[发明专利]一种用于二氧化碳捕获阈值可控的液-液相变吸收剂

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳捕获的液‑液相变吸收剂，由伯胺、仲胺、有机溶剂和水构成。伯胺指单乙醇胺(MEA)，仲胺指2‑(乙氨基)乙醇(EAE)，有机溶剂指环丁砜。液‑液相变吸收剂在吸收CO₂前为单相，吸收CO₂后变为两相。液‑液相变吸收剂分相后，CO₂主要集中在其中一相(CO₂富相)，将CO₂富相与CO₂贫相分离，富相通过高温加热的方式再生。本发明的一种用于二氧化碳捕获的液‑液相变吸收剂的CO₂吸收性能良好、分相迅速、CO₂负载阈值可控且传质性能优秀，再生稳定性良好。相比传统的CO₂吸收剂，大幅降低了再生能耗，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及燃烧后CO₂捕获领域，尤其涉及一种相变吸收剂吸收CO₂的方法。

背景技术

全球气候变暖是当今世界最受关注的问题之一，造成这个问题的主要原因是CO₂等温室气体的大量排放。目前CO₂捕获与利用技术(CCUS)是实现CO₂减排和应对全球气候变暖的主要途径。常见的CO₂捕获方法通常有以下几种：燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获。其中，燃烧后捕获技术不需要对已有装置进行改造，具有适应范围广、继承性强的优点，已成为目前主要的研究方向。

燃烧后捕获技术主要包括化学溶剂吸收法、物理吸收法、膜分离法等。化学溶剂吸收法中，有机胺溶剂由于其具有吸收效率高、可再生、解吸CO₂纯度高等特性在工业中有着较为成熟的应用。然而，传统有机胺溶剂同时存在着易腐蚀降解、再生能耗高、循环负载过低等缺陷。近几十年来，研究者们致力于开发新型结构改性胺和复配胺、新型吸收-解吸工艺和高效气液传质设备来减少 CO₂吸收-解吸过程中的能耗。

相变吸收剂被认为是一种革命性的CO₂吸收剂，具有显著降低CO₂吸收能耗的潜力。相变吸收剂是指吸收剂吸收CO₂的过程中或吸收后溶液发生相变的吸收剂，其中CO₂以氨基甲酸盐和碳酸氢盐的形式富集在其中的一个相中，只需将富相解吸，吸收液再生体积大大降低，从而可以显著降低能耗。目前相变吸收剂主要以有机胺为主，添加亲脂性胺、醇类、离子液体等按照一定的比例配置成具有相变潜力的捕获剂。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种用于二氧化碳捕获的液-液相变吸收剂。该吸收剂在吸收CO₂后会分为两相，其中上相为CO₂的富集相，可富集绝大多数CO₂，主要成分为MEA、EAE和环丁砜，下相为CO₂贫相，主要成分为水。只需将CO₂富集相送去解吸塔再生，从而解决了现有非相变体系解吸能耗过高的难题。

本发明所采取的技术方案是：一种用于二氧化碳捕获的液-液相变吸收剂，此吸收剂由伯胺、仲胺、有机溶剂和水构成，其中伯胺指单乙醇胺(MEA)，仲胺指2-(乙氨基)乙醇(MAE)，有机溶剂指环丁砜。

本发明的新型液-液相变吸收剂以高反应活性的伯胺和仲胺做为主吸收剂，非质子极性有机溶剂做为分相促进剂，水为溶剂，四组分以不同比例混合构成可分相的CO₂吸收剂。与传统的CO₂吸收剂相比，从源头解决再生能耗过高的难题。