CN105289209A - 一种通过相变捕集co2、so2酸性气体的混合有机溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，属于环境保护和气体净化技术领域。该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂的质量份数为5～35份，所述有机溶剂的质量份数为65～95份；所述有机胺吸收剂为链状多胺类、二元胺类、空间位阻胺类、醇胺类、酰胺类中的一种或两种以上任意比例混合物；所述有机溶剂为醇类、醚类、酮类、酯类中的一种有机溶剂或两种以上任意比例混合物。本发明旨在解决有机胺再生法脱碳、脱硫中再生能耗高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，属于环境保护和气体净化技术领域。
背景技术
环境污染问题是当今世界上备受关注的话题。造成环境污染的排放物主要有COx、SO2、NOx和烟尘，其中的CO2的大量排放会导致全球变暖、气候异常，SO2大量排放会造成如酸雨、空气污染（如雾霾）等严重的环境污染问题。
大气中的CO2、SO2，除了自然现象产生外，主要来自于化石燃料的燃烧与利用，比如火力发电、钢铁冶炼、有色金属冶炼、水泥等行业。伴随着社会工业化的发展进程，其防治与治理是刻不容缓的。二氧化碳捕集与封存（CCS）技术是实现CO2减排和应对全球变暖的有效途径。目前，二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。其中，燃烧后捕集CO2的方法可分为溶剂吸收法、吸附法、膜分离法和深冷分离法等几大类。化石燃料燃烧排放的烟气，温度高、气量大、成分复杂、CO2压力和含量相对较低，使用吸附法，深冷分离法和膜分离法都不太经济，目前相对成熟的主要是溶剂吸收法，常用的化学溶剂为有机胺溶液，并已在中试规模和实际工业中有较成熟的应用。传统有机胺溶剂存在再生能耗高的问题。
燃烧后烟气的脱硫技术可有效解决二氧化硫的污染，燃烧后烟气脱硫技术（FlueGasDesulfurization，简称FGD）是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，占市场份额的85%以上。其中较为实用的脱硫技术有钙法烟气脱硫、氨法脱硫、双碱法脱硫和有机胺法脱硫等几大类。有机胺法脱硫发展潜力较大，但过高的二氧化硫解吸能耗也是限制其进一步推广的主要因素。
本发明利用相变溶剂可降低再生能耗的特点，基于有机胺再生法脱碳、脱硫技术的研究，采用有机胺溶液相变吸收CO2、SO2，从而达到降低解吸能耗的效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液。本发明旨在解决有机胺再生法脱碳、脱硫中再生能耗高的问题，本发明通过以下技术方案实现。
一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述吸收剂与溶剂均为沸点较高的有机化合物且吸收剂与溶剂均可重复循环使用，所述有机胺吸收剂的质量份数为5～35份，所述有机溶剂的质量份数为65～95份；所述有机胺吸收剂为链状多胺类、二元胺类、空间位阻胺类、醇胺类、酰胺类中的一种或两种以上任意比例混合物；所述有机溶剂为醇类、醚类、酮类、酯类中的一种有机溶剂或两种以上任意比例混合物。
所述链状多胺类为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
所述二元胺类为乙二胺或哌嗪。
所述空间位阻胺类为2-甲基-2-氨基-1-丙醇。
所述醇胺类为一乙醇胺、二乙醇胺或N、N-二甲基乙醇胺。
所述酰胺类为乙酰胺或二甲基乙酰胺。
所述醇类为乙醇、丙醇或正丁醇，醚类为***、二乙二醇二甲醚或二乙二醇单甲醚，酮类为N-甲基吡咯烷酮，酯类为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸丙烯酯。
本发明利用的脱碳原理如下：
本发明利用的脱硫原理：
本发明提出的有机胺溶液相变体系化学稳定性好，发泡性小，粘度小，原料来源丰富，易购买。
本发明混合有机溶液可以高效的脱除烟气中的CO2、SO2，并可实现降低解吸能耗，吸收剂、溶剂可循环利用；脱除的CO2、SO2具有较高纯度，经分离后可进行回收利用。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液在吸收酸性气体后发生相变（液液相变或液固相变），吸收后产物更好分离，可以有效降低解吸能耗。
2、本发明所述的一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液中吸收剂与溶剂均选择高沸点物质，具有不易挥发、稳定不易被氧化、毒性低等优点，吸收剂、溶剂具有高选择性，可根据不同条件、要求等确定所需体系。
3、发明所述的吸收剂吸收二氧化碳或二氧化硫的优选温度是25～55℃，解吸二氧化碳或二氧化硫的优选温度是75～115℃。二氧化碳、二氧化硫的吸收容量高，最少大于1.0mol酸性气体/mol吸收剂。二氧化硫、二氧化碳的解吸率高，超过96％。体系中的溶剂可以长时间循环使用，吸收剂由产物解吸后可得其固体，将其溶于溶剂后可重复利用。
4、用本发明所述的一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液吸收烟气中的SO2后，其排放气中SO2浓度可达到20mg/m3（达到国家标准）。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为哌嗪，质量为25kg，所述有机溶剂为乙醇，质量为75kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达97%。
实施例2
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为哌嗪，质量为15kg，所述有机溶剂为二乙二醇单甲醚，质量为85kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱SO2效率达95%。
实施例3
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺，质量为30kg，所述有机溶剂为二乙二醇单甲醚，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达98%。
实施例4
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺，质量为30kg，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱SO2效率达97%。
实施例5
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺，质量为30kg，所述有机溶剂为碳酸二甲酯，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达99%。
实施例6
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为二乙烯三胺，质量为30kg，所述有机溶剂为碳酸二乙酯，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱SO2效率达98%。
实施例7
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为质量比为1：1：1的乙二胺，二乙烯三胺和三乙烯四胺混合物，质量为30kg，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达98%。
实施例8
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为一乙醇胺，质量为30kg，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱SO2效率达94%。
