[其他]复合催化碳酸钾脱除二氧化碳溶液

说明书

本发明是关于从含酸性气体的混合气体中脱除CO₂一种新的，更有效的吸收溶液的发明。

碳酸钾溶液法广泛地应用于合成氨和制氢原料气、城市煤气、天然气等混合气中脱除CO₂和H₂S，一般用含25%以上的碳酸钾溶液与气体混合物相接触，溶液吸收CO₂后进入再生塔，用蒸汽汽提使酸性气体从溶液中解吸，但单纯碳酸钾溶液吸收CO₂和解吸的速度都较慢，因此CO₂净化度低，热耗高。在碳酸钾溶液中添加各种催化剂可以加速溶液吸收和解吸CO₂的速度。意大利专利545，908报导了在碳酸钾溶液中加入As₂O₃或氨基乙酸作催化剂（氨基乙酸法），As₂O₃有毒，氨基乙酸作催化剂的吸收速度慢，溶液不稳定。美国专利2，886，405是用二乙醇胺作催化剂（二乙醇胺法），此法再生时热耗大，溶液吸收能力低。另外如Catacarb法对使用的催化剂成份保密，催化剂溶液用桶装出售给使用厂。

本发明的目的是采用一种新型，更有效的复合催化碳酸钾溶液脱除CO₂，它与目前已有的其它催化碳酸钾溶液法相比，具有吸收和解吸CO₂速度快，热耗低，溶液稳定等特点。

复合催化碳酸钾溶液是在碱性物质碳酸钾溶液中添加由氨基乙酸，二乙醇胺和硼酸组成的复合催化剂，各组份起的作用如下：

1.氨基乙酸：它与CO₂有很高的分子反应速度常数，具有引导CO₂由气相迅速转入液相的作用，其化学反应式如下：

即CO₂首先与氨基乙酸反应生成氨基甲酸酯，然后氨基甲酸酯水介重新生成可以利用的游离胺，因此胺的催化作用在很大程度上取决于氨基甲酸酯的水解速度。

2.二乙醇胺：当它与氨基乙酸一起加入到碳酸钾溶液时，增大溶液吸收CO₂的能力，并促进上述氨基甲酸酯的水解反应，使游离胺快速再生出来重新用于增快CO₂的吸收。

3.硼酸：硼酸对溶液的解吸起很大的促进作用，提高解吸速度，使溶液再生得更完全，它不仅有利于溶液的循环再吸收，提高溶液的吸收效率，而且可以明显地降低溶液的再生热耗。

实际的反应机理较为复杂，硼酸与羟基作用生成酯和氨基作用生成硼酸氨盐，因此对于碳酸钾溶液吸收CO₂和解吸的速度加快是属于综合的复合催化效果。

复合催化碳酸钾溶液的浓度是：K₂CO₃15～30%，二乙醇胺10～30克/升，氨基乙酸10～20克/升，硼酸15～30克/升，总钒（以KVO₃计）5～10克/升。实际使用的溶液浓度取决于被处理气的组份，要求的净化度以及吸收的温度和压力。

本发明的吸收溶液腐蚀性小，副反应小，在溶液中添加5～10克/升的V₂O₅可以抑制对碳钢的腐蚀。

本发明溶液与其它催化的碳酸钾溶液吸收CO₂的速度对比如表1。从表可见复合催化碳酸钾溶液与表中其它催化溶液相比具有较快的吸收速度。

复合催化的碳酸钾溶液与其它二种催化溶液的解吸速度对比如图1所示。在图1上表示的是溶液在再生时再生度降低值随时间的变化关系，从图可见本发明溶液在同一时间内再生度降低值最大，这表示解吸速度最快。

表1.各种催化碳酸钾溶液吸收速度对比