[发明专利]一种用于脱除气体中高浓度CO2的复配液体脱碳剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脱除气体中高浓度CO₂的复配液体脱碳剂，具体涉及一种含有N-甲 基二乙醇胺(MDEA)、活化剂和pH缓蚀剂的复配液体脱碳剂，主要用于脱除天然气、煤层气、 炼厂气、页岩气和沼气等气体中高浓度的CO₂，属于气体净化领域。

背景技术

工业革命推动了人类的高速发展，同时也加剧了对煤、石油、天然气、页岩气等化石燃 料的使用量，导致CO₂排放量逐年增加，大气中的CO₂浓度持续增长，使得大气中碳循环失 衡，温室效应逐年严峻。根据美国地球系统研究实验室研究数据，2013年大气中CO₂含量为 395.11ppm，2014年大气中CO₂含量为397.13ppm。该研究预测人类活动所产生的CO₂排放 量将从1997年的271亿吨增长到2100年的950亿吨。因此，减少CO₂排放量将直接关系到 人类社会的可持续发展，如何高效地控制CO₂的排放已经成为制约人类社会发展的关键性问 题。

减少CO₂排放势在必行，但作为高速发展的今天，化石燃料石油、煤炭作为主流的能源 又不可能停止使用，这就使得我们寻找一种相对洁净甲烷含量高的能源-----天然气、煤层气、 沼气等。天然气氢碳比高、排放CO₂和污染物量少的优势，可对减轻地球的温室效应和大气 污染做出突出贡献。天然气以其高效、优质、洁净等优于煤炭和石油的优点在一次能源消费 结构中占据越来越重要的地位。

天然气在我国能源结构中所占比例远远小于其在世界能源机构中的比例，煤炭在我国能 源结构消费占比过半。为应对煤炭在使用过程中所带来的环境问题，近年我国致力于转变当 前依靠煤炭为主的单一性能源结构，形成主要以煤炭为主，其他能源为辅的能源消费结构， 并不断加大对其他能源的开发利用，天然气在我国将会有越来越大的发展空间。2014年我国 与俄罗斯签订了总价值4000亿美元的天然气供应协定，这将大大推进中国天然气工业的发 展，进一步巩固天然气在我国居民燃气中的地位，有利于加快城市清洁能源建设。

天然气的主要成分为烷烃，此外一般还含有H₂S、CO₂、有机硫、N₂、水气及微量的惰性 气体。天然气中的CO₂、H₂S和有机硫通常被称为酸性气体组分，酸性气体组分不仅降低天 然气品质和热值，还会增加运输成本，使催化剂中毒，腐蚀金属设备等。CO₂、H₂S等酸性气 体对金属管道的腐蚀是一种自发过程，在高温、高压条件下，管道长时间与酸性气体等腐蚀 介质接触，极易使管壁腐蚀变薄和管线破裂，甚至会导致重大损失。因此，天然气必须脱除 酸性组分后才能进行输送和使用

1999年CO₂体积浓度标准≤3.0％，2013年后的新技术指标中，一类天然气中CO₂体积 浓度为≤2.0％，2015年后中石油的天然气技术指标中，一类天然气中CO₂体积浓度可能为≤ 0.5％，可以看出国家对天然气净化气中酸气含量要求逐渐减低，即对天然气净化程度要求更 为苛刻，这就迫切需要寻找一种高效的天然气脱除CO₂净化溶剂。

为适应新的国家天然气净化标准，研究一种高效天然气脱除CO2的溶剂就显得尤为重要。 虽然各类烷醇胺在吸收CO₂方面有着各自的优点，如目前工业上主要使用的MEA、DEA等 醇胺都存在腐蚀性强、易降解变质、易发泡、再生能耗高等问题，还会对环境造成污染，使 用MDEA脱碳溶剂随可克服上述伯胺和仲胺的缺点，但MDEA的叔胺性质导致其与CO₂的 反应速率慢，碳容也较低。

发明内容