CN101091864A - 回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明属于气体分离技术领域，涉及一种从含有二氧化碳的混合气体中回收或脱除二氧化碳气体的脱碳溶液，特别涉及一种羟乙基乙二胺脱碳溶液。其特征在于，本发明设计了一种新型的复合脱碳溶液，其由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成。其中主吸收组分为AEE，助吸收组分为AMP、MDEA和TEA，活化组分为MEA、DEA和PZ，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜。本发明的效果和益处是该脱碳溶液可用于回收多种化工反应尾气、燃烧烟道气和天然混合气体中的二氧化碳，也可用于脱除城市煤气、天然气等中的二氧化碳，该脱碳液具有吸收容量大、净化度高、解吸率大、再生能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明属于气体分离技术领域，涉及一种从含有二氧化碳的混合气体中回收或脱除二氧化碳气体的脱碳溶液，特别涉及一种羟乙基乙二胺脱碳溶液。
背景技术
众所周知，二氧化碳是一种温室气体。近年来，随着世界各国对地球温室效应的关注，二氧化碳的排放问题引起全世界的重视。而二氧化碳的分离方法主要分为：物理吸收法、化学吸收法和生物法。目前主要应用的是前两种方法。其中物理吸收法需要在高压下进行，因此这种方法主要适用于二氧化碳含量较高的气源；而化学吸收法可以在常压或者较低的压力下进行，因此这种方法更适合于处理二氧化碳含量较低的气源。
化学吸收法经过几十年的发展，已经从开始的单组分高能耗的吸收剂发展为现在的复合组分低能耗的吸收剂，目前吸收剂的组成组分和含量问题，仍是世界各国学术界的研究热点。
1985年中国专利(CN 103855A)公开了一种从气体混合物中除去二氧化碳的方法，其吸收剂为K2CO3 15～30％，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。其溶液吸收CO2的能力为21～26NM3CO2/M3溶液。
2001年，美国专利(US 6,290,754 B1)公开了一种从混合气体中脱除二氧化碳的方法，其吸收剂为在MDEA胺溶液中加入活性组分。其中MDEA浓度为1-6mol/L。活性组分为H2N-CnH2n-NH-CH2-CH2OH，(1≤n≤4)，其浓度为总胺的摩尔浓度的0.01到0.5之间。
2002年中国专利(CN 1340374A)公开了一种从气体混合物中除去二氧化碳的方法，其吸收剂为：
A.30.0至50.0％的氮-甲基二乙醇胺；
B.0.1至1.5％的二甲基乙醇胺；
C.0.5至1.5％的甲基乙醇胺；
D.1.0至2.0％的二氮己环；
E.余量的水。
其溶液吸收CO2的能力为22～26NM3CO2/M3溶液。
综上所述，现有的以K2CO3或MDEA为主体的脱碳溶液虽有其各自的优点，但其综合的脱碳能力普遍较低，而且操作压力略高，因此在方面均有改进的余地。
发明内容
本发明目的是通过添加一种新型的溶剂作为组分，该组分与其它组分复合作用，来改善以上脱碳溶液脱碳能力不足的问题，并且能在较低的压力条件下有较好的回收效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所适用的气源为二氧化碳含量为3％～70％(体积分数)的混合气体。本发明所说的脱碳溶液主要由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成。其中主吸收组分为羟乙基乙二胺(AEE)，其含量为5％～35％(质量分数)。其特征在于：以羟乙基乙二胺(AEE)作为主吸收组分，不仅吸收速率快，而且吸收量大，但其解吸温度略高。其中助吸收组分包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和三乙醇胺(TEA)，这三种物质可单独或混合使用，但助吸收组分的总含量在5％～30％(质量分数)。添加助吸收组分，主要起降低解吸温度的作用，弥补主吸收组分的不足。其中活化组分包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和哌嗪(PZ)，其中这三种物质可单独或混合使用，但活化组分的总含量在1％～10％(质量分数)。活化组分主要起活化助吸收组分作用，使助吸收组分快速达到吸收饱和。本发明所说的脱碳溶液中胺的总量为35％～55％(质量分数)。为了降低吸收液对设备的腐蚀和自身的降解，在此复合脱碳液中同时添加了缓蚀剂和抗氧化剂。其中缓蚀剂为矾酸钠，其含量为0.05％～1.0％(质量分数)；抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜，其含量为0.05～1.0％(质量分数)。本发明所说的脱碳溶液中水的含量为45％～65％(质量分数)。
