[发明专利]一种利用双极膜电渗析再生碳捕集吸收剂吗啉的方法

说明书

本发明公开了一种利用双极膜电渗析再生碳捕集吸收剂吗啉的方法，是通过双极膜电渗析装置对碳捕集过程中吸收剂吗啉所形成的热稳定性盐料液进行处理。利用本发明的方法可以有效实现吗啉的再生，回收率高，所得吗啉纯度高。

技术领域

本发明涉及烟道气处理中吗啉吸收剂再生领域，具体涉及一种利用双极膜电渗析再生碳捕集吸收剂吗啉的方法。

背景技术

二氧化碳排放是造成全球变暖、海平面上升的主要因素，二氧化碳的大量排放，严重威胁着人类的生存环境。目前公认的有效的碳减排方案主要是碳捕集与碳封存技术(CCS)，其原理主要是利用二氧化碳与碱性溶液发生可逆反应从而实现二氧化碳的捕集与分离。其中溶剂吸收法因吸收效率高、再生难度低等优点而被广泛应用。目前使用最为广泛的二氧化碳吸收溶剂主要是有机胺吸收剂。

与传统的有机胺吸收剂如MEA、DEA和MDEA等醇胺相比，吗啉(MOR)有着高热稳定性，其反应速率常数是MEA的3倍^[1]，被广泛应用于有机胺吸收剂或混合吸收剂的组分，以提高吸收剂的吸收速率。

在有机胺吸收剂如吗啉捕集二氧化碳的过程中，吸收剂容易受到烟道气复杂成分如SO_x、NO_x等的影响，形成不可逆的热稳定性盐(HSS)，造成吸收剂的严重损失，甚至会腐蚀管道和设备。所以对于热稳定性盐的去除和有机胺吸收剂的再生是非常有必要的，目前常见的脱除和再生方法有蒸馏法、离子交换树脂法和电渗析法。蒸馏法是利用蒸馏等操作脱除溶液中的水和自由胺，从而实现有机胺的再生。离子交换树脂法是利用阴离子交换树脂交换热稳定性盐中的阴离子，从而使得质子化的有机胺再生。但是蒸馏法和离子交换树脂法都存在能耗高、再生有机胺纯度低等缺点。

电渗析技术脱除稳定性盐的原理是在电场的作用下，质子化有机胺离子迁移、转换为自由胺，热稳定性盐中阴离子则被留在料液侧，从而实现了热稳定性盐和有机胺的分离。专利CN112495189A报道了一种利用三隔室电渗析脱除热稳定性盐的方法，该方法实施过程中需不断保持添加碱液来维持有机胺的持续再生，过程复杂且不易控制，且仅能达到最高86.7％的脱盐率和98.2％的氨回收率。

参考文献：

[1]Matin N S,Remias J E,Neathery J K,et al.The equilibrium solubilityof carbon dioxide in aqueous solutions of morpholine:experimental data andthermodynamic modeling[J].IndustrialEngineering Chemistry Research,2013,52(14):5221-5229.

发明内容

为避免上述现有技术所存在的不足，本发明提供一种利用双极膜电渗析再生碳捕集吸收剂吗啉的方法，以期可以在实现高回收率的同时，获得高纯度的吸收剂。

本发明为实现目的，采用如下技术方案：

一种利用双极膜电渗析再生碳捕集吸收剂吗啉的方法，其特点在于：

设置双极膜电渗析装置，所述双极膜电渗析装置由固定在阳极板和阴极板之间的双极膜电渗析膜堆组成，所述阳极板和所述阴极板分别与稳流电源的正极和负极相连；

所述双极膜电渗析膜堆为BP-C-BP的膜堆构型，是由双极膜与阳离子交换膜依次交替叠加并加上流道隔网和密封垫片组成，且是以双极膜为起始和终止；所述双极膜的阳离子交换层朝向阴极板、阴离子交换层朝向阳极板；最靠近阳极板的双极膜与阳极板之间形成阳极室、最靠近阴极板的双极膜与阴极板之间形成阴极室，双极膜与阳离子交换膜之间形成至少一组盐室和碱室的重复单元；所述阳极室和所述阴极室联通于极室贮存罐，所述碱室联通于碱室贮存罐，所述盐室联通于盐室贮存罐，所述阳极室、阴极室、碱室和盐室内的溶液分别通过驱动泵驱动并在所述双极膜电渗析装置与各自相应的贮存罐之间形成循环流动；