CN114405258A - 一种适用于低分压co2捕集纯化的吸收体系 - Google Patents

一种适用于低分压co2捕集纯化的吸收体系 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，是相变纳米流体吸收体系，再生分层相变纳米吸收剂由基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂组成，基液由羟乙基乙二胺和四乙烯五胺组成，分层剂由N‑乙基乙二胺和1,4‑丁二胺组成，活化剂由哌嗪或二乙醇胺组成，纳米颗粒由氧化铜或氧化镁组成，缓蚀剂由苯甲酸咪唑啉‑硫酸二甲酯季铵盐或苯甲酸咪唑啉‑氯甲烷季铵盐组成，抗氧化剂由碳酰肼或邻苯三酚组成。本发明的再生分层相变纳米吸收剂通过再生过程中的相变可降低再生能耗和再生温度、提高再生速率，具有大吸收负载、高吸收和解吸速率以及低再生能耗的特点，能够有效减少CO2捕集能耗、降低CO2捕集成本。

Description

一种适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系
技术领域
本发明涉及一种CO2捕集***，具体是一种适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，属于烟气净化技术领域。
背景技术
CCUS(Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕获、利用与封存)技术是CCS(Carbon Capture and Storage，碳捕获与封存)技术新的发展趋势，即把大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源生产过程中排放的CO2收集起来并进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存，与CCS相比，CCUS可以将CO2资源化产生经济效益，更具有现实操作性。
煤炭是我国当前最主要的能源类型，燃煤电厂是我国CO2的主要排放源，可达到我国CO2排放总量的50％以上，将燃煤电厂排出的低分压烟气CO2进行捕集回收与利用封存是我国碳减排的关键。CO2捕集技术是CCUS中决定CO2资源化利用的纯度和成本的最为关键环节，其过程耗能占CCUS项目总能耗的60％以上，因此降低能耗对烟气CO2捕集至关重要，是CCUS规模化推广重点攻关的技术瓶颈难题。
如下表所示，目前低分压烟气捕集CO2的方法有化学吸收、物理吸附和膜分离等方法，其中化学吸收法因其技术成熟度和应用前景、是目前CCUS项目最常选择的烟气CO2捕集方法。
Figure BDA0003439636880000011
Figure BDA0003439636880000021
化学吸收法是通过吸收剂选择性地与混合烟气中的CO2发生化学反应来实现CO2与其他气体的分离，并借助该反应的逆反应进行再生，释放出高纯度CO2进行富集。其反应原理是弱碱和弱酸反应生成一种溶于水的盐，其吸收还是释放CO2受化学反应平衡控制。目前限制化学吸收法大规模应用的最主要的瓶颈就是其耗能较大，成本较高。
为了降低能耗，业内研究者主要在两个方面进行研究：高效吸收剂吸收体系的研发和捕集***的捕集工艺优化。针对吸收剂，目前主要有胺溶液、氨水、苛性钾溶液、离子液体以及氨基酸盐溶液等几种，苛性钾溶液和离子液体成本较高，不易大规模利用，而氨水则易挥发和形成结晶堵塞管路，因此不同胺(氨)的混合吸收剂以及新型相变吸收剂是目前业内研究者的研究重点。针对捕集***的流程优化，研究的热点集中于吸收后发生分层的吸收体系(第一类相变吸收体系)和解吸后发生分层的吸收体系(第二类相变吸收体系)，通过减少再生液量来降低再生能耗。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，能够有效减少CO2捕集能耗、降低CO2捕集成本。
为实现上述目的，本适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系是相变纳米流体吸收体系，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂由基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂组成，基液由羟乙基乙二胺和四乙烯五胺组成，分层剂由N-乙基乙二胺和1,4-丁二胺组成，活化剂由哌嗪或二乙醇胺组成，纳米颗粒由氧化铜或氧化镁组成，缓蚀剂由苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐或苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐组成，抗氧化剂由碳酰肼或邻苯三酚组成；
再生分层相变纳米吸收剂的总质量分数为30wt％，基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂的比例为：15％～20％：5％～9％：1％～5％：0.01％～0.05％：0.025％～0.05％：0.025％～0.05％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：碳酰肼＝15％：9％：5％：3％：3％：0.01％：0.05％：0.05％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝20％：5％：1％：5％：5％：0.05％：0.05％：0.05％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：碳酰肼＝17％：7％：5％：1％：1％