本发明的效果和益处是，本发明所说的脱碳溶液，具有大吸收量，在60～80Nm3/m3，高的解吸量，在45～55Nm3/m3，且解吸温度低的优点。因此适合于回收多种化工反应尾气、燃烧烟道气和天然混合气体中的二氧化碳，也可用于脱除城市煤气、天然气等中的二氧化碳。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1 为浙江某烟道气中二氧化碳回收装置
原料气：30000Nm3/h，组成：CO2：9.5％；O2：7.0％；H2O：11.0％；N2：72.0％；CO：1.0％；微量硫化物和氮氧化物。其中吸收塔平均温度为50℃，解吸塔平均温度为105℃。
CO2回收量：3万吨/年或2200Nm3/h，纯度99％(干基)。
复合脱碳溶液循环量：120Nm3/h，组成：主吸收组分羟乙基乙二胺(AEE)，其含量(均指质量百分含量)为25％。助吸收组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)，其含量为10％；N-甲基二乙醇胺(MDEA)，其含量为5％。活化组分一乙醇胺(MEA)，其含量为5％；哌嗪(PZ)，其含量为5％。缓蚀剂为矾酸钠，其含量为0.07％。抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜，其含量为0.060％。其余为水。
实施例2 黑龙江某二氧化碳回收装置
原料气：12000Nm3/h，组成：CO2：10.25％；O2：6.8％；H2O：9.1％；N2：75.0％；CO：1.0％；微量硫化物和氮氧化物。其中吸收塔平均温度为50℃，解吸塔平均温度为105℃。
CO2回收量：66Nm3/h，纯度98.5％(干基)。
复合脱碳溶液循环量：120Nm3/h，组成：主吸收组分羟乙基乙二胺(AEE)，其含量为25％。助吸收组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)，其含量为5％；N-甲基二乙醇胺(MDEA)，其含量为5％；三乙醇胺(TEA)，其含量为5％。活化组分一乙醇胺(MEA)其含量为4％；二乙醇胺(DEA)，其含量为3％；哌嗪(PZ)其含量为3％。缓蚀剂为矾酸钠，其含量为0.05％。抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜，其含量为0.05％。其余为水。
Claims (9)
1.一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，能够回收或脱除混合气体中的二氧化碳，其特征在于：复合脱碳溶液是由主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂和水组成，其中主吸收组分是AEE，助吸收组分是AMP、MDEA和TEA，活化组分是MEA、DEA和PZ，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜。
2.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于混合气体中二氧化碳含量为3％～70％(体积分数)。
3.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于主吸收组分为羟乙基乙二胺(AEE)，其含量为5％～35％(质量分数)。
4.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于助吸收组分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和三乙醇胺(TEA)，其中这三种物质可单独或混合使用，但助吸收组分的总含量在5％～30％(质量分数)。
5.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于活化组分为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和哌嗪(PZ)，其中这三种物质可单独或混合使用，但活化组分的总含量在1％～10％(质量分数)。
6.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于缓蚀剂为矾酸钠，其含量为0.05％～1.0％(质量分数)。
7.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜，其含量为0.05～1.0％(质量分数)。
8.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于胺的总量为35％～55％(质量分数)。
9.根据权利要求1所述的一种回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于除主吸收组分、助吸收组分、活化组分、缓蚀剂、抗氧化剂外，其余为水，其特征在于水的含量为45～65％(质量分数)。
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