CN102173416A - 有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂 - Google Patents

有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂 Download PDF

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Abstract

本发明为涉及二氧化碳分离技术，特别涉及有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂含有质量百分数为0.01%-5%Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为0.01%-5%的Cu2(CO3)(OH)2；本有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂同有机胺联合使用同不使用添加剂的有机胺相比，其氧化速率降低约50%，其电化学腐蚀性降低近40%。

Description

有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂
技术领域
本发明涉及气体分离技术，特别涉及二氧化碳的分离技术。
背景技术
温室效应正严重威胁着人类赖以生存的地球环境，全球应对温室效应的关键是减少温室气体排放，其中主要是减少能源消费的CO2排放。根据EIA《世界能源展望2007》，煤炭需求量增幅是能源种类中增幅最大的，从2007年到2030年，煤炭需求量将上升约64%，因此，在全球范围内，减少由于煤炭消费所导致的CO2排放是控制其总排放量的主要途径之一。2009年，我国能源消耗产生的CO2排放量超过美国成为全球第一大CO2排放国。我国CO2排放量较快增长的态势，将越来越受到国际社会的关注和压力。在我国，燃煤电厂CO2排放是温室气体的主要排放源之一，其CO2排放约占我国CO2排放总量的50%；而据能源规划预测，到2010年，我国燃煤发电机组将增加到7亿千瓦，发电用煤将达到16亿吨，并且从2010年到2020年，全国煤炭消费总量还将持续增长。因此，减少燃煤电厂CO2排放对于控制我国CO2排放总量至关重要。
目前，CO2脱除过程的技术主流大致可分为三大类：溶剂吸收法、膜分离法和固体吸附剂吸附法。其中，溶剂吸收法是最有吸引力、应用最广泛的一种分离技术，绝大多数燃煤电厂烟气CO2吸收装置都采用了该类技术。CO2吸收剂的质量是该工艺的主要决定因素之一，但是在燃煤电厂烟气环境下，目前的吸收剂容易出现氧化，飞灰污染，化学腐蚀等情况，吸收剂容易变质失效。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化碳吸收剂，有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，该离子添加剂可以同MEA、MDEA类弱碱性有机胺复配，从而增加吸收剂的热稳定性并降低有机胺的腐蚀性，增强有机胺的抗氧化性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂含有质量百分数为0.01%-5%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为0.01%-5%的Cu2(CO3)(OH)2。
进一步，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.01%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.01%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为0.01%Na2CO3组成；
进一步，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为5%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为5%的Cu2(CO3)(OH)2组成；
进一步，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.2%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.2%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为                0. 1%Na2CO3组成；
进一步，所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.1%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.1%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为      0. 1%Na2CO3组成。
本发明的有益效果在于：本有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂同有机胺联合使用同不使用添加剂的有机胺相比，其氧化速率降低约50%，其电化学腐蚀性降低近40%。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1  含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂
一 、含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的配制
含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂由质量百分数为18%的MEA，质量百分数为0.01% Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.01%Cu2(CO3)(OH)2及质量百分数为0.01%Na2CO3组成。
二、性能检测
2.1氧化速率的测试
本实施例中氧化速率测试以胺（MEA）降低为95%浓度时的时间计算。
