CN102794095A - 三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用 - Google Patents

三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于二氧化碳捕获与分离领域，具体提供了三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用。与现有的吸收溶剂相比，本发明提出的三(2-氨乙基)胺吸收CO2性能优于现有的吸收溶剂（如单乙醇胺）；具有较大的吸收容量，较快的吸收速率。

Description

三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用
技术领域
本发明属于二氧化碳捕获与分离领域，具体提供了三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用。
背景技术
近年来，臭氧层的损耗、温室效应的加剧和酸雨等全球性环境问题日趋严重，使人类环境与经济可持续发展面临着严峻的挑战。特别是，由大量化石燃料燃烧导致排放的CO2 增加引起的温室效应加剧是引起国际争论的全球性环境污染热门课题，因而减排问题引起了全球范围的广泛关注；同时，CO2 又是一种潜在的化学资源，在工业生产中有非常重要的应用。如何能够高效、经济地回收CO2 具有重要的经济和社会意义，并已成为世界各国特别是发达国家十分关注的问题。
有机胺化合物吸收法出现于20世纪30年代，因其具有吸收速率较快、吸收容量较大、经济成本较低等优点，已成为工业气体净化的主要方法之一。
而现有的有机胺吸收剂要么是吸收速率快，但吸收容量小，解吸耗能高；要么是吸收速率慢，吸收容量大，解吸耗能低。比如伯胺MEA 吸收速率快，但其水溶液容易发泡、降解；MEA 与CO2 反应生成的产物氨基甲酸盐较稳定，溶液再生温度较高，蒸汽耗量大；氨基甲酸盐的腐蚀性较强，CO2 负荷较高时腐蚀尤为严重。叔胺N-甲基二乙醇胺（MDEA），是叔醇胺，分子中不存在活泼氢原子，因而化学稳定性好，不易降解变质；MDEA 水溶液的发泡倾向和腐蚀性均低于伯胺(MEA) 和仲胺(DEA)；与CO2 生成亚稳定的氨基甲酸氢盐，故再生容易，能耗低。但是MDEA 溶液与CO2 反应速率较慢，需要加入某些添加剂才能提高其吸收CO2 的速率。空间位阻胺与生产上常用的胺相比，其缺点是蒸汽压高，价格较贵。因此现有的有机胺溶液并不能够满足工业化对吸收溶剂的高速率、高容量、低成本的要求。
因此，开发出具有高吸收速率，高容量，低解吸能耗的新溶剂未来CO2捕获领域的一大研究趋势。
三(2-氨乙基)胺的化学式为：                                                
Figure 2012103348703100002DEST_PATH_IMAGE001
，分子式为C6H18N4，目前主要应用于医药中间体，其它用途不明。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种三(2-氨乙基)胺的新用途，也就是三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用。与现有的吸收溶剂相比，本发明提出的三(2-氨乙基)胺吸收CO2性能优于现有的吸收溶剂如单乙醇胺（MEA）；具有较大的吸收容量，较快的吸收速率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
三(2-氨乙基)胺(TAEA)作为二氧化碳吸收剂方面的应用。
三(2-氨乙基)胺(TAEA)作为二氧化碳吸收剂方面的应用，将三(2-氨乙基)胺配制成浓度为0.5mol/L-4mol/L的水溶液作为二氧化碳吸收液，并控制二氧化碳吸收液的温度为20℃-90℃。
所述二氧化碳吸收剂的浓度优先为1mol/L-3 mol/L，更优选为2mol/L。
所述二氧化碳吸收剂的温度为20℃-60℃。
其中，被吸收的气体压力为0.1-3MPa。被吸收气体中CO2的体积分数优先为0.5%-99%。，更优为所述气体中CO2的体积分数为5%-60%。
本发明的原理是：本发明利用三(2-氨乙基)（TAEA）具有三个伯胺氮原子和一个叔胺氮原子，而且一个氮原子上连接了三个比较大基团，具有一定的空间位阻效应。不但弥补了单一的有机胺溶液的不足，同时会提高CO2吸收效果。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
三(2-氨乙基)作为二氧化碳吸收剂具有较快的吸收速率，较大的吸收容量，较高的循环利用率，较低的解吸能耗。
 附图说明
