CN103224577A - 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法 - Google Patents

一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103224577A
CN103224577A CN2013101573612A CN201310157361A CN103224577A CN 103224577 A CN103224577 A CN 103224577A CN 2013101573612 A CN2013101573612 A CN 2013101573612A CN 201310157361 A CN201310157361 A CN 201310157361A CN 103224577 A CN103224577 A CN 103224577A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
preparation
dioxide absorbent
state
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101573612A
Other languages
English (en)
Inventor
徐海涛
陈乐平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN2013101573612A priority Critical patent/CN103224577A/zh
Publication of CN103224577A publication Critical patent/CN103224577A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

本发明涉及一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法，属于新型化工材料及其制备技术领域。所述的固态二氧化碳吸收剂的制备方法为：（1）将聚丙烯酸用四氢呋喃溶解；（2）将聚丙烯酸四氢呋喃溶液滴入盛有二乙烯三胺和无水乙醚的反应釜中，使聚丙烯酸与二乙烯三胺完全反应；（3）将反应混合物抽滤，得固体粗产物，用无水乙醚洗涤固体粗产物并真空干燥，即得固态的二氧化碳吸收剂。本发明的固态吸收剂用于吸收二氧化碳具有吸收量高、稳定性高及再生能耗低等特点，可用于吸收烟道气和天然气中的二氧化碳。

