[发明专利]一种CO2

说明书

本发明涉及一种CO₂捕集胺液的电渗析再生装置和方法。所述装置的膜堆自阴极板至阳极板依次包括双极膜、重复膜对和第一阳离子交换膜；所述重复膜对中每个膜对包括依次排列的第二阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阴离子交换膜；优选地，所述重复膜对中膜对的个数至少为2个。本发明所述装置克服了传统电渗析和目前主流工艺中电渗析膜堆装置的缺点，碱液中的碱金属阳离子不会进入胺液系统内部，极室及紧邻的腔室溶液不会发生干扰离子迁移，不产生二次污染。利用本发明所述装置对CO₂捕集胺液进行再生后，CO₂捕集胺液回收率可达95％以上，极大地提高了胺液的吸收活性和稳定性，进一步降低了胺液的补给成本。

技术领域

本发明属于胺液再生技术领域，具体涉及一种CO₂捕集胺液的电渗析再生装置和方法。

背景技术

在脱硫胺液和二氧化碳捕集胺液等领域中，消除热稳定性盐最直接的方法是采用纯净的胺液进行置换，该方法由于胺液高额的费用和置换出的废胺液资源浪费和环境污染等问题在使用上受到限制。因此采用持续稳定的胺液再生工艺是目前解决热稳定性盐的首选。目前探索的方法中，较成熟的包括蒸馏法、离子交换法、和电渗析法这三类。其中蒸馏法再生胺液过程涉及相变，能耗较大。且溶液中的甲酸根、乙酸根、草酸根等有机酸根去除效果仍有待提高。离子交换法去除胺液中的热稳定性盐，需要用大量的碱液对树脂柱进行再生。且加入碱液的同时会引入金属阳离子，使胺液的体系变得复杂，操作变得更复杂。因此电渗析的方法是目前接受度比较高的方法。

电渗析的方法其中最早的是UCARSEP工艺，最初由美国联碳公司(现属 DOW)开发而来，之后2003年又提出了ElectroSep工艺，是对UCARSEP工艺提出的改良和补充。但是目前这些方法都有自己的不足和使用局限性。

文章Theprocess for on-lineremoval of non-regenerable saltsfrom amine units中，UCARSEP工艺提到用电渗析的方法去除胺液中的热稳定性盐，此方法能将几乎全部热稳定性盐作为废液去除，但是胺损耗大，体现在因含胺的阳离子去除导致胺损失严重，因此捕集液再生率不高。

美国专利US 6,517,700在2003年对UCARSEP工艺进行了改良，用阴阳离子交换膜特定排列的三隔室膜堆替代UCARSEP工艺中的传统两隔室膜堆，直接优势是碱液中的碱金属阳离子不会进入胺液系统内部，不产生阳离子污染。但此工艺还有一个不足，极室及紧邻的腔室溶液会发生离子迁移，造成溶液的二次污染。

中国专利CN205151858U，提出了用传统电渗析去除胺液中的热稳定性盐，其以直流电场为驱动力，使得胺液中可电离的热稳定性盐以阴阳离子的方式定向迁移至废液，实现胺液的净化。此方法不足之处在于；一是含胺阳离子会作为废液离子被迁移，造成了非常可观的胺损耗，二是该装置的极液会由于胺液阳离子迁入而被污染。

因此，需要提供一种新的电渗析再生装置和方法，以解决再生过程胺损耗高、电极液及不同料液互相污染的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种新的CO₂捕集胺液的电渗析再生装置，其运用双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜，通过特定的顺序排列，解决了现有的再生装置在胺液再生过程中的胺损耗高、电极液及不同料液互相污染的问题。

为此，本发明第一方面提供了一种CO₂捕集胺液的电渗析再生装置，其膜堆自阴极板至阳极板依次包括双极膜、重复膜对和第一阳离子交换膜；所述重复膜对中每个膜对包括以次排列的第二阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阴离子交换膜；优选地，所述重复膜对中膜对的个数至少为2个。也即，本发明所述电渗析再生装置中膜堆中的膜片由1片双极膜、2n片阴离子交换膜、n+1片阳离子交换膜通过特定排列组合而成，其中n为重复膜堆中膜对数。