[发明专利]一种用于捕集CO2

说明书

本发明公开了一种用于捕集CO₂的两相吸收剂及其应用，该两相吸收剂为由N,N‑二乙氨基乙醇(DEEA)、二乙烯三胺(DETA)、环丁砜和水构成，所述两相吸收剂在吸收二氧化碳前为均相的混合溶液体系，在吸收二氧化碳饱和后分为液液两相，且二氧化碳富集于下层富液。本发明使用叔胺DEEA和伯胺仲胺DETA组成两相吸收剂，并用环丁砜来调节DEEA/DETA两相吸收剂促进液‑液分相，防止堵塞，并实现同时提高吸收速率、吸收容量，降低再生能耗的目的。

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，更具体的说是涉及一种用于捕集CO₂的两相吸收剂及其应用。

背景技术

化石燃料燃烧排放的二氧化碳(CO₂)引起的全球变暖对大气环境产生了许多负面影响。碳捕集与封存(CCS)被认为是减少温室气体排放的一种具有成本效益的技术。CCS技术由碳捕获、运输和储存组成，其中碳捕获过程占总成本的80％。目前，应用最广泛的碳捕获技术是基于水胺的工艺，其具有吸收容量高、吸收速率快的优点。然而，传统的MEA吸收法再生热高，约为4.0GJ/t-CO₂，占总能耗的70-80％，导致解吸成本占整个CCS过程的60％以上。双相溶剂由于其显着降低溶剂再生的能量损失的潜力而被认为是CO₂捕获的良好替代品。

双相溶剂是胺混合物，包括作为CO₂吸收促进剂的伯胺/仲胺和作为CO₂沉降剂的叔胺。CO₂吸收或温度波动时，载有CO₂的溶剂发生液-液或液-固相变，吸收的CO₂90％以上浓缩为富相，只有富含CO₂的相送入再生塔，而贫相则直接循环到吸收塔重新使用。与传统的化学吸收法相比，由于进入再生塔的富液体积大大减小，从而使再生能耗显著降低。

CN106039936B的专利文献公开了一种用于捕集二氧化碳的两相胺吸收剂及其应用，该两相胺吸收剂为二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、水构成的三元组分体系。CN113318571A的专利文献公开了一种用于捕集CO₂的两相吸收剂及其应用。该两相吸收剂为由氨乙基哌嗪、环丁砜和水组成的三元体系。CN110152452B的专利文献公开了一种三元非水固-液相变吸收体系及其应用，由2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二丙二醇二甲醚和哌嗪组成的三元混合体系。上述以混合胺为主的两相吸收体系具有不同的优点，但是其吸收体系没有进行CO₂/H₂S选择性吸收，且液-固分相对装置有一定的堵塞，且不能同时提高吸收速率、吸收容量，降低再生能耗等，需要进一步的优化。

发明内容

有鉴于此，本发明使用叔胺DEEA和伯胺仲胺DETA组成两相吸收剂，并用环丁砜来调节DEEA/DETA两相吸收剂促进液-液分相，防止堵塞，并实现同时提高吸收速率、吸收容量，降低再生能耗的目的。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于捕集CO₂的两相吸收剂，其特征在于，所述两相吸收剂由N,N-二乙氨基乙醇(DEEA)、二乙烯三胺(DETA)、环丁砜和水构成，所述两相吸收剂在吸收二氧化碳前为均相的混合溶液体系，在吸收二氧化碳饱和后分为液液两相，且二氧化碳富集于下层富液。

环丁砜是一种非挥发性有机物理溶剂与CO₂有很强的亲和力，可在不参与化学吸收过程的情况下提高CO₂的溶解度和吸收率。环丁砜又是一种相分离剂，疏水性环丁砜和CO₂在吸收过程中形成的亲水性氨基甲酸酯之间的不混溶性从而产生相分离，可以降低CO₂富相的体积比，并且增加富液CO₂负载量。

进一步的，所述混合溶液体系中N,N-二乙氨基乙醇(DEEA)、二乙烯三胺(DETA)、环丁砜的摩尔浓度分别为3～4mol/L、1～2mol/L、2～4mol/L。