CN104117265A - 适用于igcc电厂烟气中co2气体吸收的混合吸收剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,其特征在于:所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L~2.0mol/L的复合胺水溶液;吸收容量大,吸收与解析速度快,具有吸收阶段的高捕集率,高吸收性能;解吸阶段的大解吸量和低能耗;抗氧化性能好;挥发性低,无污染,本发明采用两种有机胺复配,得到新型的混合吸收剂,与作为对比的单纯的MDEA溶液相比,被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低,氧化速度大幅降低,具有循环利用和经济型特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于二氧化碳的分离的添加剂,特别涉及一种适用于IGCC电厂烟气中CO2气体吸收的混合吸收剂。
背景技术
温室效应正严重威胁着人类赖以生存的地球环境,全球应对温室效应的关键是减少温室气体排放,其中主要是减少能源消费的CO2排放。根据EIA《世界能源展望2007》,煤炭需求量增幅是能源种类中增幅最大的,从2007年到2030年,煤炭需求量将上升约64%,因此,在全球范围内,减少由于煤炭消费所导致的CO2排放是控制其总排放量的主要途径之一。2009年,我国能源消耗产生的CO2排放量超过美国成为全球第一大CO2排放国。我国CO2排放量较快增长的态势,将越来越受到国际社会的关注和压力。在我国,燃煤电厂CO2排放是温室气体的主要排放源之一,其CO2排放约占我国CO2排放总量的50%。因此,减少燃煤电厂CO2排放对于控制我国CO2排放总量至关重要。整体煤气化联合循环发电(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC),是将煤炭气化和燃气—蒸汽联合循环发电***有机集成的一种洁净煤发电技术。IGCC发电技术因其高效环保等众多优点代表了未来煤电的发展方向,是“国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)”明确的优先项目之一。IGCC具有较高的效率和很好的污染物排放控制能力,同时考虑到我国承担的二氧化碳减排责任,IGCC技术的二氧化碳分离条件是最优方案,该技术在以后的几十年内将有很好的发展前景。
目前,IGCC合成气常用的净化技术包括低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(NHD)以及N-甲基二乙醇胺(MDEA)法三种。其中,MDEA法吸收技术是最有吸引力、应用也最广泛的一种分离技术,国外绝大多数IGCC电厂烟气CO2吸收装置都采用了该类技术。MDEA吸收剂的质量是该工艺的主要决定因素之一,但是在IGCC电厂烟气环境下,目前的MDEA吸收剂存在吸收效率低,能耗低,易氧化变质等问题。
因此,需要一种适用于IGCC合成气的CO2吸收剂,吸收容量大,吸收与解析速度快,具有吸收阶段的高捕集率,高吸收性能;解吸阶段的大解吸量和低能耗;抗氧化性能好;挥发性低,无污染。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种适用于IGCC合成气的CO2吸收剂,吸收容量大,吸收与解析速度快,具有吸收阶段的高捕集率,高吸收性能;解吸阶段的大解吸量和低能耗;抗氧化性能好;挥发性低,无污染。
本发明的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,其特征在于:所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L~2.0mol/L的复合胺水溶液;
进一步,所述N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L;
进一步,混合吸收剂的吸收温度为288~313K之间,吸收压力在35atm~40atm之间;解吸温度为383~388K之间,解吸压力在0.8atm~1.1atm之间。
本发明的有益效果:本发明的适用于IGCC合成气的CO2吸收剂,吸收容量大,吸收与解析速度快,具有吸收阶段的高捕集率,高吸收性能;解吸阶段的大解吸量和低能耗;抗氧化性能好;挥发性低,无污染,本发明采用两种有机胺复配,得到新型的混合吸收剂,与作为对比的单纯的MDEA溶液相比,被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低,氧化速度大幅降低,具有循环利用和经济型特点。
具体实施方式
实施例一
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L。
实施例二
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1mol/L、二乙烯三胺0.5mol/L、碱式碳酸铜0.5mol/L。
实施例三
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.5mol/L、二乙烯三胺1.4mol/L、碱式碳酸铜0.1mol/L。
实施例四
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.5mol/L、二乙烯三胺0.35mol/L、碱式碳酸铜0.15mol/L。
实施例五
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.7mol/L、二乙烯三胺0.29mol/L、碱式碳酸铜0.01mol/L。
实施例六
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.9mol/L、二乙烯三胺0.22mol/L、碱式碳酸铜0.08mol/L。
实施例七
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.2mol/L、碱式碳酸铜0.1mol/L。
上述实施例的混合剂用于CO2的吸收,吸收温度为288~313K之间,吸收压力在35atm~40atm之间;解吸温度为383~388K之间,解吸压力在0.8atm~1.1atm之间:
CO2吸收速率vi的测量。从仪器上读出某时刻吸收塔入口的CO2的体积流量和出口处的CO2体积流量,两者的差值即为某一时刻的CO2吸收量。按照理想气体状态方程计算,将得到的吸收速率对吸收时间积分可得到吸收量。vi=p(Lin-Lout)/RT。式中Lin为时刻i进口气体流量,Lout为时刻i出口流量;p为压力;R为气体常数,T为平均温度。
CO2吸收饱和时间Δt的测量。记录下开始吸收的时间t0,当CO2吸收速率为0时,吸收液达到饱和,记录下时间t1。吸收饱和时间
Δt=t1-t0。
CO2捕集率的测量。在本实验中,CO2捕集率体现在最终平衡时的吸收塔出口CO2浓度,CO2捕集率=(1-吸收塔出口CO2的量/吸收塔入口CO2的量)×100%。在CO2吸收饱和时间Δt之后,吸收塔出口CO2浓度不变,CO2浓度高则捕集率大,浓度低则捕集率小。
解吸能耗的测试:
开启吸收塔入口气体、循环泵、再生塔加热器,溶液循环量等数据同吸收性能实验;记录从启动循环时刻起,到再生塔出口CO2到达平衡的时间t,此时间为达到有效循环的最短时间;从最短时间开始,记录Δt2时间段内逸出的CO2气体量Q2,记录此时的再生塔加热器功率,(再生塔加热器电耗)/Q2=再生单位体积CO2的能耗。
抗氧化性能测试:
将吸收塔与再生塔内的吸收剂保持在正常水平线,启动再生塔加热装置和冷凝器,吸收塔和再生塔内充入100%的氧气,保持吸收塔40atm压力。从吸收塔和再生塔内取吸收剂进行化验,每24小时一次。测试吸收剂抗氧化性能。
有机胺复配吸收剂的物理性质与化学性能如下表所示。其中MDEA为:N-二甲基乙醇胺;DETA为:二乙烯三胺,Cu2(OH)2CO3为:碱式碳酸铜。其中浓度为摩尔浓度,吸收数据均在25℃(298K)条件下测得,解吸数据均在110℃(383K)条件下测得:
同条件测试MDEA水溶液作为对比结果表明:本发明的新型的混合吸收剂,与作为对比的单纯的MDEA溶液相比,被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低,氧化速度大幅降低,具有循环利用和经济型特点。其余实施例的混合吸收剂性质与实施例一性质无明显差别。
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 (3)
1.一种适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,其特征在于:所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L~2.0mol/L的复合胺水溶液。
2.根据权利要求1所述的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,其特征在于:所述N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L。
3.根据权利要求2所述的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂,其特征在于:混合吸收剂的吸收温度为288~313K之间,吸收压力在35atm~40atm之间;解吸温度为383~388K之间,解吸压力在0.8atm~1.1atm之间。
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2014
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