[发明专利]三隔室电渗析脱除DETA碳捕集过程中HSS的方法

说明书

本发明公开了一种三隔室电渗析脱除DETA碳捕集过程中HSS的方法，使用包括料室、碱室、盐室和极室的电渗析装置；将脱碳后含有硫酸盐的有机胺溶液作为料液，碱液为氢氧化钠溶液，盐液为去离子水，极液为硫酸钠的电解质溶液，通过离心泵将溶液打入到多个膜单元的电渗析装置中。在外加电场的作用下将料液中的热稳定性阴离子通过阴离子离子交换膜迁移至盐室中被排出，同时碱室中的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入料室，将束缚的质子化胺转化为自由胺，从而实现有机胺的再生。

技术领域

本发明涉及燃煤电厂中二乙烯三胺吸收液中热稳定性盐脱盐领域，具体涉及一种三隔室电渗析脱除DETA碳捕集过程中HSS的方法。

背景技术

全球气候变暖已经成为全人类面临的严峻挑战。在众多碳减排方案里，CO₂捕集与封存技术(CCS)是燃煤电厂实现有效碳减排的重要手段。溶剂法是目前主要的碳捕集方法。二乙烯三胺(DETA)被广泛应用于燃煤电厂中脱硫和脱碳，其具有吸收能力快，再生能力强，溶剂重复利用次数高，СО₂选择性高等优点，成为电厂捕集CO₂过程中较为突出的吸收溶剂。

在CO₂捕集过程吸收剂极易受到烟气杂质SO_x、NO_x、粉尘等杂质的影响，特别是SO_x与吸收剂发生化学反应，形成不可逆的热稳定性盐(HSS)，造成了吸收剂有效成分的显著损失，并可能会加速吸收剂的氧化降解及吸收剂对设备与管道的腐蚀。所以对热稳定性盐的含量有一定的要求，当含量超过极限值是必须采取措施对其脱除。

为了解决这些问题，提出了从胺气体处理溶液中除去HSS的各种选择和方法，现在主流脱除热稳定性盐的方法有蒸馏法、离子交换法和电渗析法。

蒸馏法是脱除溶液中的挥发性物质，如将水和自由胺蒸发出来，从而实现有机醇胺的再生。此方法的主要缺点是操作能耗过高，底部物质易残留毒性物质，易产生二次污染。

离子交换法是利用强碱性阴离子交换树脂交换有机醇胺中热稳定性阴离子，专利CN101966424A是将含有硫酸根和氟离子的有机胺吸收剂与NaOH混合，将混合液先在12℃的情况下冷却结晶过滤后，将二次混合液通过阴离子交换树脂，以除去硫酸根和氟离子。虽然这种方法可以去除部分硫酸根和氟离子，但是对有机醇胺消耗量大，不利于胺的循环再生；专利CN103127745A则是使用阴离子交换树脂来脱除有机醇胺中的热稳定性盐，取得了一定的效果，但是对碱性离子交换树脂的净化效果较差，再生树脂工序繁琐。

电渗析脱除热稳定性盐法是将碱液加入到电渗析的装置中，在电场的作用下，迁移至料室发生化学反应，将束缚胺转换为自由胺，酸根离子则在外加电场的作用下定向移动，实现于胺液的分离。相比于专利CN109758918A技术方案使用双极膜得到胺的截留率为95％和甲酸盐的脱除率为76％，本发明方法具有更高的胺的截留率和硫酸盐、甲酸盐的脱除率。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种三隔室电渗析脱除DETA碳捕集过程中HSS的方法，同时实现低能耗、高胺回收率以及硫酸盐和甲酸盐复合盐的高脱除率。

一种三隔室电渗析脱除DETA碳捕集过程中HSS的方法，使用隔板和膜堆单元的电渗析装置，所述装置包括料室、碱室、盐室和极室；所有的膜单元采用聚氯乙烯隔板-阳离子交换膜-聚氯乙烯隔板-阴离子交换膜-聚氯乙烯隔板-阴离子交换膜-聚氯乙烯隔板-阳离子交换膜-聚氯乙烯隔板组成；电渗析装置的两侧安装有一对电极；将碳捕集过程中的热稳定性盐作为料液，通过磁力泵打入到膜堆中，在碱室中加入氢氧化钠溶液，在盐室中加入去离子水或电解质溶液，在极室中加入电解质溶液，各室溶液单独循环，整流器的阴极和阳极分别和电渗析装置的阴极和阳极相连；在恒定电流操作下，碱室中的氢氧根通过阴离子交换膜迁移至料室中，与料液中热稳定性盐的阳离子，即质子化胺，发生中和反应，将料液中束缚的有机胺转化为自由胺，其化学方程式为：