为了提高反应速率，采用100%氧气。在常压搅拌式反应器中，测定各种胺溶液在100%O2存在下的氧化速率，主要实验流程为：试验准备阶段先将恒温油浴磁力搅拌器调到吸收温度105℃、磁力搅拌速度180r/min，并将100ml吸收液预先装载于吸收瓶中，再将离子添加剂加入其中，待吸收液温度达到指定温度时开始实验。气体在配气罐中配置好后，通过减压阀，由气体质量流量控制器控制流量，在常压搅拌式反应器中与吸收液搅拌反应，剩余气体经过另一气体质量流量计测定体积后排空。每5小时测定溶液中剩余MEA或MDEA的含量，直到溶液中MEA含量降为最初的95%即可以得出氧化速度。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的氧化时间为55小时。
2.2电化学腐蚀性的测试：
将吸收饱和的有机胺溶液再在CHI660B电化学工作站上研究其腐蚀性的大小。采用三电极体系，以Q235B碳钢电极(用环氧树脂包覆，工作面积1.3cm2)做研究电极，每次实验前用碳钢电极都依次用400，600，800，1200，1500砂纸逐级打磨至光亮，再用超声清洗除去残屑, 最后用蒸馏水、无水乙醇冲洗；辅助电极为大面积的铂片电极；参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，文中提到的电极电位未经特别说明都是指现对于该电极的电位。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂电化学电阻为100.2Ω。
实施例2  含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂
一 、含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的配制
含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂由质量百分数为18%的MEA，质量百分数为5% Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为5%Cu2(CO3)(OH)2组成。
二、性能检测
2.1氧化速率的测试
本实施例中氧化速率一胺降低为95%时的时间计算。
为了提高反应速率，采用100%氧气。在常压搅拌式反应器中，测定各种胺溶液在100%O2存在下的氧化速率，主要实验流程为：试验准备阶段先将恒温油浴磁力搅拌器调到吸收温度105℃、磁力搅拌速度180r/min，并将100ml吸收液预先装载于吸收瓶中，再将离子添加剂加入其中，待吸收液温度达到指定温度时开始实验。气体在配气罐中配置好后，通过减压阀，由气体质量流量控制器控制流量，在常压搅拌式反应器中与吸收液搅拌反应，剩余气体经过另一气体质量流量计测定体积后排空。每5小时测定溶液中剩余MEA或MDEA的含量，直到溶液中MEA含量降为最初的95%即可以得出氧化速度。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的氧化时间为112小时。
2.2电化学腐蚀性的测试：
将吸收饱和的有机胺溶液再在CHI660B电化学工作站上研究其腐蚀性的大小。采用三电极体系，以Q235B碳钢电极(用环氧树脂包覆，工作面积1.3cm2)做研究电极，每次实验前用碳钢电极都依次用400，600，800，1200，1500砂纸逐级打磨至光亮，再用超声清洗除去残屑, 最后用蒸馏水、无水乙醇冲洗；辅助电极为大面积的铂片电极；参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，文中提到的电极电位未经特别说明都是指现对于该电极的电位。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂电化学电阻为260.8Ω。
实施例3  含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂
一 、含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的配制
含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂由质量百分数为18%的MEA，质量百分数为0.2% Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.2%Cu2(CO3)(OH)2及质量百分数为0.1%Na2CO3组成。
二、性能检测
2.1氧化速率的测试
本实施例中氧化速率一胺降低为95%时的时间计算。
为了提高反应速率，采用100%氧气。在常压搅拌式反应器中，测定各种胺溶液在100%O2存在下的氧化速率，主要实验流程为：试验准备阶段先将恒温油浴磁力搅拌器调到吸收温度105℃、磁力搅拌速度180r/min，并将100ml吸收液预先装载于吸收瓶中，再将离子添加剂加入其中，待吸收液温度达到指定温度时开始实验。气体在配气罐中配置好后，通过减压阀，由气体质量流量控制器控制流量，在常压搅拌式反应器中与吸收液搅拌反应，剩余气体经过另一气体质量流量计测定体积后排空。每5小时测定溶液中剩余MEA或MDEA的含量，直到溶液中MEA含量降为最初的95%即可以得出氧化速度。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的氧化时间为105小时。
2.2电化学腐蚀性的测试：
将吸收饱和的有机胺溶液再在CHI660B电化学工作站上研究其腐蚀性的大小。采用三电极体系，以Q235B碳钢电极(用环氧树脂包覆，工作面积1.3cm2)做研究电极，每次实验前用碳钢电极都依次用400，600，800，1200，1500砂纸逐级打磨至光亮，再用超声清洗除去残屑, 最后用蒸馏水、无水乙醇冲洗；辅助电极为大面积的铂片电极；参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，文中提到的电极电位未经特别说明都是指现对于该电极的电位。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂电化学电阻为241.2Ω。
实施例4  含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂
一 、含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的配制
含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂由质量百分数为18%的MEA，质量百分数为0. 1% Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.1%Cu2(CO3)(OH)2及质量百分数为0.1%Na2CO3组成。
二、性能检测
2.1氧化速率的测试
