[发明专利]一种二氧化碳捕集方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳捕集方法，是利用硫酸胍溶液对气体混合物中的二氧化碳进行选择性吸收，当含二氧化碳的气体混合物与硫酸胍溶液接触时，二氧化碳会与硫酸胍反应形成包合物从溶液中沉淀下来。本发明利用硫酸胍实现二氧化碳的捕集，材料便宜易得、稳定性好，能够耐酸耐碱耐高温，在分离的过程中没有损耗；通过本发明的方法分离得到的二氧化碳纯度极高。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳捕集技术，特别是利用吸附剂将二氧化碳从气体混合物中分离出来的技术。

背景技术

二氧化碳是一种重要的温室气体。随着人类二氧化碳排放量的不断增加，温室效应逐渐增强。为了降低二氧化碳排放量，减缓全球变暖的趋势，开发二氧化碳捕集技术显得非常重要。在工业领域，利用单乙醇胺(MEA)溶液吸附燃煤电厂尾气中的二氧化碳是一个古老且有效的方式。由燃煤电厂排出的尾气在吸收塔与单乙醇胺溶液接触，尾气中的二氧化碳被吸收，未被吸收的气体由吸收塔顶部排出。塔底吸收了大量二氧化碳的单乙醇胺溶液由泵输送到汽提塔，利用蒸汽加热汽提塔中的单乙醇胺溶液至110℃以释放出二氧化碳并再生单乙醇胺。再生后的单乙醇胺溶液输送回吸收塔，继续参与循环过程。由于单乙醇胺对二氧化碳的结合力很强，再生单乙醇胺需要大量的能量输入，这导致燃煤电厂的经济性大幅下降。单乙醇胺溶液作为一个强碱性溶液，存在设备腐蚀的问题，这又增加了设备投资。此外，单乙醇胺还存在着易被空气氧化的问题。这些问题阻碍着单乙醇胺吸附工艺在工业上的大规模应用。

发明内容

为解决二氧化碳捕获技术中所存在的能耗高、设备腐蚀等问题，本发明提供一种二氧化碳捕集的方法，通过合适的吸收剂的使用实现低能耗高选择性的二氧化碳分离。

为实现目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的二氧化碳捕集方法，是利用硫酸胍(C₂H₁₂N₆O₄S，CAS号：594-14-9或1184-68-5)溶液对气体混合物中的二氧化碳进行选择性吸收。当含二氧化碳的气体混合物与硫酸胍溶液接触时，二氧化碳会与硫酸胍形成包合物从溶液中沉淀下来。生成的二氧化碳硫酸胍包合物密度较大，沉淀在溶液的底部。将溶液底部含有大量二氧化碳硫酸胍包合物的浆料用泵输出，通过搅拌、超声或加热的方式释放出被吸收的二氧化碳，并再生硫酸胍溶液。再生的硫酸胍溶液可以继续循环捕集二氧化碳。

所述气体混合物为含二氧化碳的气体混合物，可以为二氧化碳/氮气混合物、二氧化碳/氮气/氧气混合物、二氧化碳/甲烷混合物或二氧化碳/甲烷/氮气混合物等，也可以为主成分为上述气体的气体混合物。

当气体混合物的二氧化碳分压过低时，需要对吸收塔内的气体混合物进行增压，以增加二氧化碳的分压，从而提高二氧化碳去除率。

为了提高气体混合物中二氧化碳的去除率以及吸收容量，应该尽可能提高硫酸胍溶液的浓度，优先选用由硫酸胍粉末和硫酸胍溶液组成的浆料。

气体混合物与硫酸胍溶液接触的场所可以为反应釜、吸收塔。为了增加气液接触界面，以及提高生产效率，优先选择吸收塔中的喷淋塔。

利用硫酸胍溶液吸附二氧化碳时，可以在室温或者低温下进行。为了增强吸附速率，优先选择在低温(-10℃～10℃)下进行。

吸收二氧化碳的溶液由泵泵出进行再生，再生方式可以采用搅拌、超声、加热等，从溶液中释放出的二氧化碳气体可以利用负压收集。

本发明中吸附二氧化碳的反应方程如下：

CO₂+(C(NH₂)₃)₂SO₄——→CO₂@(C(NH₂)₃)₂SO₄↓