[发明专利]一种嵌段共聚物及包含嵌段共聚物的吸收剂

说明书

本发明公开了一种嵌段共聚物的制备方法，包括合成聚季铵盐、合成温敏性嵌段共聚物以及温敏性嵌段共聚物接枝氨基酸的步骤。本发明还公开了所述制备方法制得的嵌段共聚物，以及包含所述嵌段共聚物的CO₂吸收剂。所述吸收剂具有温度响应性，是具有优异吸收能力、相分离性能的CO₂吸收剂。

技术领域

本发明涉及吸收剂领域，具体涉及CO₂吸收剂领域。

背景技术

大量温室气体(CO₂、CH₄、N₂O、氢氟烃等)的排放进一步加剧了全球性环境问题——温室效应，全球极端气候事件的发生也随之增加。在众多温室气体对全球变暖贡献比中，CO₂约占60％，因此，CO₂被认为是最主要的温室气体。工业革命后，人类对化石燃料(煤炭、石油、天然气)的依赖性加强，从1970年至2004年，每年CO₂的排放量增加了近80％。2013年，全球大气中CO₂平均浓度为396.0ppm；当年的CO₂含量增加了2.9ppm，创造了过去30年的记录。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change，政府间气候变化专门委员会)预测，截至2100年，大气中CO₂含量将增至570ppm，全球平均气温将上升约1.9℃。我国是“多煤、少油、乏气”的国家，而且随着能源技术的发展，在相当长的一段时间内，化石燃料仍将会是我国主要的能源材料，从经济、社会、环境各方面来说，发展CO₂的捕集和分离技术势在必行。

目前，工业上广泛应用的是基于链烷醇胺的第一代CO₂吸收剂，在生产应用中能量消耗大，约为3.7GJ/t CO₂(3.7百万千焦/吨CO₂)左右，其中，再生过程的能量消耗占据了很大一部分。提高有机胺的浓度可以降低能量的损失，然而，这也会加重吸收剂对设备的腐蚀、胺类的降解以及二次污染等问题。使用混合胺类吸收剂亦可以达到减少能耗的目的。然而，要想在降低能耗方面实现突破性、长远性的发展，还是需要探索新型的吸收剂。

相分离体系(Phase Change System)由于其溶剂具有独特的热力学性能——在特定的CO₂负载量或者温度/压力条件下，会生成新的相态，只对生成的相态物质进行加热解吸即可实现吸收剂的再生，可以极大地降低再生能耗。法国石油与能源研究院(IFPEnergies Nouvelles)的专家Raynal等提出了一种基于可分层溶剂的碳捕集分层体系(DMXTM process)，该体系在负载一定量的CO₂或者在一定温度条件下，会生成互不相容的两液相。其中，下层为富含CO₂的液态，直接控制阀门使富含CO₂的液相流出，操作简单，只对某相加热解吸，降低了再生能耗。最终将能耗降低至2.1GJ/t CO₂。Pinto等将5mol/L的DEEA(叔胺)和2mol/L的MAPA(二元胺)溶液混合而成的吸收剂在通入CO₂后也分为互不相容的两液相，经过研究分析，CO₂富集相中MAPA和水占据优势，而CO₂贫乏相中则主要是DEEA。对CO₂富集相的解吸实验说明，在高压下，DEEA/MAPA体系可在比30wt％MEA的解吸温度更低的温度条件下实现吸收剂的解吸再生。