本实施例中氧化速率一胺降低为95%时的时间计算。
为了提高反应速率，采用100%氧气。在常压搅拌式反应器中，测定各种胺溶液在100%O2存在下的氧化速率，主要实验流程为：试验准备阶段先将恒温油浴磁力搅拌器调到吸收温度105℃、磁力搅拌速度180r/min，并将100ml吸收液预先装载于吸收瓶中，再将离子添加剂加入其中，待吸收液温度达到指定温度时开始实验。气体在配气罐中配置好后，通过减压阀，由气体质量流量控制器控制流量，在常压搅拌式反应器中与吸收液搅拌反应，剩余气体经过另一气体质量流量计测定体积后排空。每5小时测定溶液中剩余MEA或MDEA的含量，直到溶液中MEA含量降为最初的95%即可以得出氧化速度。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的氧化时间98小时。
2.2电化学腐蚀性的测试：
将吸收饱和的有机胺溶液再在CHI660B电化学工作站上研究其腐蚀性的大小。采用三电极体系，以Q235B碳钢电极(用环氧树脂包覆，工作面积1.3cm2)做研究电极，每次实验前用碳钢电极都依次用400，600，800，1200，1500砂纸逐级打磨至光亮，再用超声清洗除去残屑, 最后用蒸馏水、无水乙醇冲洗；辅助电极为大面积的铂片电极；参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，文中提到的电极电位未经特别说明都是指现对于该电极的电位。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂电化学电阻为241.61Ω。
实施例5   不含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂
本实施例作为不含有离子添加剂的对照实施例。
一 、不含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的配制
不含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂仅含有质量百分数为18%的MEA。
二、性能检测
2.1氧化速率的测试
本实施例中氧化速率一胺降低为95%时的时间计算。
为了提高反应速率，采用100%氧气。在常压搅拌式反应器中，测定各种胺溶液在100%O2存在下的氧化速率，主要实验流程为：试验准备阶段先将恒温油浴磁力搅拌器调到吸收温度105℃、磁力搅拌速度180r/min，并将100ml吸收液预先装载于吸收瓶中，再将离子添加剂加入其中，待吸收液温度达到指定温度时开始实验。气体在配气罐中配置好后，通过减压阀，由气体质量流量控制器控制流量，在常压搅拌式反应器中与吸收液搅拌反应，剩余气体经过另一气体质量流量计测定体积后排空。每5小时测定溶液中剩余MEA或MDEA的含量，直到溶液中MEA含量降为最初的95%即可以得出氧化速度。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂的氧化时间为52小时。
2.2电化学腐蚀性的测试：
将吸收饱和的有机胺溶液再在CHI660B电化学工作站上研究其腐蚀性的大小。采用三电极体系，以Q235B碳钢电极(用环氧树脂包覆，工作面积1.3cm2)做研究电极，每次实验前用碳钢电极都依次用400，600，800，1200，1500砂纸逐级打磨至光亮，再用超声清洗除去残屑, 最后用蒸馏水、无水乙醇冲洗；辅助电极为大面积的铂片电极；参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，文中提到的电极电位未经特别说明都是指现对于该电极的电位。
经测试，本实施例中的含有离子添加剂的有机胺二氧化碳吸收剂电化学电阻为102.Ω。
实施例4与实施例1-4比较，本发明在二氧化碳吸收量和吸收速率方面明显高于对照实施例。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，其特征在于：所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂含有质量百分数为0.01%-5%的              Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为0.01%-5%的Cu2(CO3)(OH )2。
2.根据权利要求1所述的有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，其特征在于：所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.01%的Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.01%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为0.01%Na2CO3组成。
3.根据权利要求1所述的有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，其特征在于：所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为5%的     Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]和质量百分数为5%的Cu2(CO3)(OH)2组成。
4.根据权利要求1所述的有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，其特征在于：所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.2%的  Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.2%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为      0. 1%Na2CO3组成。
5.根据权利要求1所述的有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂，其特征在于：所述有机胺类二氧化碳吸收剂的离子添加剂由质量百分数为0.1%的  Rb[UO2SeO4(OH)·H2O]，质量百分数为0.1%Cu2(CO3)(OH)2和质量百分数为      0. 1%Na2CO3组成。
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