CN103007686A - 脱碳吸收液改性剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,其特征是它包括以下步骤:首先,采用AlCl3、FeCl3、Ni(NO3)2、Ba(NO3)2按重量比(1-2):(0.1-0.3):(0.2-2):(2-5)溶解到水中,总固体与水的重量比为5%-25%,溶解后倒入40-60%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至240-260℃保温4-6小时,随后过滤在100-110℃下烘干,得到纳米级颗粒物;其次,将上述得到的纳米级颗粒物,浸渍于浓度为20%-35%的2-哌啶乙醇溶液中,纳米级颗粒物的重量比为3%-10%,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为140-160mL/min流量曝气,浸渍过程持续6-10小时,随后过滤并在100-110℃下烘干后经240-260℃焙烧1.5-2.5小时即可。本发明能提高有机胺胶碳剂对CO2的吸收容量和输送能力,明显改进烟气脱碳效果。

Description

脱碳吸收液改性剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种脱碳技术,尤其是一种能提高脱碳液脱碳性能的改性剂的制造方法,具体地说是一种能在常压使用,明显提高脱碳效率的脱碳吸收液改性剂的制备方法。
背景技术
    在化石燃料燃烧过程以及有机物降解过程中,会产生大量的CO2气体排入大气中,成为温室气体的主要排放源。在化石燃料燃烧过程中,CO2以烟气形式排放,而在有机物降解过程,CO2往往转化为生物质气体的一个组分,比如沼气。近年来,随着对温室气体减排以及资源循环利用工作的不断深入,针对烟气和生物质气体的脱碳技术的应用需求不断增加。
       目前常用的一种技术是吸收法脱碳,即采用CO2吸收剂在常温、加压情况下吸收CO2,吸收剂然后在加热、减压条件下释放出CO2重新获得吸收能力,并进行周而复始的循环工作,吸收剂多采用有机胺溶液(如多元胺、空间位阻胺等)。该技术来源于化工行业的脱碳技术,当在应用于烟气脱碳或生物质气脱碳时,存在最大的问题是在常压或低压条件下的脱碳能力差,其原因在于脱碳吸收液在常压或低压条件下的CO2吸收容量和吸收速率下降所致。而对于烟气或生物质气体脱碳来说,尤其是烟气脱碳,进行加压操作是不现实的,因为这样会带来能耗过大无法应用的问题。因此,提高在常压或低压操作条件的CO2吸收效果,成为烟气脱碳和生物质气体脱碳的重要方向。
       我们分析认为,有机胺吸收液在常压下仍具有足够的CO2吸收容量,常压下吸收效果差的主要原因是对CO2的吸收传质速率较低造成。这是因为吸收液在吸收塔中流经填料表面过程中,流动平稳,基本处于平流区或过渡区,液相的传质速率系数不高,当在加压条件下时由于液相中的CO2浓度差大仍能获得较大传质通量,而在常压或低压下时,液相中的CO2浓度差变小,导致对CO2传质能力下降,宏观表现为吸收效果不佳。因此,采取措施提高脱碳吸收液的传质能力,是对现有技术进行改进的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的是针对现有的有机胺吸收液常压下吸收效果差的问题,提供一种能提高吸收容量,增强传质能力的脱碳吸收液改性剂的制备方法。
本发明的技术方案是:
一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,其特征是它包括以下步骤:
首先,采用AlCl3、FeCl3、Ni(NO3)2、Ba(NO3)2按重量比(1-2):(0.1-0.3):(0.2-2):(2-5)溶解到水中,总固体与水的重量比为5%-25%,溶解后倒入40-60%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至240-260℃保温4-6小时,随后过滤在100-110℃下烘干,得到纳米级颗粒物以搞脱碳吸收液的传质效果;
其次,将上述得到的纳米级颗粒物,浸渍于浓度为20%-35%的2-哌啶乙醇溶液中,纳米级颗粒物的重量比为3%-10%,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为140-160mL/min流量曝气,浸渍过程持续6-10小时,随后过滤并在100-110℃下烘干后经240-260℃焙烧1.5-2.5小时即可,可提高对CO2的输运能力。
所述的乙醇的浓度最好为50%。
本发明的有益效果:
本发明不仅能提高脱碳吸收液的传质效果,而且能提高对CO2的输运能力。
将本发明得到的改性剂微粒按1-20g/m3加入有到机胺脱碳溶液(可以是MEA、MDEA、PZ等常用脱碳液)中能明显改善脱碳液在常压(0-10KPa)或低压(<100KPa)下的CO2吸收传质效果。该改性剂微粒对PZ脱碳液的效果改进最为显著,对MEA次之,对MDEA相对较弱。以按5g/m3加入浓度计,对PZ脱碳液,可使CO2吸收容量增加约15%,提高CO2吸收传质速率约30%;在相同添加浓度下对MEA溶液的促进效果为,可使CO2吸收容量增加约9%,提高CO2吸收传质速率约24%;在相同添加浓度下对MDEA溶液的促进效果为,可使CO2吸收容量增加约5%,提高CO2吸收传质速率约15%。
现有的脱碳吸收液添加了本发明的改性剂后,在其循环系统中应增加一个停留时间为5-30分钟的沉淀池,当微粒发生团聚后形成沉淀,从沉淀池底部排出并再生处理,可实现循环使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,它包括以下步骤:
