用醇胺法脱碳工艺越来越受到工业上的重视，单乙醇胺（MEA）净化技术过度到N-甲基二乙醇胺(MDEA) 的净化技术。工业上常用的有机胺类吸收剂有MEA(单乙醇胺) 、DEA(二乙醇胺)、MDEA (N-甲基二乙醇胺)，目前研究的热点是采用DETA(二乙烯三胺)等多胺类有机胺溶液作为吸收剂，或在传统的单一有机胺类吸收剂的基础上，发展混合胺类吸收剂，寻找合适配比，以提高吸收速率和吸收效率，以及降低氧化降解率。
目前国内外基于新吸收新处理装置和改进现有的脱除工艺，开发了多种活化有机胺溶液，改善了单胺吸收CO2的性能，保留了优势同时又克服降解、能耗等方面的缺陷，以其较高的吸收速率、较大的吸收量越来越受到人们的重视，成为脱除CO2的新研究方向。
国内学者徐莉的研究表明TETA-MDEA溶液在一定程度上克服了单纯MDEA溶液脱除CO2的不足，既保留了伯胺和仲胺的强脱碳能力，同时又具有较高的吸收速率、吸收负荷和较低的解析能耗等优点。国外学者Daniel等的研究表明，在MDEA溶液中加入少量的MEA可以明显的提高CO2的吸收速率。
目前对混合胺溶液吸收CO2的研究仍然不足以广泛运用于工业CO2减排，因此优化复合型脱碳吸收剂吸收CO2的工艺，使吸收剂具有更强的脱碳能力，更快的反应速率，更低的氧化降解率，具有非常重要的意义。
 
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种具有高的CO2吸收速率及吸收量，低的氧化降解率，低成本，经济高效的脱除烟气中CO2的吸收工艺方法。
本发明实现上述目的的技术解决方案如下：
一种脱除烟气中二氧化碳的方法，先向一密闭反应器中加入复合脱碳吸收剂，复合脱碳吸收剂的吸收主体为单乙醇胺MEA，其质量百分含量为15%-30%，添加剂为二乙烯三胺DETA，其质量百分含量为4%-8%，余量为溶剂水；然后向密闭反应器中通入一定量含二氧化碳的烟气，使密闭反应器中的复合脱碳吸收剂对烟气中的二氧化碳进行静态吸收即可，体系温度为298-338K且脱除过程中体系温度维持恒定，初始压力为300-700kPa，吸收时间不低于40分钟。
作为一个优选实施方案，脱除过程中体系温度恒定为308K，初始压力为500kPa，吸收时间为60分钟。
烟气中二氧化碳的体积百分含量为1-40%。
按每摩尔复合脱碳吸收剂吸收0.5摩尔二氧化碳的比例进行烟气量的通入。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明工艺适用于CO2含量为1-40%（体积分数）的烟气，可适用于不同CO2含量的工业行业，适用面广。
2、本发明复合脱碳吸收剂以MEA为主体，DETA为添加剂，通过静态吸收法，同时控制体系温度和初始压力，使本方法具有吸收速率高，吸收量大等优点。
3、本发明工艺方法简单，易于实现。有效控制复合脱碳吸收剂的氧化降解，节约成本，使脱碳过程经济高效。
 
具体实施方式
本发明脱除烟气中二氧化碳的方法，先向一密闭反应器中加入复合脱碳吸收剂，复合脱碳吸收剂的吸收主体为单乙醇胺MEA，其质量百分含量为15%-30%，添加剂为二乙烯三胺DETA，其质量百分含量为4%-8%，余量为溶剂水；然后向密闭反应器中通入一定量含二氧化碳的烟气，使密闭反应器中的复合脱碳吸收剂对烟气中的二氧化碳进行静态吸收即可，体系温度为298-338K且脱除过程中体系温度维持恒定，初始压力为300-700kPa，吸收时间不低于40分钟。
作为一个优选实施方案，脱除过程中体系温度恒定为308K，初始压力为500kPa，吸收时间为60分钟。
烟气中二氧化碳的体积百分含量为1-40%。
按每摩尔复合脱碳吸收剂吸收0.5摩尔二氧化碳的比例进行烟气量的通入。
以下给出一个实施例以帮助理解：
将组成为CO2 12Vol%、O2 6.4Vol%、H2O 13.3 mg/Nm3、N2 75Vol%、SO2 209mg/Nm3、NOX 739mg/Nm3的烟气通入密闭反应器。反应器内复合脱碳吸收剂以MEA为主体，DETA为添加剂，余量为水。复合脱碳吸收剂总胺浓度为20%，其中单乙醇胺MEA质量百分含量为15%，二乙烯三胺DETA质量百分含量为5%。吸收时间为1h，温度298K-338K，反应器内初始压力为300kPa-700kPa。
复合吸收剂吸收CO2的量，吸收负荷和吸收速率均随温度升高而升高，但在温度308K-328K区间内温度对CO2吸收影响轻微。温度为308K时，CO2吸收量为15.1×10-3mol，吸收负荷接近0.5mol CO2/mol吸收剂，吸收速率最高达到175ml/min。
吸收负荷和吸收速率均随压力的增加而升高，300kPa-500kPa压力范围内，吸收CO2的量及吸收负荷随压力成倍增加，压力500kPa-700kPa区间，增加幅度不明显。初始压力为500kPa时，CO2吸收量为14.5×10-3mol，吸收负荷为0.48mol CO2/mol吸收剂，吸收速率最高达到180ml/min。
保证复合吸收剂对CO2的吸收性能，以及经济性和环保性的最佳工艺参数为：温度308K，压力500kPa。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种脱除烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：先向一密闭反应器中加入复合脱碳吸收剂，复合脱碳吸收剂的吸收主体为单乙醇胺MEA，其质量百分含量为15%-30%，添加剂为二乙烯三胺DETA，其质量百分含量为4%-8%，余量为溶剂水；然后向密闭反应器中通入一定量含二氧化碳的烟气，使密闭反应器中的复合脱碳吸收剂对烟气中的二氧化碳进行静态吸收即可，体系温度为298-338K且脱除过程中体系温度维持恒定，初始压力为300-700kPa，吸收时间不低于40分钟。
2.根据权利要求1所述的脱除烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：脱除过程中体系温度恒定为308K，初始压力为500kPa，吸收时间为60分钟。
3.根据权利要求1所述的脱除烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：烟气中二氧化碳的体积百分含量为1-40%。
4.根据权利要求1所述的脱除烟气中二氧化碳的方法，其特征在于：按每摩尔复合脱碳吸收剂吸收0.5摩尔二氧化碳的比例进行烟气量的通入。
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