CN102872700A - 一种酸性气体捕集剂及含有这种捕集剂的吸收剂 - Google Patents

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许正文
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Jiangsu Daxin Environmental Science and Technology Co., Ltd.
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Abstract

本发明涉及分离技术领域，特别是一种酸性气体捕集剂及含有这种捕集剂的吸收剂。本发明公开的捕集剂为三氨四碳特丁基结构分子或含有两个三氨四碳特丁基，并且具有对称性的哑铃式分子结构。与现有酸性气体捕集技术相比，本发明提出的三氨四碳特丁基结构化合物溶液捕集酸性气体吸收容量远高于现有的吸收剂，具有低浓度高吸收容量的特点，是高性能酸性气体捕集剂。

Description

一种酸性气体捕集剂及含有这种捕集剂的吸收剂
技术领域
本发明涉及分离技术领域，特别是一种酸性气体捕集剂及含有这种捕集剂的吸收剂。
背景技术
全球气候变暖、环境污染日趋严峻，已受到世界各国的高度关注，二氧化碳和硫化氢等酸性气体因具有温室效应和高毒性及恶臭等原因，被认为需要捕集和回收的主要污染物。捕集废气等混合气中的二氧化碳，减少其排放，实现低碳经济，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题和挑战。回收废气等混合气中的硫化氢，以达到环保排放标准，是环境保护的基本要求。各种高效低能耗可行的分离和捕集酸性气体技术受到各国的高度重视。各种高性能酸性气体捕集剂的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，一些具有特殊分子结构的化合物，由于其在捕集性能上的优异性，已成为酸性气体捕集剂的研究热门课题和开发的主要对象。
有机胺类化合物具有中强碱的优良性能，在捕集酸性气体过程中可提供较高的吸收容量、吸收速率和再生速率，在工业上已得到了广泛应用。这些化合物如有机醇胺（如一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、N-甲基二乙醇胺（MDEA）等）、氨基酸盐（如甘氨酸盐）等。国内外有大量的相关专利，如US4,895,670和US4,892,674提出的酸性气体捕集剂，由有机醇胺溶剂和位阻胺盐或位阻氨基酸形成；CN1356157A提出一种吸收剂由MDEA和一种空间位阻胺组成。CN1354036A提出一种胺溶剂由MEA和一种活性胺组成。CN1895738公开了由氨基酸盐和活化组分组成的复合溶液，具有优良的吸收和再生性能，并优于单一组分。这些专利涉及的捕集剂主要用于捕集CO2和选择性脱除混合气中H2S。
目前，在常压状态下，或者更为具体的说是在含有酸性气体的烟气的处理中，在单一组分的吸收剂MEA是最为优选的，但是其吸收性能尚需要进一步提高，仍然存在吸收容量小，再生热较高，以及溶剂侵蚀材质等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对酸性气体吸收容量性能好的酸性气体捕集剂，并且将其应用到吸收剂中，形成一种高吸收容量、高反应活性的酸性气体吸收剂。
为了实现上述的发明目的，本发明的发明人公开了一种酸性气体捕集剂，其特征在于所述的酸性气体捕集剂具有式I或式II所示的结构：
Figure 830013DEST_PATH_IMAGE002
          、    
Figure 687767DEST_PATH_IMAGE004
；
上述结构中，R为具有对称性的基团。
也就是说本发明提供的捕集剂为三氨四碳特丁基结构分子或者是含有两个三氨四碳特丁基，并且具有对称性的分子。当选用式Ⅱ所示的结构时，分子结构形成哑铃式分子结构。
作为一种优选，本发明进一步公开了所述R选自－CH2－、－CH2CH2－、－CH2 CH2CH2－、－CH2 CH2（CH3）CH2－、－CH2－O－CH2－、－CH2 CH2－O－CH2CH2－中的一种。
特别是当R选择－CH2－、－CH2 CH2（CH3）CH2－、－CH2－O－CH2－时，吸收容量更大。
在上述公开内容的基础上，本发明进一步公开了一种优选的酸性气体吸收剂，所述酸性气体吸收剂是上述的酸性气体捕集剂的水溶液。
作为一种优选，本发明公开了所述捕集剂的浓度为0.05～4.0mol/L。
作为进一步地优选，本发明进一步公开了所述捕集剂的浓度为0.1～2mol/L。
特别地，本发明还进一步公开了吸收剂中优选的捕集剂为，
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE006
、、
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE012
。
本发明仅使用含有三氨四碳特丁基结构的化合物作为酸性气体捕集剂，并且以此单一成分的水溶液作为酸性气体吸收剂，其效果优于目前使用的有机醇胺类化合物，如MEA等，具有低浓度高吸收容量的特点。
附图说明
图1为吸收容量测定装置图。
其中1－气瓶，2－气体流量计，3-吸收反应器，4－皂膜流量计，P－压力计，A-取样点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
溶液制备：
（1）首先根据需要，直接购买相应地捕集剂原料。
（2）然后在常温、常压状态下，称取适量的捕集剂原料，与水混合配制成吸收剂。
其配制标准如下：
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE014
其中式I、式II-1、式II-4、式II-5的结构式如下：
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE022
吸收容量测试：
按照图1中所示，搭建好吸收容量测定装置。
将配制好的一定浓度的具有三氨四碳特丁基结构化合物溶液分别装入吸收反应器3中。
    测试过程：室温下，开启气瓶1的减压阀和进气阀，调节吸收反应器3前后的进气阀和出气阀，控制气体流量，操作压力控制在0.1MPa，压力由压力表P读取。气瓶1中的气体（CO2或H2S）通过气体流量计2进入吸收反应器3中，经填料层分散后与溶液接触，气体（CO2或H2S）被溶液吸收。吸收反应器3有效容积为400mL，填料层高度为200mm。吸收后的气相从吸收反应器3顶端出气口流出，再通过皂膜流量计4后排空，吸收反应器3进出口气体流速由流量计2和4分别读取。通过吸收反应器3底部取样点A分析液相CO2或H2S含量。液相酸性气体含量即为溶液的负载，溶液的最大负载即为吸收容量，单位为mol(酸性气体)/mol(化合物)。当吸收反应器3出口气体流量计4的读数等于进口气体流量计2的读数时，终止测定实验，此时溶液达到最大负载即为吸收容量。
测定结果见表1：
表1吸收容量测定结果比对表
Figure 2012103893108100002DEST_PATH_IMAGE024
从表1的对比结果可以看出，本发明提出的一种含有三氨四碳特丁基结构的酸性气体高吸收容量化合物,其水溶液对酸性气体的吸收容量远高于目前通用的吸收剂MEA，具有低浓度高吸收容量的特点，含有三氨四碳特丁基结构的化合物是一种高效酸性气体捕集剂。