：0.03％：0.035％：0.035％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝15％：9％：3％：2％：3％：0.035％：0.035％：0.035％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝17％：7％：4％：2％：3％：0.03％：0.025％：0.025％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：邻苯三酚＝16％：6％：3％：2％：3％：0.03％：0.035％：0.035％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝18％：5％：4％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝17％：7％：3％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
作为本发明的一种实施方式，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝17％：6％：4％：1％：2％：0.05％：0.04％：0.04％。
与现有技术相比，本适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂通过再生过程中的相变可降低再生能耗和再生温度、提高再生速率，具有大吸收负载、高吸收和解吸速率以及低再生能耗的特点，吸收剂自身再生能耗小于2.7GJ/tCO2，能够有效减少CO2捕集能耗、降低CO2捕集成本。
附图说明
图1是采用相变纳米流体吸收体系的适用于低分压CO2捕集纯化的节能工艺流程图。
图中：1、水洗泵，2、水洗塔，3、碱泵，4、水洗液换热器，5、引风机，6、吸收塔，7、级间冷却器，8、级间冷却泵，9、干床段，10、尾气洗涤塔A，11、尾气洗涤液冷却器A，12、尾气洗涤泵A，13、尾气洗涤液储槽A，14、尾气洗涤塔B，15、尾气洗涤液冷却器B，16、尾气洗涤泵B，17、尾气洗涤液储槽B，18、配液槽，19、富液泵，20、再生塔，21、贫富液换热器，22、贫液冷却器，23、凝结水换热器，24、闪蒸罐，25、闪蒸循环泵，26、闪蒸压缩机，27、贫液泵，28、复合式热泵，29、蒸发器A，30、蒸发器B，31、吸收器A，32、吸收器B，33、发生器A，34、发生器B，35、冷凝器A，36、冷凝器B，37、再生气压缩机，38、再生器冷凝器，39、节流阀，40、溶液煮沸器，
具体实施方式
本适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系是相变纳米流体吸收体系，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂由基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂组成；基液为基础吸收液，用以保障吸收剂的大收负载和高吸收速率，由羟乙基乙二胺(AEEA)及四乙烯五胺(TETA)组成；分层剂用以实现吸收体系再生CO2后分层，实现有机相的自主自萃取，保证大分层比例、从而降低能耗，由N-乙基乙二胺(N-ELDE)和1,4-丁二胺(BDA)组成；活化剂用以提高吸收体系吸收CO2的反应速率和解吸CO2的反应速率，由哌嗪(PZ)或二乙醇胺(DEA)组成；纳米颗粒用于强化传质，提高吸收速率和增大传质吸收负荷，由氧化铜(CuO)或氧化镁(MgO)组成；缓蚀剂用于降低吸收体系对钢材(反应器、换热设备、各类储罐、管道等)的腐蚀性，由苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐(IBDSQAS)或苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐(ICQAB)组成；抗氧化剂用以降低吸收剂有效成分的热降解和氧化降解，保证吸收体系的稳定性，由碳酰肼(CD)或邻苯三酚(OTP)组成。相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂的总质量分数为30wt％，基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂的比例为：15％～20％：5％～9％：1％～5％：0.01％～0.05％：0.025％～0.05％：0.025％～0.05％。
一种基于相变纳米流体吸收体系的适用于低分压CO2捕集纯化的节能工艺，采用“分级流***+级间冷却***+复合式热泵***+MVR闪蒸热泵***+压缩式热泵***”的耦合工艺，如图1所示，适用于低分压CO2的捕集纯化***总成包括水洗塔2、吸收塔6、再生塔20、闪蒸罐24和复合式热泵28，复合式热泵28内部设有蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器，发生器的输入端与外部蒸汽源连接、输出端与凝结水去氧器的输入端连接。为保证复合式热泵28的功效，可以将蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器分别设置为串联连接的蒸发器A29和蒸发器B30、串联连接的吸收器A31和吸收器B32、串联连接的发生器A33和发生器B34、串联连接的冷凝器A35和冷凝器B36。
适用于低分压CO2捕集纯化的节能工艺具体包括以下几个部分：
