[发明专利]一种实现胺基二氧化碳富液再生的电化学方法

说明书

本发明提供一种实现胺基二氧化碳富液再生的电化学方法，属于二氧化碳捕集与再生领域，本发明通过阳极的氢气电化学氧化过程，无需外加酸，实现氢离子的引入而使胺基CO₂富液不断酸化，从而释放CO₂；通过阴极的析氢过程，无需外加碱，实现阴极液中氢氧根的引入而不断碱化，从而再生得到胺或醇胺；阳极氢气氧化电极反应过程所需氢气主要来自于阴极产生的氢气。本发明电解液温度为0~95℃；电流密度范围为5~300 mA/cm²；为增加离子导电性，可在阳极液中添加NaHCO₃或KHCO₃，在阴极液中添加NaOH或KOH。本发明在应用于胺基CO₂富液再生胺基碱性溶液和解吸CO₂时具备能耗低、挥发损失低和效率高的优点。

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集领域，具体涉及一种利用电化学过程实现胺基二氧化碳富液再生的方法。

背景技术

数十年来，全球二氧化碳排放量显著增加，2014年CO₂排放量已经超过35 Gt。大气中CO₂浓度也逐年攀高，2015年2月大气中CO₂浓度越过400 ppm，温室效应也越发明显。为了缓解二氧化碳的过度排放，人们发展了多种CO₂捕集技术，主要有溶剂吸收法、吸附法、膜吸收分离法、低温蒸馏法以及各种耦合技术。溶剂吸收法中主要的吸收剂有胺、醇胺、氨水、K₂CO₃、NaOH (KOH)等，其中采用胺或醇胺的化学吸收法是目前的主流方法，也展现了良好的应用前景。

为实现胺或醇胺吸收CO₂后的胺基CO₂富液的循环再生利用，普遍采用加热升温至100~160℃或减压的方法来解吸CO₂并再生胺或醇胺。但在该解吸再生时存在能耗高、胺或醇胺挥发损失高、胺或醇胺易被氧化降解的缺点。发明专利CN104190210A报道一种通过含有主辅吸收剂、抗氧化剂、缓蚀剂等的复合有机醇胺作为二氧化碳吸收剂，有效增加了吸收剂的使用寿命，降低了再生能耗。但依然未从根本上解决醇胺高温时易氧化降解的缺点。授权专利CN102580466B报道了一种通过在醇胺溶液中加入甲醇，首先利用烟道气余热来先预先脱除CO₂富液中的甲醇，在第二步再生过程仅对醇胺碳酸盐加热，同时可以利用甲醇冷凝热，减少了再生过程的热能消耗，建立了温度在373 K以下的解吸CO₂方法。但是此法中甲醇的易挥发性也造成了过程物耗损失增加。发明专利CN102430319A公开了一种采用高稳定醇胺型离子液体捕集二氧化碳的方法，通过以一种含金属螯合阳离子的醇胺型离子液体为吸收剂来吸收二氧化碳气体，具有稳定性好、吸收容量高、易脱附等优点，但是其高的吸附剂成本是影响其实用价值的重要障碍。

综上所述，采取传统加热方法解吸胺基CO₂富液时，存在能耗高、挥发损失高、易降解或者改性吸收剂成本高的缺点，这些不足极大的限制了胺或醇胺作为CO₂吸收剂的应用前景和工业价值。如何从根本上改变胺基二氧化碳富液的解吸和再生途径是需要解决的关键技术问题。

发明内容

针对现有胺基二氧化碳富液的解吸和再生途径的缺点，提出本发明。本发明的目的在于提供一种实现胺基二氧化碳富液解吸和再生的电化学方法，核心在于氢气在阳极氧化实现胺基CO₂富液的加氢酸化来解吸CO₂，阴极析氢实现胺基CO₂富液的失氢碱化来再生胺基碱液，其中阳极液和阴极液通过离子膜分隔开。该电解过程可以在室温下实现二氧化碳富液中CO₂的解吸和胺或醇胺的再生，是一种应用于胺基CO₂富液的低能耗、低温再生技术。