CN103170318A - 一种二氧化碳吸附剂的制备方法 - Google Patents

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马江平
曾凡付
王刚
潘洪涛
唐倩倩
侯荣
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Abstract

本发明提供的一种二氧化碳吸附剂的制备方法，原料以重量份数配制，由40-70份碳酸钾、1-4份乙醇胺、8-12份二乙醇胺、1-4份三乙醇胺、0.1-0.4份五氧化二钒、0.5-1.5份亚硫酸氢钠、115-135份水、0.1-0.5份水合肼组成；制备：向反应釜中投加碳酸钾和水搅拌，待碳酸钾完全溶解后，升温至55℃，再向反应釜中依次加入乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，以60转/分钟速度搅拌，再加入五氧化二钒和亚硫酸氢钠，反应0.4-0.6小时后加入水合肼，继续搅拌反应30-60分钟，待溶液变透明，即停止搅拌，降温至室温，得二氧化碳吸附剂产品。该产品二氧化碳吸收量在200ml/100g以上。

Description

一种二氧化碳吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及二氧化碳吸收的药剂，该药剂具有较强的吸收二氧化碳能力，并可解析出二氧化碳，可重复利用，是一种高效的环保吸附剂。
背景技术
气候变暖已是毋庸置疑的事实，全球大气中CO2质量浓度已由工业化时代前的280×10增至2005年的379×10，由于人类活动产生的全球温室气体排放逐渐增加，预计到2100年，大气中的CO2含量将达到570×10，导致全球气温升高1.9℃，海平面升高38cm，而要面对以上问题，全球范围内每年必须减少60亿吨CO2排放，才能真正防止全球气候变化。除了采用新技术以节能降耗、开发可再生能源、达到减排目的外，CO2的捕获与封存技术(CCS)具有整体减少成本及增加温室气体减排灵活性的潜力。因此，研究火电厂CO2的捕集及其资源化技术对控制和减少温室气体排放、应对温室效应及全球变暖问题具有重要意义。
文献检索披露：捕集化石燃料燃烧后产生的CO2的主要技术有吸收法、吸附法、膜分离法和低温分离法，其中吸收法和吸附法有较悠久的历史，大量用于炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程，相对较成熟，有大量经验参考。一般认为胺类溶剂的化学吸收是捕集电厂、钢厂等排放的烟道气中CO2的比较有前景的技术，单乙醇胺(MEA)吸收燃烧后CO2的能耗为4.2～4.8MJ/kg，在捕集中小型电厂、钢厂和水泥厂烟道气中的CO2时，吸附法因设备简单、能耗低、易实现自动化操作、吸附法捕集CO2的成本可以大幅度下降，使其极具竞争力。
本发明研制的二氧化碳吸附剂，在传统工艺条件下，进行优化调整，选出最好的合成配比，既降低了成本又提高了吸附剂的质量，为社会节能减排提供了技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种二氧化碳吸附剂的药剂，具有较强的吸收二氧化碳能力，并可解析出二氧化碳，可重复利用，为企业节能减排提供了技术支撑。
本发明的目的是这样实现的：一种二氧化碳吸附剂的制备方法，原料以重量份数配制，由40-70份碳酸钾、1-4份乙醇胺、8-12份二乙醇胺、1-4份三乙醇胺、0.1-0.4份五氧化二钒、0.5-1.5份亚硫酸氢钠、115-135份水、0.1-0.5份水合肼组成；制备：向反应釜中投加碳酸钾和水搅拌，待碳酸钾完全溶解后，升温至55℃，再向反应釜中依次加入乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，以60转/分钟速度搅拌，再加入五氧化二钒和亚硫酸氢钠，反应0.4-0.6小时后加入水合肼，继续搅拌反应30-60分钟，待溶液变透明，即停止搅拌，降温至室温,得二氧化碳吸附剂产品。
所述产品的二氧化碳吸收量在200ml/100g以上。
所述产品的解析率达到96%以上。
