[发明专利]一种捕集二氧化碳的混合吸收液

说明书

技术领域

本发明涉及化工材料和气体分离技术领域，具体涉及一种捕集二氧化碳的混合吸收剂。

背景技术

由二氧化碳引起的全球气候变暖是目前全人类广泛关注的环境问题。根据2014年出版的BP世界能源统计年鉴，2013年全球二氧化碳排放量已经达到358亿吨，全球大气二氧化碳浓度已达到400ppm，二氧化碳减排形势严峻。此外，二氧化碳作为一种宝贵的碳资源，可以广泛应用于化工、食品、医药、农业等领域。因此二氧化碳的捕集与分离具有重要的战略意义。

二氧化碳的捕集方法主要有：化学吸收法、物理吸附法、膜分离法以及低温蒸馏法等。其中，化学吸收法是指使用可与二氧化碳反应的吸收剂回收二氧化碳，并利用其逆反应进行吸收剂的再生。

在合成氨、制氢、天然气等领域中，已广泛应用单乙醇胺（MEA）作为主吸收剂、哌嗪作为吸收助剂的化学吸收法。MEA吸收速率快、价格便宜，但存在吸收容量小、对设备的腐蚀性大、运行过程中溶剂损失大、易氧化降解和热降解、再生能耗高等缺点，限制了其在大规模CO₂捕集方面的工业化应用。为了进一步提高二氧化碳吸收剂的吸收性能，降低溶剂对设备的腐蚀，减少因挥发和降解造成的溶剂损耗以及再生过程中的能耗，开发新型高效的二氧化碳吸收剂一直是国内外学者研究的重点。目前，综合两种及以上吸收剂优点的混合吸收剂是当前研究的热点。

公开号为CN101637689A的中国专利文献公开了一种从气体混合物或液化气中捕集或分离二氧化碳的吸收溶剂。所述溶剂包括含量范围为10～70wt%的3-二甲基氨基-1-丙醇以及总含量范围为30～90wt%的其他组分；所述的其他组分包括选自单乙醇胺、正丙醇胺、羟乙基哌嗪、水、物理溶剂、无机盐或助剂中的一种或多种。

公开号为CN101804286A的中国专利文献公开了一种从混合气体中捕集或分离二氧化碳的混合吸收剂，其主要包括以下重量百分数的组分：3-二甲基氨基-1-丙醇:10wt%～50wt%、伯胺和/或仲胺:5wt%～10wt%，余量为水。

公开号为CN101804287A的中国专利文献公开了一种从气体混合物中捕集或分离二氧化碳的吸收剂，主其要包括以下重量百分数的组分：N-乙基乙醇胺：10wt%～50wt%、环丁砜：10wt%～40wt%％，余量为水。

然而，以上的以混合醇胺类吸收剂为主体的混合吸收剂虽有其各自的优点，但其总体脱碳性能较差，在二氧化碳吸收容量、吸收速率、解吸性能、再生能耗、稳定性等方面仍有较大的优化空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种捕集二氧化碳的混合吸收液，其具有较高的吸收速率、吸收容量和再生速率，能够实现二氧化碳的高效脱除。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种捕集二氧化碳的混合吸收液，其特征在于由主吸收剂、吸收助剂以及去离子水组成；其中，所述的主吸收剂和吸收助剂的总含量为25~50wt%，余量为去离子水；所述主吸收剂和吸收助剂的质量比为10:1~10；

所述的主吸收剂为选自N-甲基二乙醇胺、L-脯氨酸钾、羟乙基乙二胺、三乙烯二胺的至少两种化合物；

所述的吸收助剂为一种或多种六元含氮杂环化合物。

优选地，所述的吸收助剂为哌嗪。

N-甲基二乙醇胺（MDEA）可与CO₂反应，且不易形成稳定的氨基甲酸盐，因此再生能耗较低；L-脯氨酸钾具有良好的抗氧化降解、热降解能力以及良好的环境友好性；羟乙基乙二胺（AEEA）和三乙烯二胺（TEDA）作为多元胺，相较于乙醇胺具有更高的吸收容量，且TEDA的两个胺基均为叔胺，再生能耗低。本发明的混合吸收液的主吸收剂选用这四种物质中的至少两种，并以任意比例混合，使吸收液同时具有较高的吸收速率、吸收容量和再生速率。

选用一种或多种六元含氮杂环化合物作为吸收剂。六元含氮杂环化合物具有高吸收速率、高吸收容量，能够有效地提高混合吸收剂的总体吸收速率。因此，上述捕集二氧化碳的混合吸收剂与传统的乙醇胺吸收剂相比，具有较高的CO₂吸收速率，较大的吸收容量以及较大的节能潜力，能够有效降低二氧化碳吸收剂的经济成本。

本发明的二氧化碳混合吸收剂的吸收温度为20~60℃，操作压力为0~0.2MPa；再生温度为80~110℃，操作压力为0~0.5MPa。

有益效果：