[发明专利]一种新型高效复合脱碳溶剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱碳溶剂，特别涉及一种从混合气体中分离脱除二氧化碳 的脱碳溶剂。

背景技术

在合成氨生产中，原料气含有15％～40％的二氧化碳，需净化到0.2％或更 低，才能满足合成工艺要求。合成氨属高能耗，而脱碳工序能耗大约为总能耗 的15％，因此，脱碳能耗对合成氨成本影响大。

合成氨脱碳工艺中，通常采用溶剂吸收法，一般分为化学吸收、物理吸收 和物理化学吸收。物理吸收法是选择特定的溶剂，在高压低温的条件下，对二 氧化碳有较大的溶解度，脱除原料气中的二氧化碳；在低压高温的条件下，二 氧化碳的溶解度小，使二氧化碳从溶剂中解析出，成为产品二氧化碳气。化学 吸收法是选择特定的化学物品，与二氧化碳反应生成较稳定的化学物质，将二 氧化碳从原料气中脱除，然后在水蒸气的汽提或加热作用下，使生成的化学物 质分解，二氧化碳解析出成为产品二氧化碳气。物理化学吸收，则脱碳液兼具 物理和化学吸收作用。常用的物理吸收法有聚二乙醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法 和低温甲醇法，化学吸收法有苯菲尔法、催化热钾碱法和氨基乙酸法，物理- 化学法有常温甲醇法等，这些方法各具缺点，有的能耗高，有的胺液损耗高， 有的腐蚀性大。而为了解决上述的各种问题，BASF公司在二十世纪七十年代 开发出哌嗪活化MDEA脱碳技术，活化MDEA溶液，是在一定量的MDEA水溶 液中加入活化剂，改变二氧化碳与MDEA的反应过程，以提高MDEA溶液吸收和 解吸二氧化碳的速率，提高溶液对二氧化碳的吸收能力，以保持较低的再生能 耗。由于具有高气体净化度、低再生能耗，对碳钢腐蚀轻微等优点，活化MDEA 脱碳技术在世界范围内得到广泛应用。

中国专利号为00126925.9中公开了一种复合脱碳液，它是以MDEA水溶液 为主体(30.0～50.0％)，添加活化剂的脱除二氧化碳溶液，其活化剂为A组二 甲基乙醇胺(0.1～1.5％)，B组甲基乙醇胺(0.5～1.5％)，C组二氮己环(1.0～ 2.0％)。

中国专利号为200410066416.X，公开了一种改良的N-甲基二乙醇胺脱碳 溶液，由N-甲基二乙醇胺水溶液和活化剂组成，其活化剂为由吗啉和哌嗪组成， 活化剂与N-甲基二乙醇胺的重量比为0.05～0.20，或由吗啉和二乙醇胺组成， 活化剂与N-甲基二乙醇胺的重量比为0.05～0.25。

上述活化剂中吗啉、二甲基乙醇胺、甲基乙醇胺、哌嗪沸点较低(在128 ℃-160℃之间)，但在溶液再生过程中，其挥发性大，损失较多，影响脱碳系 统稳定性；虽二乙醇胺沸点较高，但它易氧化降解和热降解，其碱性大，与二 氧化碳结合力强，需消耗较高的再生能耗。再者，脱碳溶剂长期使用后，因溶 液降解产生的轻组分和积累来自原料气中的细微颗粒，造成溶剂污染起泡，影 响脱碳系统运行和溶剂使用效果。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种新型高效复合脱碳溶剂，其中的N-甲基二乙 醇胺与活化剂能完全互溶，脱碳系统稳定，再生能耗低，且脱碳溶剂长期使用 后，溶剂不会起泡。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种新型高效复合 脱碳溶剂，包括N-甲基二乙醇胺、活化剂，所述的活化剂为N-羟乙基吗啉、 2-氨基-2-甲基-1-丙醇和哌嗪中的至少两种组成的混合物。

N-甲基二乙醇胺的化学式为R₂CH₃N，是一种叔胺，与CO₂反应如下：

CO₂+H₂O→H⁺+HCO₃^-                          (1)

H⁺+R₂CH₃N→R₂CH₃NH⁺                        (2)

总反应式为(1)+(2)：

R₂CH₃N+CO₂+H₂O→R₂CH₃NH⁺+HCO₃^-             (3)