本发明的机理与作用：二氧化碳和碳酸钾反应生成碳酸氢钾，但反应较慢，而加入活化剂乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺后，改变了碳酸钾与二氧化碳的反应历程，从而大大加快了吸收二氧化碳的速度，同时乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺可以降低液面上二氧化碳的平衡分压，提高二氧化碳的回收，为产品的节能降耗提供了技术支撑，彰显技术进步。
具体实施方式
本发明对照实施例作进一步的说明。
实施例
原料以重量份数配制：
1）取40份碳酸钾、1份乙醇胺、8份二乙醇胺、1份三乙醇胺、0.1份五氧化二钒、0.5份亚硫酸氢钠、115份水，0.1份水合肼；
2)取70份碳酸钾、4份乙醇胺、12份二乙醇胺、4份三乙醇胺、0.4份五氧化二钒、1.5份亚硫酸氢钠、135份水，0.3份水合肼；
3)取60份碳酸钾、2份乙醇胺、10份二乙醇胺、1份三乙醇胺、0.3份五氧化二钒、0.9份亚硫酸氢钠、126份水，0.2份水合肼；
制备方法：选1)或2)或3）其中一组：向反应釜中投加碳酸钾和水搅拌，待碳酸钾完全溶解后，升温至55℃，再向反应釜中加入乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，以60转/分钟速度搅拌，再加入五氧化二钒和亚硫酸氢钠，反应0.5小时后加入水合肼，继续搅拌反应30或60分钟，待溶液完全变成透明溶液时，停止搅拌，降温至室温后即为产品。
本产品选用的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺均为天津市化学试剂三厂生产；五氧化二钒为天津市光复精细化工研究所生产；水合肼为天津市东丽区天大化学试剂厂生产；碳酸钾和亚硫酸氢钠均为市售产品。
本发明产品的性能试验：
1）按照二氧化碳吸收能力评价二氧化碳吸附剂的性能。
本二氧化碳吸附剂，其性能参数为：pH：8-10；比重：≥1.150；达到产品的设计要求。
将本产品对二氧化碳吸收能力与市售产品对比，其结果见表1。
表1
吸收二氧化碳能力，（ml/100g，55℃）
市售二氧化碳吸附剂-1 125.6
市售二氧化碳吸附剂-2 189.4
新型二氧化碳吸附剂 223.0
从上表数据可知：在相同情况下，本产品二氧化碳吸附剂吸收二氧化碳的能力好于其他市售产品，达到设计要求。
2)再生能力
本产品与市售产品在110℃下解析后再吸收二氧化碳的能力对比结果见表2。
表2
吸收二氧化碳能力，（ml/100g，55℃）
市售二氧化碳吸附剂-1 115.9
市售二氧化碳吸附剂-2 164.7
新型二氧化碳吸附剂 221.5
从上表数据可知：在相同情况下，本产品二氧化碳吸附剂解析后吸收能力远好于其他市售产品，达到设计要求。
生产试验验证：
新疆某化工厂，以天然气为燃料，使用吸附剂吸收二氧化碳，所用的市售二氧化碳吸附剂平均每吨吸收二氧化碳的量为52摩尔，解析率为92.3%；在使用本产品后，平均每吨吸收二氧化碳的量为109摩尔，解析率为96.5%。

Claims (3)

1.一种二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于：原料以重量份数配制，由40-70份碳酸钾、1-4份乙醇胺、8-12份二乙醇胺、1-4份三乙醇胺、0.1-0.4份五氧化二钒、0.5-1.5份亚硫酸氢钠、115-135份水、0.1-0.5份水合肼组成；制备：向反应釜中投加碳酸钾和水搅拌，待碳酸钾完全溶解后，升温至55℃，再向反应釜中依次加入乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，以60转/分钟速度搅拌，再加入五氧化二钒和亚硫酸氢钠，反应0.4-0.6小时后加入水合肼，继续搅拌反应30-60分钟，待溶液变透明，即停止搅拌，降温至室温,得二氧化碳吸附剂产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该产品二氧化碳吸收量在200ml/100g以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该产品的解析率达到96%以上。
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