[发明专利]从气体混合物或液化气中捕集或分离二氧化碳的吸收溶剂

说明书

技术领域

本发明属于化工材料领域，具体涉及一种从气体混合物或液化气中捕集或分离二氧化碳(CO₂)的吸收溶剂。

背景技术

CO₂等温室气体的排放是造成气候变化的一个主要因素，如何从富含CO₂的气体混合物或液化气中，捕集或分离CO₂就显得极为重要。这些气体混合物包括烟道气、炼厂气、天然气、液化气、合成气、变换气和制氢气等等。气体混合物中含有5％～80％的CO₂，其它主要气体组成包括N₂、O₂、CO、H₂、CH₄、C₂H₆、SO₂、H₂S以及有机硫CH₃S、COS等；气体的压力变化范围大(50～9000kPa)，适合采用化学吸收或化学物理复合吸收法捕集分离CO₂组分。

目前国内外工业上较为成熟的化学吸收法捕集分离CO₂的工艺有单乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、二异丙醇胺法(DIPA)和甲基二乙醇胺法(MDEA)。为了提高吸收溶液对CO₂的吸收速度，所以针对二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等吸收速度较慢的溶剂，加入吸收速度较快的溶剂如单乙醇胺(MEA)和哌嗪(PZ)等，形成一些改良型的吸收分离方法。上述溶剂都是以乙醇胺为基础的，其中氨基和羟基之间的碳原子数为2个(包括DIPA)。为了进一步降低能耗，2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)位阻胺法，由于其对CO₂溶解度高、解吸效果较好，吸收解吸的循环负荷较高，得到了一些应用。其氨基和羟基之间的碳原子数也是2个，也是乙醇胺的衍生物。但由于这些位阻胺的特殊结构，导致在使用过程中的降解比较多，使用成本仍较高。

发明内容

本发明提供一种从气体混合物或液化气中捕集或分离二氧化碳的吸收溶剂，其特征在于，所述溶剂包括含量范围为5～60wt％的正丙醇胺，以及总含量范围为40～95wt％的其他组分。

所述其他组分包括：单乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、有机胺、水、物理溶剂、无机盐或助剂中的一种或多种。

所述有机胺的主要组成为哌嗪。

所述物理溶剂的主要组成为环丁砜、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇中的一种或多种。

所述无机盐的主要组成为K₂CO₃、Na₂CO₃或它们的混合物。

所述助剂的主要组成为腐蚀抑制剂、消泡剂、阻垢剂中的一种或多种。

所述吸收溶剂用于捕集或分离CO₂的工艺包括：常规的吸收、闪蒸、换热、解吸的脱碳工艺，或是从解吸塔中段采出半贫液经换热后进入吸收塔中段的工艺，或是多段吸收多段解吸的工艺，或是用于同时吸收分离二氧化硫、硫化氢以及羰基硫和甲硫醇等有机硫的工艺。

所述吸收溶剂用于捕集或分离CO₂的工艺条件包括：吸收溶剂进吸收塔的温度为10～80℃；再生塔底贫液的温度为80～150℃；再生塔底的压力为50～500kPa。

本发明的有益效果为：正丙醇胺(3-氨基-1-丙醇)的氨基和羟基之间的碳原子数为3，在正丙醇胺(MPA)及其质子化后的分子结构中，N原子与O原子上的H原子、或O原子与N原子上的H原子形成氢键。由于可以形成由六个原子组成的环状结构，N原子和两个支链连接，其中一个是借助于氢键的连接，这样的分子结构和仲胺类似，可降低氨基碳酸盐的形成，继而提高了对CO₂的溶解度和解吸度。同时由于六元环状分子结构的形成，提高了分子的稳定性，可减少溶剂在使用过程中的降解损耗。

具体实施方式

实施例1

取三份正丙醇胺含量为5wt％的正丙醇胺水溶液，将温度为40℃，气相CO₂分压力为5kPa、50kPa、120kPa的含有CO₂和N₂的混合气体分别输入三份所述溶剂，气液两相达到平衡后，吸收溶剂中CO₂和正丙醇胺(MPA)的摩尔比以及吸收溶剂中CO₂的溶解度参见表1。