Claims (6)

1.一种酸性气体捕集剂，其特征在于所述的酸性气体捕集剂具有式I或式II所示的结构：
Figure 2012103893108100001DEST_PATH_IMAGE002
          、    
Figure 2012103893108100001DEST_PATH_IMAGE004
；
上述结构中，R为具有对称性的基团。
2.根据权利要求1所述的酸性气体捕集剂，其特征在于：所述R选自－CH2－、－CH2CH2－、－CH2 CH2CH2－、－CH2 CH2（CH3）CH2－、－CH2－O－CH2－、－CH2 CH2－O－CH2CH2－中的一种。
3.一种酸性气体吸收剂，其特征在于所述酸性气体吸收剂是权利要求1或2中所述的酸性气体捕集剂的水溶液。
4.根据权利要求3所述的酸性气体吸收剂，其特征在于：所述捕集剂的浓度为0.05～4.0mol/L。
5.根据权利要求4所述的酸性气体吸收剂，其特征在于：所述捕集剂的浓度为0.1～2mol/L。
6.根据权利要求3所述的酸性气体吸收剂，其特征在于所述捕集剂优选为：
Figure 2012103893108100001DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 2012103893108100001DEST_PATH_IMAGE008
、
、
Figure 2012103893108100001DEST_PATH_IMAGE012
。
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