图1是CO2吸收容量测定的实验装置图；其中1—CO2气体钢瓶气体，2—N2气钢瓶，3—质量流量计，4—阀门，5—电加热器，6—饱和装置，7—反应装置，8—控温仪，9—冷凝器，10—恒温水槽；
图2为不同CO2分压下三(2-氨乙基)（TAEA）的水溶液的CO2吸收容量与单乙醇胺（MEA）水溶液的CO2吸收容量对比；▲为MEA，■为TAEA；
图3不同温度下三(2-氨乙基)（TAEA）的水溶液的CO2吸收容量与单乙醇胺（MEA）水溶液的CO2吸收容量对比；●为MEA，◆为TAEA。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步的解释和发明，但本发明并不限于实施例所述的范围。
实施例1：实验过程
所用装置如图1所示。其中饱和装置和反应装置均放入恒温水槽中。将三(2-氨乙基)胺配制成一定浓度的水溶液（0.5mol/L-4mol/L）作为二氧化碳吸收液。
具体实验过程：N2，CO2气体由钢瓶依次经减压阀、质量流量计混合后进入饱和装置进行饱和（是将气体进行一定的润湿，达到一定的饱和蒸汽压）。饱和之后的气体进入装有吸收液的反应装置，之后经过冷凝器冷凝后放空。通过控温仪控制吸收过程的温度（20℃-90℃），同时利用质量流量计来控制CO2与N2的配比（也就是模拟被吸收的气体中CO2的浓度）。每隔1-2小时用液相中CO2含量分析装置测量一次TAEA的CO2容量，直到测得的相邻的CO2容量相同或者相差 
Figure 239895DEST_PATH_IMAGE002
0.05，此时反应达到平衡，完成吸收过程。
实施例2：吸收剂温度考察
     用实施例1所述的方法，将三(2-氨乙基)胺配制成浓度为2mol/L的水溶液作为二氧化碳吸收液，在常压0.1MPa的条件下，控制CO2体积分数为15%（即CO2的分压为15kPa），测量TAEA的吸收容量与温度之间的关系，8-10小时达到吸收平衡，与相同条件下的MEA的吸收容量的对比，如图3所示。
图3为不同温度下TAEA的水溶液的CO2吸收容量与MEA水溶液的CO2吸收容量对比，●为MEA，◆为TAEA。由图3可见，TAEA作为CO2吸收剂时，在20℃-90℃下均是可行的，且在不同的温度下，与MEA相比都具有较大的吸收容量。且在两者达到吸收平衡的时间差不多的条件下，TAEA的吸收容量大，可见其吸收速率快。
实施例3：吸收剂浓度考察
用实施例1所述的方法，在常压0.1MPa的条件下，控制CO2体积分数为15%（即CO2的分压为15kPa），吸收剂温度为40℃，配制不同摩尔浓度的三(2-氨乙基)胺水溶液作为二氧化碳吸收液：0.5 mol/L，1mol/L，2mol/L，3mol/L，4mol/L测量TAEA的吸收容量。最终结果显示，二氧化碳吸收液中的TAEA浓度越大，单位体积吸收液的CO2吸收容量增加。综合经济因素，以1mol/L -3mol/L较为适宜，其中在上述其它条件下，以 2mol/L更为适合。
实施例4：被吸收气体中CO2分压考察
用实施例1所述的方法，将三(2-氨乙基)胺配制成浓度为2mol/L的水溶液作为二氧化碳吸收液，控制吸收剂的温度为40℃，在常压0.1MPa下，测量TAEA的CO2吸收容量与CO2分压之间的关系，并与相同条件下的MEA的CO2吸收容量的对比，如图2所示。图2为不同分压下 TAEA的水溶液的CO2吸收容量与MEA水溶液的CO2吸收容量对比，▲为MEA，■为TAEA。
由图2可见，TAEA吸收剂可以适用于较宽的CO2体积分数（0.5%-99%均可行，优选5%-60%），且在不同的CO2分压的下，与MEA相比都具有较大的吸收容量。

Claims (8)

1.三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用。
2.根据权利要求1所述三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用，其特征是，将三(2-氨乙基)胺配制成浓度为0.5mol/L-4mol/L的水溶液作为二氧化碳吸收液，并控制二氧化碳吸收液的温度为20℃-90℃。
3.根据权利要求2所述应用，其特征是，所述二氧化碳吸收液中三(2-氨乙基)胺的浓度为1mol/L-3 mol/L。
4.根据权利要求2所述应用，其特征是，所述二氧化碳吸收液中三(2-氨乙基)胺的浓度为2mol/L。
5.根据权利要求2所述应用，其特征是，所述二氧化碳吸收液的温度为20℃-60℃。
6.根据权利要求1所述应用，其特征是，被吸收的气体压力为0.1-3MPa。
7.根据权利要求6所述应用，其特征是，所述气体中CO2的体积分数为0.5%-99%。
8.根据权利要求6所述应用，其特征是，所述气体中CO2的体积分数为5%-60%。
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