CN104275072B - 一种化学物理复合吸收剂捕集co2的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化学物理复合吸收剂捕集CO2的方法，包括常规的吸收、加热解吸的CO2捕集分离工艺，吸收、真空解吸的工艺，吸收、惰性气体气提的工艺，或在捕集或分离CO2的同时吸收分离SO2、H2S和/或有机硫的工艺；其特征在于：捕集CO2的化学物理复合吸收剂，以重量百分数计包括羟乙基乙二胺15-45%、环丁砜10-30%、其余为水和其它组分，其它组分为1%的常用的缓蚀剂、抗氧化剂；吸收温度为30°C-80°C，吸收压力为0.05-0.15MPa，解吸温度为80°C-130°C，解吸压力为0.1-0.2MPa；本方法提高了CO2的吸收解吸循环溶解度，降低了水的蒸发热，降低了CO2的捕集能耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用化学物理复合吸收剂从气体混合物中捕集和分离CO2的方法。
背景技术
全球气候变暖已经成为毫无争议的事实。温室气体CO2的排放是造成气候变暖的一个主要因素。如何从富含CO2的常压气体混合物中，包括烟道气、炼厂气和制氢尾气等捕集和分离CO2极为重要。
根据不同的应用场合和原料气的压力高低，脱碳方法可分为干法和湿法。干法包括吸附法和膜法，一般适用于CO2浓度较低的场合；湿法可分为化学吸收法和物理吸收法，化学吸收法多用于原料气压力较低或常压的场合。
本发明所针对的原料气，如烟道气、炼厂气和制氢尾气等，含有5-60%的CO2，浓度变化范围大，压力为常压附近，一般为0.05-0.15MPa，适合采用化学吸收法吸收CO2气体。
但化学吸收法一般能耗较高，每吨CO2的捕集分离能耗达到3.8-5.0GJ。目前国内外工业上常用的化学吸收法捕集分离CO2的溶剂有：单乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）和甲基二乙醇胺（MDEA）及其为主体的混合水溶液。如中国专利申请号200310106567.9，公布了采用采用一种MDEA外加叔胺、伯胺和仲胺的溶剂和其它组分的混合溶液，主要适用于高压体系。中国专利申请号200510021160.5，公布了采用MDEA加二氮戊环、二氮己环和空间位阻胺吸收CO2，也主要用于高压气体。中国专利申请号200710011329.8，公布了采用采用羟乙基乙二胺(AEE)和其它有机胺的混合溶液。中国专利申请号01134103.3，公布了采用采用一种位阻胺类型的有机胺和其它组分的混合溶液。
发明内容
本发明的的目的是提供一种化学物理复合吸收剂捕集CO2的方法，利用化学物理复合吸收剂捕集和分离CO2，即增加了溶剂对CO2的吸收解吸循环溶解度，又降低了水的挥发量，从而降低CO2捕集过程的能耗。
本发明所述的化学物理复合吸收剂捕集CO2的方法，捕集和分离CO2的吸收剂，以重量百分数计包括羟乙基乙二胺15-45%、环丁砜10-30%、其余为水和其它组分，其它组分为不超过1%的常用的缓蚀剂、抗氧化剂。
所述的吸收溶剂，用于烟道气、炼厂气、制氢尾气等常压条件下的CO2浓度为5%-60%的气体中捕集或分离CO2工艺过程的应用。捕集工艺方面，可用在常规的吸收、加热解吸的CO2捕集分离工艺，吸收、真空解吸的工艺，吸收、惰性气体气提的工艺，或在捕集或分离CO2的同时吸收分离SO2、H2S和/或有机硫的工艺。所述溶剂的使用条件为：吸收温度为30°C-80°C，吸收压力为0.05-0.15MPa，解吸温度为80°C-130°C，解吸压力为0.1-0.2MPa。
本发明的优点在于，化学物理混合溶剂不仅提高了对CO2的吸收解吸循环溶解度，而且降低了水的蒸发热，从而有效降低了CO2的捕集能耗和捕集成本。
本发明的效果是，羟乙基乙二胺和环丁砜混合的水溶液对CO2的吸收解吸循环溶解度，要高于单独的羟乙基乙二胺的水溶液，提高约10%。同时环丁砜的加入，可降低溶液中水的含量，继而降低由于水的挥发带来的能耗损失。总体可节省15%的能耗。
表1.不同溶剂吸收CO2的循环溶解度的比较
表1列举了不同溶剂吸收CO2的循环溶解度的比较。在40℃进行吸收、120℃进行解吸的条件下，CO2分压都是15kPa时，乙醇胺（MEA）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）和羟乙基乙二胺（AEEA）对CO2的循环溶解度分别为44、50和60g/L。而相同条件下，本专利申请提出的羟乙基乙二胺（AEEA）+环丁砜（TMS）的水溶液吸收CO2的循环溶解度为66g/L。和2.5MAEEA溶液相比，2.5MAEEA+2.5MTMS溶液的吸收溶解度不变，但降低了在解吸状态下的CO2溶解度，从而提高吸收解吸循环溶解度。
具体实施方式
实施例1
将0.15公斤的羟乙基乙二胺，0.1公斤的环丁砜和0.75公斤的水混合，混合配置成1公斤的15%羟乙基乙二胺+10%环丁砜的水溶液。在0.05MPa，30°C条件下测定该复合溶剂溶解CO2的能力，测得气相组分在5%的CO2在复合溶剂中的溶解度为44克/升溶剂，50kPa下120℃解吸后溶解度为22克/升溶剂，吸收解吸循环溶解度为22克/升。高于同样条件下CO2在15%羟乙基乙二胺水溶液中的16克/升。
实施例2
将0.25公斤的羟乙基乙二胺，0.2公斤的环丁砜和0.55公斤的水混合，混合配置成1公斤的25%羟乙基乙二胺+20%环丁砜的水溶液。在0.1MPa，40°C条件下测定该复合溶剂溶解CO2的能力，测得气相组分在10%的CO2在复合溶剂中的溶解度为93克/升溶剂，50kPa下120℃解吸后溶解度为44克/升溶剂，吸收解吸循环溶解度为49克/升。高于同样条件下CO2在25%羟乙基乙二胺水溶液中的38克/升。
实施例3
将0.45公斤的羟乙基乙二胺，0.3公斤的环丁砜和0.25公斤的水混合，混合配置成1公斤的45%羟乙基乙二胺+30%环丁砜的水溶液。在0.15MPa，50°C条件下测定该复合溶剂溶解CO2的能力，测得气相组分在15%的CO2在复合溶剂中的溶解度为150克/升溶剂，50kPa下120℃解吸后溶解度为70克/升溶剂，吸收解吸循环溶解度为80克/升。高于同样条件下CO2在45%羟乙基乙二胺水溶液中的68克/升。
Claims (1)
1.一种化学物理复合吸收剂捕集CO2的方法，包括常规的吸收、加热解吸的CO2捕集分离工艺，吸收、真空解吸的工艺，吸收、惰性气体气提的工艺，或在捕集或分离CO2的同时吸收分离SO2、H2S和/或有机硫的工艺；其特征在于：捕集CO2的化学物理复合吸收剂，以重量百分数计包括羟乙基乙二胺15-45%、环丁砜10-30%、其余为水和其它组分，其它组分为1%的常用的缓蚀剂、抗氧化剂；吸收温度为30°C-80°C，吸收压力为0.05-0.15MPa，解吸温度为80°C-130°C，解吸压力为0.1-0.2MPa。
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