[发明专利]一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO2的方法

说明书

一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法，属于气体分离技术领域和环境保护领域。由于胺类的助溶效应，向高粘度胺类吸收剂中加入与水不互溶的有机溶剂，混合可得到吸收剂；吸收剂与待分离的CO₂反应，由于胺类在反应过程中减少，助溶效应减弱，吸收剂形成液‑液两相或液‑固两相，两相分别是CO₂负载的富相和CO₂负载的贫相；仅CO₂负载的富相进行解吸，得到CO₂；将解吸后的吸收剂与CO₂负载的贫相混合进行循环吸收。该方法在吸收过程中降低吸收剂粘度，在解吸过程中提高吸收剂的浓度，减少解吸单元的处理量，降低水的蒸发量和升温的能耗，进而实现高粘度吸收剂低能耗分离CO₂。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域和环境保护领域，涉及一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法。

背景技术

二氧化碳的大量排放是引起温室效应的主要原因，并对人类的生存环境造成了极大的威胁。因此，有必要对二氧化碳气体进行捕集。现有的二氧化碳捕集技术有化学吸收法、物理吸收法、膜分离法、吸附法、生物法等，其中在工业上广泛应用的是化学吸收法。尽管化学吸收法应用广泛，但其仍面临再生能耗高的问题。

CO₂的再生过程的能耗主要包括三部分：(1)解吸化学反应所需要的反应热；(2)吸收剂升温至解吸温度所需要的显热；(3)水蒸发所带走的热量。其中吸收剂升温显热和水蒸发潜热是无用的能耗，但这两部分能耗占总能耗的50％-60％。由于胺类吸收剂吸收CO₂本质是化学反应过程，提高胺类吸收剂浓度可提高其吸收解吸效果。提高胺类吸收剂浓度一方面可使吸收剂中的水含量降低，减少再生过程中水蒸发的能耗，另一方面可使单位体积吸收剂的容量加大，用量减少，此外还可降低吸收剂的热容，进而降低升温显热。但吸收剂浓度增大造成吸收剂粘度加大，影响吸收效果。本领域的技术人员为实现高粘度吸收剂在CO₂分离过程的应用进行了相关研究。首先，可通过改进吸收解吸设备，改变气液两相接触方式，强化传质。专利(CN103182241A)提出一种新的高粘度吸收液分离CO₂的工艺，该工艺为气体通过平直通道垂直板规整填料塔与高粘度吸收剂接触完成吸收；专利(CN103191692A) 提出一种适应粘性吸收剂的有壁与无壁液膜交替的规整填料，显著提高高粘度吸收剂的传质性能；专利(欧洲专利0053881，美国专利4283255)发明超重力吸收解吸设备。其次，可通过向高粘度吸收剂中添加水或特定活化剂控制吸收剂粘度在可应用范围。专利 (CN103736382A)采用向纯1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中添加水或N-甲基环己胺控制吸收剂粘度，达到在吸收过程降低吸收剂粘度的目的。

综上所述，开发一种应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法意义重大。为实现高粘度吸收剂低能耗分离CO₂，本发明提出一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法，该方法在吸收过程中降低吸收剂粘度，在解吸过程中提高吸收剂浓度，减少解吸单元的处理量，降低水的蒸发量和升温的能耗，进而实现高粘度吸收剂低能耗分离CO₂。

一种基于助溶效应应用高粘度吸收剂分离CO₂的方法，包括以下步骤：

(1)由于胺类的助溶效应，向高粘度胺类吸收剂中加入与水不互溶的有机溶剂，混合可得到新型吸收剂；

(2)新型吸收剂与待分离的CO₂反应，由于胺类在反应过程中减少，助溶效应减弱，新型吸收剂体系形成液-液两相或液-固两相，两相分别是CO₂负载的富相和CO₂负载的贫相；