CN103566731A - 一种连续吸收和分离二氧化碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺类化合物和液态醇类化合物按照质量比0.005～0.2：1混合，倒入二氧化碳吸收剂主体溶液，在主体溶液表面形成一层2～10毫米厚度的有机液膜，在一定温度和压力下，待吸收气相以一定的流速连续通过液膜，二氧化碳吸收饱和后以晶体形式离开溶液，移除晶体，回流和补充吸收剂主体溶液，实现二氧化碳的连续吸收和分离。该方法能够高效的连续吸收和分离二氧化碳，并实现二氧化碳的资源化利用。

Description

一种连续吸收和分离二氧化碳的方法
技术领域
本发明涉及一种气体的吸收和利用方法，特别是涉及一种二氧化碳的吸收分离和利用的方法。
背景技术
随着人类工业文明的发展，特别是化石燃料大量的使用，使得生产和生活中废气排放量越来越大，目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近300亿吨，大量的二氧化碳排放到大气，中造成全球变暖的趋势。各国和组织都先后采取了限排温室气体措施，并逐渐开始强制实施。二氧化碳兼具污染和资源的双重性，可以应用于食品加工、农业生产等多个领域。因此实现二氧化碳高效地吸收并加以利用或贮存起来，是抑制温室效应进一步发展，进而影响人类生存环境和可持续发展的有效途径。
目前二氧化碳的分离回收技术主要分为吸收法（物理吸收法和化学吸收法）、物理吸附法、低温分离法和膜分离法等。其中物理吸附法、低温分离法和膜分离法等工艺的成本较高，操作复杂，工程中的应用较少。比较常见的是吸收法，其中技术较为成熟的是化学吸收法，是利用CO2和吸附液之间的化学反应将CO2从排气中分离回收的方法。典型的化学吸收剂有一乙醇氨（MEA）、二乙醇氨（DEA）和甲基二乙醇氨（MDEA）等。化学吸收法的特点是吸收速度较快，但也存在溶剂消耗量大，解吸困难，对设备腐蚀大，影响设备寿命，无法实现连续吸收的缺点。而物理吸附法利用水、甲醇、无机盐溶液等作为吸收剂，可在低温高压下进行，吸收能力大，吸收利用量少，吸收剂再生不需要加热，对设备腐蚀性小，但也只适用于CO2气体分压较高的条件，且CO2的去除率较低。因此结合物理吸收法和化学吸收法的特点，开发新型连续吸收和分离二氧化碳的工艺具有重要的实践价值。
综上所述，需要提供一种高效低耗的二氧化碳连续吸收和分离的方法，以实现二氧化碳的连续吸收和循环利用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，该方法二氧化碳的吸收速率快，溶剂消耗量小，对设备腐蚀小，同时吸收分离方法简单、方便普及推广。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，具体步骤包括：醇类有机液体与醇胺类载体混合后，覆盖在二氧化碳吸收剂主体溶液的表面，形成一层以载体强化吸收二氧化碳的有机液膜，待吸收气相连续通过吸收剂主体溶液的表面，并与溶液表面的液膜充分接触，液膜将二氧化碳传递给吸收剂主体溶液，主体溶液吸收饱和后，形成碳酸盐或碳酸氢盐晶体，移除晶体的同时回流溶液，并补充新鲜溶液，实现二氧化碳的连续吸收和分离。
本发明提供一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺类化合物和液态醇类化合物按照质量比0．005～0．2：1混合，倒入二氧化碳吸收剂主体溶液，在主体溶液表面形成一层2～10毫米厚度的有机液膜，在一定温度和压力下，待吸收气相以一定的流速连续通过液膜，二氧化碳吸收饱和后以晶体形式离开溶液，移除晶体，回流和补充吸收剂主体溶液，实现二氧化碳的连续吸收和分离。
所述的作为液膜的醇类化合物为丁醇、异辛醇中的一种或其组合。
所述的作为载体的醇胺类化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或其组合。
所述的吸收剂主体溶液为碳酸钠（Na2CO3），或氯化钙（CaCl2）的饱和溶液。
所述的操作压力为不低于5kPa，操作温度为283K～353K，二氧化碳流速为0．5 L/hr～10L/hr。
根据操作条件和设备情况，可适当调整压力和流速，以便更好地吸收二氧化碳。
本发明提供的方法，结合物理吸收法和化学吸收法的特点，在二氧化碳吸收剂主体溶液的表面覆盖一层醇类化合物作为液膜，并在液膜中加入醇胺类化合物作为载体强化二氧化碳的吸收。由于载体的促进作用，有助于在液膜相形成高水平的化学势，从而加快对二氧化碳的吸收。作为载体的醇胺类化合物能与二氧化碳发生反应，在气液界面上形成复合物，并迅速扩散至液液界面，在液液界面上复合物迅速分解，将其吸收的二氧化碳传递给二氧化碳吸收剂主体溶液，而载体在浓度的驱动下载体又返回气液界面进行吸收，二氧化碳吸收剂主体溶液在二氧化碳吸收饱和后形成碳酸盐晶体沉积容器底部，移除晶体的同时补充溶液。在该方法中液膜和载体共同作用，提高了二氧化碳的吸收效率，二氧化碳以晶体形式沉降分离，不需要加热再生，能耗低，对设备的腐蚀小。该方法能够高效的连续吸收和分离二氧化碳，并实现二氧化碳的资源化利用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