a.水洗：水洗塔2设有自底部至顶部循环输送水洗液的水洗液循环装置，水洗液循环装置包括水洗泵1和水洗液换热器4，水洗液经水洗泵1增压后进入通过外部循环水换热的水洗液换热器4进行换热，换热后(温度降为35～45℃)进入水洗塔2进行喷淋；水洗液的补碱量由设置在循环管道上的PH计进行控制，PH计与补碱泵3联锁，补碱泵3的输出端与循环管道连通，根据PH计的反馈、通过调节补碱泵3的转速来实现NaOH补充量的调节；自燃煤电厂排出的烟气通过管路进入水洗塔2，经水洗液脱硫脱硝除尘换热之后(气体温控制在35～45℃)，然后自水洗塔2塔顶排出进入引风机5。
b.脱碳：烟气经过引风机5增压后自下而上进入吸收塔6，经贫液冷却器22排出的贫液吸收剂(温度为35～45℃)自上而下喷淋进入吸收塔6中，二者逆流接触，胺与CO2反应生成的氨基碳酸盐(温度为45～55℃)进入通过外部循环水换热的级间冷却器7降温至35～45℃，经级间冷却泵8增压后重新进入吸收塔6，以提高胺与CO2的脱碳反应速率。
c.尾气洗涤：吸收塔6顶部的填料上方设有干床段9、且干床段9填料高度应大于2m，主要作用是为吸收塔6排出的尾气提供降温和凝结空间，一般吸收塔6尾气排放口排出的尾气中水分和有机胺为过饱和状态，会在干床段9降温凝结形成低胺浓度的液膜，液膜进一步与烟气发生气液平衡传质，回收气相中的大部分有机胺；脱碳后的气体经过吸收塔6顶部的干床段9、并经吸收塔6顶部的尾气排放口排出进入尾气洗涤***，尾气洗涤***包括两级尾气洗涤塔，两级尾气洗涤塔包括依次串联连接的尾气洗涤塔A10和尾气洗涤塔B14，主要为气溶胶提供足够生长空间，使其生长至3μm及以上，配合设置在尾气洗涤塔A10和尾气洗涤塔B14排气口上的常规除雾器，能有效脱除气溶胶形式的有机胺，尾气洗涤塔A10和尾气洗涤塔B14分别设有自底部至顶部循环输送尾气洗涤液的尾气洗涤液循环装置，尾气洗涤塔A10的尾气洗涤液循环装置包括尾气洗涤液储槽A13、尾气洗涤液泵A12和尾气洗涤液冷却器A11，尾气洗涤塔B14的尾气洗涤液循环装置包括尾气洗涤液储槽B17、尾气洗涤液泵B16和尾气洗涤液冷却器B15，尾气洗涤过程中回收的气溶胶进入到尾气洗涤液储槽A13和尾气洗涤液储槽B17中、并回流至配液槽18，配液槽18贫液重新补液至吸收塔6，维持***溶液平衡；经尾气洗涤塔B14排出的洗涤后的尾气排入烟囱。
d.CO2解吸：吸收了CO2气体的富液由吸收塔6底部排出，经过富液泵19加压后进行分级输送，其中一级富液(富液温度在50℃～55℃)直接进入再生塔20顶部的一级喷淋管线，二级富液(富液温度在40～45℃)进入二级富液换热器21进行换热升温，换热后(富液温度在95～105℃)进入再生塔20位于一级喷淋管线下方的二级喷淋管线；三级富液(富液温度在50℃～55℃)进入通过外部蒸汽凝结水换热的三级富液换热器23进行换热升温，换热后(富液温度在95～105℃)进入再生塔20的二级喷淋管线，实现CO2自吸收剂中的解吸。
e.闪蒸供热：闪蒸罐24的补液管线与二级富液换热器21通往再生塔20的管线连通，从而实现闪蒸罐24的补液过程；闪蒸罐24内的富液(温度为80～90℃)经闪蒸循环泵25增压后依次进入复合式热泵28的吸收器A31和吸收器B32进行换热升温，升温至90～100℃后返回闪蒸罐24进行闪蒸过程；自闪蒸罐24顶部排出的闪蒸汽经闪蒸压缩机26增压后(温度为105～115℃)进入再生塔20位于二级喷淋管线下方的三级喷淋管线，为再生塔20塔内溶液再生过程提供热量。
f.吸收溶剂循环再生：解吸后的贫液(温度为100～105℃)由再生塔20底部的贫液出口经贫液泵27增压后分成两级工艺，其中一级依次进入复合式热泵28的冷凝器A35和冷凝器B36进行换热升温，升温至105～115℃后重新进入再生塔20的二级喷淋管线；另一级作为二级富液换热器21的换热工质进入二级富液换热器21进行换热降温，温度降为55～65℃后依次进入复合式热泵28的蒸发器A29和蒸发器B30继续进行换热降温，温度降为40～50℃后进入贫液冷却器22继续降温至40℃以下，最后进入吸收塔6的喷淋管线、开始新的吸收过程，实现吸收溶剂的循环再生。
g.再生气处理：富液解吸出的再生气(温度大于100℃)由再生塔20顶部出口进入再生气压缩机37进行增压(温度升为120℃～160℃左右)，然后进入再生器冷凝器38进行冷凝降温、并将冷凝热量传递给热泵工质；降温后的再生气(温度降为80℃～90℃)进入通过外部循环水换热的再生气换热器42进行换热降温，温度降为60℃～70℃后再进入空冷器43继续降温至40℃以下，最后进入气液分离器44进行气液分离，分离出的CO2气体作为产品气进入后续流程，分离出的稀溶液经过回流泵45增压后进入再生塔20塔釜，维持***的水平衡。为进一步实现节能降耗，再生气换热器42外部循环水的输入端与发电机组轴封加热器的凝结水输出端连接，再生气换热器42外部循环水的输出端与发电机组轴封加热器的凝结水输入端连接。
h.压缩式热泵循环：压缩式热泵***包括溶液煮沸器40，溶液煮沸器40内部设有热泵工质加热盘管，溶液煮沸器40下部的贫液溶液输入端与再生塔20塔釜连接，溶液煮沸器40上部的气化输出端与再生塔20塔釜下方的气化输入端连接；热泵工质可采用141b或123a或507a等，再生器冷凝器38内的热泵工质吸收再生气冷凝热量之后全部汽化并过热，然后进入热泵工质压缩机41进行增温增压，高温高压的热泵工质进入溶液煮沸器40内的热泵工质加热盘管，作为热源将热量释放给溶液煮沸器40中的贫液溶液，并使之气化后经气化输出端回至再生塔20，热泵工质自身则全部冷凝成液体，再经过节流阀39降温降压后回至再生器冷凝器38受热并进行下一轮循环。为实现更好的气化效果、并使热泵工质流经溶液煮沸器40后全部冷凝成液体，且进一步实现节能降耗，溶液煮沸器40内部可设置连接外部蒸汽源的蒸汽加热盘管，蒸汽加热盘管的输出端与三级富液换热器23外部循环水的输入端连接，外部蒸汽源可供入热蒸汽以实现更好的气化效果，同时，蒸汽加热盘管内的热蒸汽换热后凝结成水，此凝结水可以作为三级富液换热器23的换热升温工质，凝结水经三级富液换热器23进一步降温后，可经凝结水去氧器去氧后进行回用。
