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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