[发明专利]一种低能耗的两相捕获CO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及酸性气体吸收技术，尤其涉及一种低能耗的两相捕获CO₂的方法。

背景技术

近年来，全球变暖这一气候危机作为关乎全人类生存环境的世界性难题，引起人们越来越多的关注。自从工业革命以来，人类的生产生活对化石原料的依赖程度日益增加，在目前的工业生产中，化石燃料提供了85%的能量来源。由于化石燃料的广泛使用，大量的CO₂被排放到大气中，大气中CO₂的浓度由工业革命前的270ppm升高到现在的390ppm，这被认为是造成温室效应的最主要的原因。CO₂的减排与控制，成为21世纪最大的科技挑战之一。因此，近年来二氧化碳的捕获与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）技术得到了广泛而深入的研究。目前的主流观点认为，在未来的50年内，对于CO₂的减排，CCS技术将是最有效的解决方法之一，能够将化石燃料燃烧的CO₂排放有效减少20%。而我国作为一个燃煤大国，在生产生活中对煤炭等化石原料的依赖尤为严重。2009年的哥本哈根会议上，中国承诺在2020年将碳排放下降到40～45%，这对我国的传统的工业模式以及酸性气体的捕集技术等都提出了新的挑战。因此CCS技术的发展对我国的工业生产与环境保护有着特别重要的意义。

在目前的CCS技术中，利用碱性的醇胺水溶液对CO₂进行化学吸收，在技术上最为成熟。这类醇胺溶液捕获工艺，具有CO₂吸收量大、选择性高等优点，但是同时也面临着吸收剂挥发损耗量大、造成次生环境污染以及设备腐蚀严重等诸多问题。特别值得指出的是，在利用醇胺溶液吸收CO₂的捕获方法中，由于吸收/解吸过程为同一溶液相，吸收剂再生过程需要加热庞大的水体，再生能耗十分巨大，通常占用到发电厂电量的20～30%，使得CO₂捕获成本高昂。

石灰水在湿法脱硫工艺中已经得到了广泛的应用。在这种典型的两相捕获方法中，饱和石灰水在吸收SO₂后生成石膏，从溶液中析出。将饱和石灰水用于CO₂捕获的研究也见于报道：吸收后生成的碳酸钙（CaCO₃）沉淀析出，积累在吸收池底部；再生过程中，将碳酸钙置于高温煅烧炉中进行煅烧，生成生石灰（CaO），再进行重新利用。但是，由于Ca(OH)₂在水中的溶解度很小，石灰水对CO₂的吸收量较低；并且，高温煅烧碳酸钙的再生能耗很高（179.2kJ/mol CO₂），因此这种两相捕获方法的应用受到严重制约，石灰水在CO₂捕获中的实际应用几乎没有。

正因为现有捕获技术及中还存在上述缺点，近年来对新型的高效CO₂捕获方法的研发方兴未艾。因此，研究开发具有优良的吸收分离性能、能够显著降低再生能耗、降低制备和操作成本的新型CO₂捕获工艺，仍是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种低能耗的两相捕获CO₂的方法，这种捕获方法成本低、吸收量大、吸收/解吸快、再生能耗特别低。

本发明公开了一种低能耗的两相捕获CO₂的方法，包括如下步骤：

（1）将三氮唑金属盐与溶剂混合制备吸收剂，将含有CO₂的废气通入所述吸收剂中，三氮唑金属盐在吸收CO₂后生成细颗粒状的产物，从溶液中沉淀出来，形成两相体系；

（2）将步骤（1）得到的两相体系进行分离，得到沉淀和滤液，滤液回用到步骤（1）中；

（3）将步骤（2）得到的沉淀进行加热再生处理，得到的三氮唑金属盐回用到步骤（1）中，得到的气相经冷凝后收集CO₂，冷凝产生的溶剂也回用到步骤（1）中；

所述吸收剂的质量百分比浓度为10～40%。

作为优选，所述的三氮唑金属盐为三氮唑碱金属盐。

作为优选，所述的溶剂为二甲基亚砜、二乙基亚砜。