以下以对某燃煤电厂排出的烟气进行CO2捕集纯化为例、对本发明进行论述。
吸收塔和再生塔的参数如表1所示，烟气组成如表2所示，CO2捕集纯化实验运行参数如表3所示。吸收塔和再生塔均采用不锈钢材质和不锈钢波纹规整填料，吸收塔、再生塔和管道外部均包裹有保温材料，再生热量来自再生塔20底部的电加热器，采用可控硅调节电压控制***的再生温度。
表1吸收塔和再生塔参数
Figure BDA0003439636880000081
表2烟气组成
Figure BDA0003439636880000082
表3 CO2捕集纯化实验运行参数
Figure BDA0003439636880000091
实施例1：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：CuO：IBDSQAS：CD＝15％：9％：5％：3％：3％：0.01％：0.05％：0.05％。
具体采用常规工艺与节能工艺的性能参数如表4(a)和表4(b)所示。
表4(a)实施例1采用常规工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000092
表4(b)实施例1采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000093
实施例2：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：DEA：CuO：ICQAB：OTP＝20％：5％：1％：5％：5％：0.05％：0.05％：0.05％。
具体采用常规工艺与节能工艺的性能参数如表5(a)和表5(b)所示。
表5(a)实施例2采用常规工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000101
表5(b)实施例2采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000102
实施例3：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：MgO：IBDSQAS：CD＝17％：7％：5％：1％：1％：0.03％：0.035％：0.035％。
具体采用常规工艺与节能工艺的性能参数如表6(a)和表6(b)所示。
表6(a)实施例3采用常规工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000103
表6(b)实施例3采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000104
实施例4：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：DEA：MgO：ICQAB：OTP＝15％：9％：3％：2％：3％：0.035％：0.035％：0.035％。
具体采用常规工艺与节能工艺的性能参数如表7(a)和表7(b)所示。
表7(a)实施例4采用常规工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000111
表7(b)实施例4采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000112
实施例5：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：MgO：ICQAB：OTP＝17％：7％：4％：2％：3％：0.03％：0.025％：0.025％。
具体采用节能工艺的性能参数如表8所示。
表8实施例5采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000113
实施例6：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：MgO：IBDSQAS：OTP＝16％：6％：3％：2％：3％：0.03％：0.035％：0.035％。
具体采用节能工艺的性能参数如表9所示。
表9实施例6采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000114
实施例7：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：MgO：ICQAB：CD＝18％：5％：4％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
具体采用节能工艺的性能参数如表10所示。
表10实施例7采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000121
实施例8：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：DEA：MgO：ICQAB：CD＝17％：7％：3％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
具体采用节能工艺的性能参数如表11所示。
表11实施例8采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000122
实施例9：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：PZ：CuO：ICQAB：CD＝17％：6％：4％：1％：2％：0.05％：0.04％：0.04％。
具体采用节能工艺的性能参数如表12所示。
