[发明专利]一种用于捕集低浓度二氧化碳的捕集溶剂

说明书

技术领域

本发明属于气体中二氧化碳捕集技术领域，涉及一种捕集低浓度二氧化碳气源中的二氧化碳的吸收剂及方法。

背景技术

CO₂的大量排放导致全球气候变暖、加剧了温室效应，极端天气频发世界各国越来越重视二氧化碳的排放控制。随着《京都议定书》的签订和哥本哈根全球气候峰会的召开，世界各国更加重视二氧化碳减排技术的研发与产业化，二氧化碳的捕集已成为全球关注的“热点”问题。

二氧化碳的捕集技术包括溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法等。物理溶剂如聚乙二醇二甲醚对二氧化碳的再生能耗低，但对二氧化碳的吸收力差，无法满足烟气等CO₂分压较低工况下的捕集要求。由于烟气中二氧化碳的分压低，目前，适合于烟气二氧化碳捕集的方法主要为化学吸收法。化学吸收法是利用二氧化碳为酸性气体的性质，以弱碱性物质进行吸收，然后加热使其解吸，从而达到脱除CO₂的目的。典型的化学吸收剂为有机胺溶液。有机胺法主要包括一乙醇胺(MEA)法、N-甲基二乙醇胺 (MDEA)法、空间位阻胺法、混合胺法等，其主要优点是吸收速度快、净化度高，二氧化碳回收率高，吸收压力对吸收能力的影响不大，因此适合于烟气、石灰窑排放气等低分压二氧化碳的捕集。

美国专利US20080159937A1公开了一种用含有乙烯胺促进剂的叔醇胺溶液作为二氧化碳吸收液，从混合气体中分离二氧化碳的方法。US20090320682A1公开了含叔氨基的氨基酸盐水溶液为主吸收剂，伯胺如4-氨基丁醇等为活化剂的新型燃烧废气CO₂捕集溶剂。专利200810113147.3采用正丙醇胺溶液作为二氧化碳的吸收剂。由于正丙醇胺的氨基与羟基之间的原子数为3，在正丙醇胺及其质子化的分子结构中，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，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，其中一个借助于氢键的连接，这样的分子结构与仲胺类似，可减少氨基碳酸盐的形成，继而提高二氧化碳的溶解度和解吸度。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。

但以上技术仍然存在捕集溶剂再生能耗大、溶剂在循环过程中对二氧化碳吸收效率不高等关键问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于捕集气体混合物中尤其是烟气中二氧化碳的新型吸收剂和方法。

本发明所述高效捕集溶剂由同时含有氨基和醚氧基的化合物及水组成。

氨基与二氧化碳化学结合可以加快捕集二氧化碳的速率，醚氧基与二氧化碳之间的物理相互作用极大的促进了二氧化碳再生性能，降低再生能耗。这两种基团的结合，可以使本捕集溶剂的吸收性能及再生能力与现有技术相比，具有显著的提高。

一般地，所述的捕集溶剂由同时含有氨基和醚氧基的化合物及水组成，含有氨基和醚氧基的化合物的质量浓度为15~90wt%，水的质量浓度为10~85wt%。

含有氨基和醚氧基的化合物结构式为

NH₂-R₁-(CH₂-O-CH₂)_x-R₂

其中，R₁和R₂各自独立的选自烷基、或含有羟基取代的烷基、或含有氨基取代的烷基、或同时含有氨基和羟基取代的烷基，x=1~6。

所述氨基取代基为伯胺、仲胺或叔胺基团。

所述烷基取代基可以为直链，也可以为支链。

所述的捕集溶剂以单独使用，也可以与其他溶剂复配使用。

在温度为10℃~80℃，本发明吸收剂可用于捕集电厂燃煤锅炉排放气、水泥及石灰窑气、高炉气、炼厂FCC装置催化剂再生排放气等各种低浓度二氧化碳排放源排放的二氧化碳。

使气流中的二氧化碳通过与本发明的含有氨基和醚氧基的吸收剂接触而被除去，本领域任何公知的设备都可以用于吸收、再生和其它的步骤。

本发明吸收剂具有吸收容量大、吸收速率快、再生速率、稳定性高等优势，因此在大规模二氧化碳捕集领域具有很好的前景。

具体实施方式

本发明用以下实例说明，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