[发明专利]一种聚合物型二氧化碳吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体吸收剂及其制备方法，具体涉及一种聚合物型二氧化碳吸收剂及其制备方法。

背景技术

燃煤电厂的二氧化碳排放是我国温室气体的最主要排放源，为达到二氧化碳减排要求及我国燃煤发电的可持续发展，吸收和固定燃煤电厂排放的二氧化碳是一项刻不容缓的重任。

目前，有化学吸收、物理吸附及膜分离等多种方法被用于从烟道气中吸收二氧化碳。其中，工业规模上使用最广泛的方法是化学吸收法。化学吸收法是将含有二氧化碳的烟道气送入吸收塔内，二氧化碳与塔内化学吸收剂发生化学反应而进入吸收剂，再流入解吸塔加热进行分离，吸收与解吸交替进行从而达到分离回收目的。

化学吸收法使用的化学吸收剂主要是有机胺水溶液，如单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺等。有机胺水溶液吸收剂存在一些缺点，如成本较高；再生过程中用来破坏吸收剂与二氧化碳之间化学结合键的高温会导致有机胺发生不可逆的分解，分解产物对吸收设备有一定的腐蚀性；有机胺易挥发，挥发的有机胺会对设备造成一定的腐蚀，同时对环境和人体产生危害；大量的分散介质水导致再生过程能耗很高。因此，有必要开发新型二氧化碳吸收剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物型二氧化碳吸收剂及其制备方法，所述聚合物型二氧化碳吸收剂具有吸收量高、稳定性高及再生能耗低等特点，特别适合用于吸收烟道气中的二氧化碳。为此本发明同时提供这种吸收剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种聚合物型的二氧化碳吸收剂，其结构式如下：

其中，n为聚合度。

本发明还提供了上述聚合物型二氧化碳吸收剂的制备方法，其具体步骤如下：

将1.0 mol聚丙烯酸1800和2.0 L四氢呋喃加入到装有电动搅拌器和冷凝回流管的5 L玻璃反应釜中，鼓泡通入氮气1~2 h，氮气流速20 L/h，在10~30℃下电动搅拌48 h，使聚丙烯酸溶解；将上述全部聚丙烯酸1800的四氢呋喃溶液滴入盛有25.0 mol四亚乙基五胺和15.0 L无水乙醚的50 L玻璃反应釜中，滴加速度控制在0.3 L/h~0.5 L/h，控制反应釜内温度在25℃以下，滴加完毕后，在25℃下搅拌反应10~12 h；将50 L玻璃反应釜内混合物抽滤，得固体粗产物，用10.0~15.0 L无水乙醚洗涤固体粗产物，除去未反应的四亚乙基五胺，进一步在50℃真空干燥72 h，即得所述的聚合物型二氧化碳吸收剂。

上述聚合物型二氧化碳吸收剂的制备步骤中，聚丙烯酸1800是指质均分子量为1800 g/mol的聚丙烯酸。

上述聚合物型二氧化碳吸收剂的制备步骤中，氮气的纯度为99.0％。

本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂可以在温度0~50℃、压力0.1 MPa的条件下直接用于吸收干燥的烟道气中的二氧化碳，在20℃、0.1 MPa条件下吸收量可以达到0.59 gCO₂/g吸收剂。

本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂可以在饱和吸收后通过加热的方式进行解吸，从而再生。本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂直接使用，不需要分散介质或载体，再生能耗全部用于破坏吸收剂与二氧化碳之间化学结合键，与有机胺水溶液相比较，再生能耗较低。解吸再生的温度为65~70℃，压力为 0.1 MPa，解吸率高于81％。

本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂及其制备方法与现有技术相比具有以下显著效果：

1. 本发明提供的是一种新型的二氧化碳吸收剂，开发了二氧化碳吸收剂的新品种。

2. 本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂为固态聚合物，不挥发，多次再生后也不分解，具有较高的稳定性。

3. 本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂具有较高的吸收量。

4. 本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂再生能耗较低。

5. 本发明提供的聚合物型二氧化碳吸收剂的制备原料较易获得，价格低廉，具有低制备成本，同时，制备方法简便，适宜大规模生产。

附图说明

图1示出了本发明测量聚合物型二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收/解吸能力的装置的示意图。

具体实施方式

    本发明通过以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1