表12实施例9采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000123
实施例10：
相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
AEEA：TETA：N-ELDE：BDA：DEA：CuO：ICQAB：CD＝18％：5％：3％：2％：2％：0.05％：0.04％：0.04％。
具体采用节能工艺的性能参数如表13所示。
表13实施例10采用节能工艺的性能参数表
Figure BDA0003439636880000131
本适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂通过再生过程中的相变可降低再生能耗和再生温度，提高再生速率，具有大吸收负载、高吸收和解吸速率以及低再生能耗的特点，吸收剂自身再生能耗小于2.7GJ/tCO2。
本采用“分级流***+级间冷却***+复合式热泵***+MVR闪蒸热泵***+压缩式热泵***”耦合工艺的适用于低分压CO2捕集纯化的节能工艺，部分代替传统的“解吸塔+煮沸器”再生工艺，可有效减小煮沸器体积、大幅减少再生能耗，可降低药剂损耗及药剂的降解变质，可提高化学吸收剂的循环使用次数、节省投资成本，实现资源化回收和减少环境污染的目的，可使CO2捕集***再生能耗低于2.3GJ/tCO2。其中“复合吸收式热泵+MVR闪蒸热泵***”可实现贫液余热的有效回收、用于加热富液，相比传统工艺的再生能耗可降低0.2～0.3GJ/tCO2；“再生塔顶压缩式热泵***”可有效回收再生塔顶气，相比传统工艺的再生能耗可降低0.25～0.35GJ/tCO2；采用“干床+两级尾气洗涤塔”的尾气洗涤工艺，干床可以直接使有机胺回到吸收循环***，而在尾气洗涤塔中有机胺积累缓慢，可有效避免频繁进行水调控，三个控制环节都利于气溶胶生长，能有效的脱除大颗粒，降低溶剂损耗，减少尾气污染物的排放，可实现吸收的夹带损耗量小于0.6kg/tCO2，相比传统的一级水洗工艺(约1.0kg/tCO2)可降低40％以上。

Claims (10)

1.一种适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，是相变纳米流体吸收体系，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂由基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂组成，基液由羟乙基乙二胺和四乙烯五胺组成，分层剂由N-乙基乙二胺和1,4-丁二胺组成，活化剂由哌嗪或二乙醇胺组成，纳米颗粒由氧化铜或氧化镁组成，缓蚀剂由苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐或苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐组成，抗氧化剂由碳酰肼或邻苯三酚组成；
再生分层相变纳米吸收剂的总质量分数为30wt％，基液、分层剂、活化剂、纳米颗粒、缓蚀剂和抗氧化剂的比例为：15％～20％：5％～9％：1％～5％：0.01％～0.05％：0.025％～0.05％：0.025％～0.05％。
2.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：碳酰肼＝15％：9％：5％：3％：3％：0.01％：0.05％：0.05％。
3.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝20％：5％：1％：5％：5％：0.05％：0.05％：0.05％。
4.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：碳酰肼＝17％：7％：5％：1％：1％：0.03％：0.035％：0.035％。
5.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝15％：9％：3％：2％：3％：0.035％：0.035％：0.035％。
6.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：邻苯三酚＝17％：7％：4％：2％：3％：0.03％：0.025％：0.025％。
7.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-硫酸二甲酯季铵盐：邻苯三酚＝16％：6％：3％：2％：3％：0.03％：0.035％：0.035％。
8.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝18％：5％：4％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
9.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：二乙醇胺：氧化镁：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝17％：7％：3％：2％：3％：0.05％：0.04％：0.04％。
10.根据权利要求1所述的适用于低分压CO2捕集纯化的吸收体系，其特征在于，相变纳米流体吸收体系的再生分层相变纳米吸收剂组成和质量比例为：
羟乙基乙二胺：四乙烯五胺：N-乙基乙二胺：1,4-丁二胺：哌嗪：氧化铜：苯甲酸咪唑啉-氯甲烷季铵盐：碳酰肼＝17％：6％：4％：1％：2％：0.05％：0.04％：0.04％。
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