实施例9
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺，质量为30kg，所述有机溶剂为正丁醇，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达94%。
实施例10
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为二乙烯三胺，质量为30kg，所述有机溶剂为乙醇，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱SO2效率达95%。
实施例11
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为2-甲基-2-氨基-1-丙醇，质量为30kg，所述有机溶剂为二乙二醇单甲醚，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达95%。
实施例12
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺，质量为30kg，所述有机溶剂为乙醇，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达95%。
实施例13
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为三乙烯四胺，质量为30kg，所述有机溶剂为二乙二醇二甲醚，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达95%。
实施例14
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为三乙烯四胺与二乙醇胺混合，质量为30kg，所述有机溶剂为二乙二醇二甲醚，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达98%。
实施例15
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为四乙烯五胺，质量为30kg，所述有机溶剂为碳酸二甲酯，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达97%。
实施例16
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为2-甲基-2-氨基-1-丙醇，质量为30kg，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达94%。
实施例17
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙酰胺，质量为30kg，所述有机溶剂为碳酸二乙酯，质量为70kg。
本实施例制备得到的混合有机溶液在常温常压下经实验脱CO2效率达95%。
实施例18
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为乙二胺与一乙醇胺混合，质量为30kg，所述有机溶剂为碳酸二乙酯，质量为70kg。
将含SO2的模拟烟气输送至吸收塔，由塔底进入；将所述本实施例制备的混合有机溶经贫液泵由塔顶入塔；在吸收塔内有机胺溶液经喷淋与烟气逆向接触反应；反应后的有机胺溶液中出现固体，液固分离后固体进入传送到加热器，溶液可继续循环使用，脱硫效率达92%。反应后的烟气经除雾器由烟筒排出；加热器中固体被加热，升温至115℃、压力为0.27MPa条件下实现SO2的回收。解析出的SO2进入气液分离器，经干燥后进入SO2储罐。余下为有机胺吸收剂液体，将其溶于碳酸二乙酯后可重复利用。
实施例19
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为二乙烯三胺，质量为30kg，所述有机溶剂为二乙二醇二甲醚，质量为70kg。
将含CO2的模拟烟气输送至吸收塔，由塔底进入；将所述本实施例制备的混合有机溶经贫液泵由塔顶入塔；在吸收塔内有机胺溶液经喷淋与烟气逆向接触反应；反应后的有机胺溶液中出现固体，液固分离后固体进入传送到加热器，溶液可继续循环使用，脱CO2效率达96%。反应后的烟气经除雾器由烟筒排出；加热器中固体被加热，升温至114℃、压力为0.28MPa条件下实现CO2的回收。解析出的CO2进入气液分离器，经干燥后进入CO2储罐。余下为有机胺吸收剂液体，将其溶于二乙二醇二甲醚后可重复利用。
实施例20
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为二乙醇胺，质量为5kg，所述有机溶剂为***，质量为95kg。
将含CO2的模拟烟气输送至吸收塔，由塔底进入；将所述本实施例制备的混合有机溶经贫液泵由塔顶入塔；在吸收塔内有机胺溶液经喷淋与烟气逆向接触反应；反应后的有机胺溶液中出现固体，液固分离后固体进入传送到加热器，溶液可继续循环使用，脱CO2效率达96%。反应后的烟气经除雾器由烟筒排出；加热器中固体被加热，升温至114℃、压力为0.28MPa条件下实现CO2的回收。解析出的CO2进入气液分离器，经干燥后进入CO2储罐。余下为有机胺吸收剂液体，将其溶于二乙二醇二甲醚后可重复利用。
实施例21
该通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂为二乙醇胺，质量为35kg，所述有机溶剂为质量比为1:1的***和二乙二醇二甲醚混合物，质量为65kg。
将含CO2的模拟烟气输送至吸收塔，由塔底进入；将所述本实施例制备的混合有机溶经贫液泵由塔顶入塔；在吸收塔内有机胺溶液经喷淋与烟气逆向接触反应；反应后的有机胺溶液中出现固体，液固分离后固体进入传送到加热器，溶液可继续循环使用，脱CO2效率达97%。反应后的烟气经除雾器由烟筒排出；加热器中固体被加热，升温至114℃、压力为0.28MPa条件下实现CO2的回收。解析出的CO2进入气液分离器，经干燥后进入CO2储罐。余下为有机胺吸收剂液体，将其溶于质量比为1:1的***和二乙二醇二甲醚混合物后可重复利用。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：该混合有机溶液由有机胺吸收剂和有机溶剂组成，所述有机胺吸收剂的质量份数为5～35份，所述有机溶剂的质量份数为65～95份；所述有机胺吸收剂为链状多胺类、二元胺类、空间位阻胺类、醇胺类、酰胺类中的一种或两种以上任意比例混合物；所述有机溶剂为醇类、醚类、酮类、酯类中的一种有机溶剂或两种以上任意比例混合物。
2.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述链状多胺类为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
3.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述二元胺类为乙二胺或哌嗪。
4.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述空间位阻胺类为2-甲基-2-氨基-1-丙醇。
5.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述醇胺类为一乙醇胺、二乙醇胺或N、N-二甲基乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述酰胺类为乙酰胺或二甲基乙酰胺。
7.根据权利要求1所述的通过相变捕集CO2、SO2酸性气体的混合有机溶液，其特征在于：所述醇类为乙醇、丙醇或正丁醇，醚类为***、二乙二醇二甲醚或二乙二醇单甲醚，酮类为N-甲基吡咯烷酮，酯类为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸丙烯酯。
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