首先称取重量比为95:5的丁醇和二乙醇胺直接混合，制备复合载体的液膜，其中丁醇、二乙醇胺的重量百分数分别为：95%，5%，将此有机相导入饱和氯化钙溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在温度为298K，二氧化碳压力为10kPa的条件下，使二氧化碳气体以2 L/hr的速度连续通过覆盖有载体强化液膜的吸收剂主体溶液，并与溶液表面的液膜充分接触。
经检测得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
实施例2：
首先称取重量比为98:2的丁醇和三乙醇胺直接混合，制备复合载体的液膜，其中丁醇、二乙醇胺的重量百分数分别为：98%，2%，将此有机相导入饱和氯化钙溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在温度为298K，二氧化碳压力为10kPa的条件下，使二氧化碳气体以3 L/hr的速度连续通过覆盖有载体强化液膜的吸收剂主体溶液，并与溶液表面的液膜充分接触。
经检测得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
实施例3：
首先称取重量比为95:5的异辛醇和二异丙醇胺直接混合，制备复合载体的液膜，其中异辛醇、二异丙醇胺的重量百分数分别为：98%，2%，将此有机相导入饱和碳酸钠溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在温度为298K，二氧化碳压力为10kPa的条件下，使二氧化碳气体以3 L/hr的速度连续通过覆盖有载体强化液膜的吸收剂主体溶液，并与溶液表面的液膜充分接触。
经检测得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
实施例4：
首先称取重量比为95:5的异辛醇和甲基二乙醇胺直接混合，制备复合载体的液膜，其中异辛醇、甲基二乙醇胺的重量百分数分别为：98%，2%，将此有机相导入饱和氯化钙溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在温度为298K，二氧化碳压力为10kPa的条件下，使二氧化碳气体以3 L/hr的速度连续通过覆盖有载体强化液膜的吸收剂主体溶液，并与溶液表面的液膜充分接触。
经检测得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
实施例5：
首先称取重量比为98:2的异辛醇和二异丙醇胺直接混合，制备复合载体的液膜，其中异辛醇、二异丙醇胺的重量百分数分别为：98%，2%，将此有机相导入饱和碳酸钠溶液表面，形成3mm厚液膜。然后在温度为298K，二氧化碳压力为10kPa的条件下，使二氧化碳气体以2 L/hr的速度连续通过覆盖有载体强化液膜的吸收剂主体溶液，并与溶液表面的液膜充分接触。
经检测得二氧化碳的平均吸收率大于90%。

Claims (5)

1.一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺类化合物和液态醇类化合物按照质量比0．005～0．2：1混合，倒入二氧化碳吸收剂主体溶液，在主体溶液表面形成一层2～10毫米厚度的有机液膜，在一定温度和压力下，待吸收气相以一定的流速连续通过液膜，二氧化碳吸收饱和后以晶体形式离开溶液，移除晶体，回流和补充吸收剂主体溶液，实现二氧化碳的连续吸收和分离。
2.根据权利要求1所述一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，所述的作为液膜的醇类化合物为丁醇、异辛醇中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，所述的作为载体的醇胺类化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，所述的吸收剂主体溶液为碳酸钠（Na2CO3），或氯化钙（CaCl2）的饱和溶液。
5.根据权利要求1所述一种连续吸收和分离二氧化碳的方法，其特征在于，所述的操作压力为不低于5kPa，操作温度为283K～353K，二氧化碳流速为0．5 L/hr～10L/hr。
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