[其他]从气体混合物中分离二氧化碳

说明书

本发明提出了一种从气体混合物中分离ＣＯ₂的改进溶液。它含有碱金属的碳酸盐和硼酸盐作为ＣＯ₂的主要吸收剂；溶液中还含有适量的胺，钒酸盐以及硼钒的多种同多酸盐和杂多酸盐，这些单体和聚合物都对ＣＯ₂的吸收和解吸起着活化作用。本发明的溶液具有如下显著特点：ＣＯ₂吸收容量高，吸收和解吸速率快，再生能耗低，适用性广（可用于含氧的气体混合物分离ＣＯ₂）。因而本发明可用于天然气、合成气、煤气、烟气、窑气、发酵气等中分离ＣＯ₂。

本发明涉及一种从气体混合物中分离二氧化碳的改进溶液。

从气体混合物中分离CO₂有两个目的，一是净化气体以满足对它们的加工和使用要求，一是回收利用CO₂于许多工业部门。

用一种溶液在吸收阶段从气体混合物中吸收CO₂，吸收了CO₂的溶液于再生阶段将CO₂解吸出来，溶液就在吸收和再生两阶段之间循环，这是普遍采用的工艺过程。

碱金属碳酸盐（U.S.Patent No2，886，405）是熟知的较早采用的一种溶液。为了加快碳酸盐通常是碳酸钾溶液的吸收和解吸CO₂的速率，一些年后相继发明了许多种方法，一些方法是在碳酸钾溶液中加入不同的无机活化剂，例如：加三氧化二砷AS₂O₃（U.S.Patent No.3，037，844）;加亚碲酸或亚硒酸（British Patent No.791，150）;加硼酸盐及钒酸盐（British Patent No.819，215及U.S.Patent3，907，969）。另一些方法是在碳酸钾溶液中加入有机类活化剂，例如：加醇胺类（一乙醇胺MEA或二乙醇胺DEA或三乙醇胺TEA，Rritish Patent No.1，084，526）;加氨基酸（British Patent No.786，669）;加氨基乙酸（France Patent2，272，720）;加硼酸胺（British Patent No.1，063，517及U.S.Patent No.3，851，041）;近年来还发明了在碳酸钾溶液中加入胺和三氧化二砷双活化剂的方法（British Patent2，037，723）;加空间位阻胺的方法（U.S.Patent4，112，050）。以上发明中的许多重要活化剂已在工业上应用。

但是上述的加AS₂O₃的钾碱法因溶液剧毒而趋向淘汰;加胺的钾碱法则胺易氧化降解，使适用范围不广，且CO₂的解吸能耗仍较高，吸收容量较低。

本发明的目的在于，采用一种新型的溶液，它与传统的吸收溶液比较，CO₂的吸收容量更大，吸收和解吸的速率更快，溶液的再生能耗更低，活化剂不易氧化降解，可用于含氧气体脱除CO₂，因而本发明的方法更经济，适用性更广。

鉴于上述目的，本发明提出的新型溶液具有如下特点：

1.以碱金属的碳酸盐和硼酸盐为CO₂的主要吸收剂。

2.溶液中含有适当浓度的钒酸盐，当溶液吸收或解吸CO₂时，其pH值的变化范围是8至13，在此pH值范围内，钒酸盐的存在形式以钾盐为例将是K₃VO₄、K₄V₂O₇及K₃V₃O₉或K₄V₄O₁₂等，且它们之间存在着多种聚合平衡。这就使焦钒酸盐和多钒酸盐成为溶液吸收CO₂或解吸CO₂时的良好活化剂。