首先,取1克AlCl3、0.1克FeCl3、0.2克Ni(NO3)2和2克Ba(NO3)2溶解到62.7克水中,溶解后倒入40%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至240℃保温4小时,随后过滤在100℃下烘干,得到纳米级颗粒物以搞脱碳吸收液的传质效果;
其次,将上述得到的纳米级颗粒物3克,浸渍于重量为97克、浓度为20%的2-哌啶乙醇溶液中,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为140mL/min流量曝气,浸渍过程持续6小时,随后过滤并在100℃下烘干后经240℃焙烧1.5小时即可,可提高对CO2的输运能力。
将由上述过程得到的改性剂微粒按1-20g/m3加入有机胺脱碳溶液,有机胺脱碳溶液可以是MEA、MDEA、PZ等常用脱碳液。改性剂的添加将明显改善脱碳液在常压(0-10KPa)或低压(<100KPa)下的CO2吸收传质效果。脱碳吸收液添加了改性剂后,在其循环系统中应增加一个停留时间为5-30分钟的沉淀池,当微粒发生团聚后形成沉淀,从沉淀池底部排出并再生处理,进行循环使用。
本实施例的改性剂可提高吸收容量8~10%,提高CO2的输运能力15~20%。
实施例二。
一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,它包括以下步骤:
首先,取2克AlCl3、0.3克FeCl3、2克Ni(NO3)2和5克Ba(NO3)2溶解到27.9克水中,溶解后倒入60%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至260℃保温6小时,随后过滤在110℃下烘干,得到纳米级颗粒物以搞脱碳吸收液的传质效果;
其次,将上述得到的纳米级颗粒物10克,浸渍于重量为90克、浓度为35%的2-哌啶乙醇溶液中,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为160mL/min流量曝气,浸渍过程持续10小时,随后过滤并在110℃下烘干后经260℃焙烧2.5小时即可,可提高对CO2的输运能力。
将由上述过程得到的改性剂微粒按1-20g/m3加入有机胺脱碳溶液,有机胺脱碳溶液可以是MEA、MDEA、PZ等常用脱碳液。改性剂的添加将明显改善脱碳液在常压(0-10KPa)或低压(<100KPa)下的CO2吸收传质效果。脱碳吸收液添加了改性剂后,在其循环系统中应增加一个停留时间为5-30分钟的沉淀池,当微粒发生团聚后形成沉淀,从沉淀池底部排出并再生处理,进行循环使用。
本实施例的改性剂可提高吸收容量16~20%,提高CO2的输运能力35~50%。
实施例三。
一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,它包括以下步骤:
首先,采用1.5克AlCl3、0.2克FeCl3、1.1克Ni(NO3)2和3.5克Ba(NO3)2溶解到37.5克水中,总固体与水的重量比为15%,溶解后倒入50%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至250℃保温5小时,随后过滤在105℃下烘干,得到纳米级颗粒物以搞脱碳吸收液的传质效果;
其次,将上述得到的纳米级颗粒物6.5克,浸渍于重量为93.5克浓度为27.5%的2-哌啶乙醇溶液中,纳米级颗粒物的重量比为6.5%,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为150mL/min流量曝气,浸渍过程持续8小时,随后过滤并在105℃下烘干后经250℃焙烧2小时即可,可提高对CO2的输运能力。
将由上述过程得到的改性剂微粒按1-20g/m3加入有机胺脱碳溶液,有机胺脱碳溶液可以是MEA、MDEA、PZ等常用脱碳液。改性剂的添加将明显改善脱碳液在常压(0-10KPa)或低压(<100KPa)下的CO2吸收传质效果。脱碳吸收液添加了改性剂后,在其循环系统中应增加一个停留时间为5-30分钟的沉淀池,当微粒发生团聚后形成沉淀,从沉淀池底部排出并再生处理,进行循环使用。
本实施例的改性剂可提高吸收容量12~18%,提高CO2的输运能力30~40%。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种脱碳吸收液改性剂的制备方法,其特征是它包括以下步骤:
首先,采用AlCl3、FeCl3、Ni(NO3)2、Ba(NO3)2按重量比(1-2):(0.1-0.3):(0.2-2):(2-5)溶解到水中,总固体与水的重量比为5%-25%,溶解后倒入40-60%浓度的乙醇,乙醇所占溶液体积比为10%-20%,搅拌均匀后,边搅拌边滴加氨水至pH=10,然后转移至高压釜,升温至240-260℃保温4-6小时,随后过滤在100-110℃下烘干,得到纳米级颗粒物;
其次,将上述得到的纳米级颗粒物,浸渍于浓度为20%-35%的2-哌啶乙醇溶液中,纳米级颗粒物的重量比为3%-10%,在浸渍过程中搅拌并通入臭氧曝气,臭氧浓度大于10g/m3,按1L溶液为140-160mL/min流量曝气,浸渍过程持续6-10小时,随后过滤并在100-110℃下烘干后经240-260℃焙烧1.5-2.5小时即可。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的乙醇的浓度为50%。
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