Description

一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种吸收剂及其制备方法，具体涉及一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法。
背景技术
温室效应导致的全球变暖被认为是现今最紧迫和最严重的环境问题之一。现在通常认为，温室效应的主要原因是所谓的温室气体向大气中的排放。其中，最主要的温室气体是二氧化碳（CO2），它主要由化石燃料如煤、石油和天然气的燃烧而释放。    
削减和控制CO2排放的一种方式是从其来源中有效并且经济地吸收CO2。CO2一旦被吸收，可以被隔绝在地质岩系中，也可以被用作原料合成化工产品。
目前，有化学吸收、物理吸附及膜分离等多种方法被用于从烟道气或天然气中吸收CO2。其中，工业规模上使用最广泛的方法是化学吸收法。化学吸收法是将含有CO2的混合气体送入吸收塔内，CO2与塔内化学吸收剂发生化学反应而进入吸收剂，再流入解吸塔加热进行分离，吸收与解吸交替进行从而达到分离回收目的。
化学吸收法使用的化学吸收剂主要是烷醇胺水溶液，如单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺等。烷醇胺水溶液吸收剂存在一些缺点，如吸收剂再生过程中用来破坏吸收剂与二氧化碳之间化学结合键的高温会导致烷醇胺发生不可逆的分解，分解产物对吸收设备有一定的腐蚀性；烷醇胺易挥发，挥发的烷醇胺会对吸收设备造成腐蚀，同时对环境和人体产生危害；大量的分散介质水导致再生过程能耗很高。因此，有必要开发新型CO2吸收剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法，所述固态的CO2吸收剂具有吸收量高、稳定性高及再生能耗低等特点，特别适合用于吸收烟道气或天然气中的CO2。为此本发明同时提供这种吸收剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种固态的CO2吸收剂，其结构式如下：
Figure 13374DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为聚合度。
本发明还提供了上述固态的CO2吸收剂的制备方法，其具体步骤如下：
将1.0 mol聚丙烯酸1800和2.0 L四氢呋喃加入到装有搅拌器和冷凝回流管的5 L玻璃反应釜中，鼓泡通入氮气2 h，氮气流速30 L/h，在25℃搅拌48 h，使聚丙烯酸1800溶解；将上述全部聚丙烯酸1800的四氢呋喃溶液滴入盛有25.0 mol二乙烯三胺和10.0 L无水乙醚的30 L玻璃反应釜中，滴加速度控制在0.5 L/h~1.0 L/h，滴加完毕后，在25℃下搅拌反应4~8 h；将30 L玻璃反应釜内混合物抽滤，得固体粗产物，用10.0 L无水乙醚洗涤固体粗产物，除去未反应的二乙烯三胺，进一步在60℃真空干燥48 h，即得所述的固态的CO2吸收剂。
上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，聚丙烯酸1800是指质均分子量为1800 g/mol的聚丙烯酸。
上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，氮气的纯度为99.0％。
上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，滴加速度须严格控制在0.5 L/h~1.0 L/h，滴加速度快于1.0 L/h，反应产生的热量会导致四氢呋喃剧烈挥发，釜内压迅速增大。
上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，抽滤步骤的漏斗宜采用砂芯漏斗。
本发明提供的固态的CO2吸收剂可以在温度0~50℃、压力0.1 MPa的条件下吸收干燥的烟道气或天然气中的CO2，在20℃、0.1 MPa条件下吸收量可以达到0.41 gCO2/g吸收剂。
本发明提供的固态的CO2吸收剂可以在饱和吸收后通过加热的方式进行解吸，从而再生。本发明提供的固态CO2吸收剂直接使用，不存在分散介质或载体，再生能耗全部用于破坏吸收剂与CO2之间化学结合键，与烷醇胺水溶液吸收剂相比，再生能耗较低。解吸再生的温度为70℃，压力为 0.1 MPa，解吸率高于81％。
本发明提供的固态的CO2吸收剂及其制备方法与现有技术相比具有以下显著效果：
1、本发明提供的是一种新型的固态的CO2吸收剂，开发了CO2吸收剂的新品种。
2、本发明提供的固态的CO2吸收剂不挥发，多次再生后不分解，具有高稳定性。
3、本发明提供的固态的CO2吸收剂吸收量较高。
4、本发明提供的固态的CO2吸收剂再生能耗较低。
5、本发明提供的固态的CO2吸收剂的制备原料较易获得，价格低廉，具有低制备成本。
6、本发明提供的固态的CO2吸收剂制备方法简便，所需设备简单，适宜大规模生产应用。
附图说明
图1示出了本发明测量固态CO2吸收剂的CO2吸收/解吸能力的装置的示意图。
具体实施方式
    本发明通过以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。
实施例1
将1.0 mol聚丙烯酸1800和2.0 L四氢呋喃加入到装有搅拌器和冷凝回流管的5 L玻璃反应釜中，鼓泡通入氮气2 h，氮气流速30 L/h，在25℃搅拌48 h，使聚丙烯酸1800溶解；将上述全部聚丙烯酸1800的四氢呋喃溶液滴入盛有25.0 mol二乙烯三胺和10.0 L无水乙醚的30 L玻璃反应釜中，滴加速度控制在0.5 L/h，滴加完毕后，在25℃下搅拌反应8 h；将30 L玻璃反应釜内混合物抽滤，得固体粗产物，用10.0 L无水乙醚分3次（每次3.33 L）洗涤固体粗产物，除去未反应的二乙烯三胺，进一步在60℃真空干燥48 h，即得所述固态的CO2吸收剂，产率98％。
实施例2
将1.0 mol聚丙烯酸1800和2.0 L四氢呋喃加入到装有搅拌器和冷凝回流管的5 L玻璃反应釜中，鼓泡通入氮气2 h，氮气流速30 L/h，25℃搅拌48 h，使聚丙烯酸1800溶解；将上述全部聚丙烯酸1800的四氢呋喃溶液滴入盛有25.0 mol二乙烯三胺和10.0 L无水乙醚的30 L玻璃反应釜中，滴加速度控制在1.0 L/h，滴加完毕后，在25℃下搅拌反应4 h；将30 L玻璃反应釜内混合物抽滤，得固体粗产物，用10.0 L无水乙醚分3次（每次3.33 L）洗涤固体粗产物，除去未反应的二乙烯三胺，进一步在60℃真空干燥48 h，即得所述固态CO2吸收剂，产率96％。
测试实施例1
图1示意性地示出了用于测量吸收剂的CO2吸收/解吸能力的装置。上述装置包括：高压CO2储气罐1（CO2纯度大于99.9％）、减压阀2、干燥剂（浓硫酸）3、转子流量控制计4、阀门5-1至5-6、保温炉6（Jeiotech公司OF-23型，保温范围0 ~ 100℃，精度±0.1℃）、CO2排气口（经氢氧化钠溶液吸收）7。
通过如下方式对吸收剂的形态进行统一化加工，并测试CO2吸收/解吸能力：
采用上海盟申公司的分体式造粒机分别对实施例1和实施例2提供的固态的CO2吸收剂进行造粒（造粒条件：挤出温度105℃，空气冷），得到直径1 mm、长度2.6 mm的圆柱形粒料。
利用图1所示装置测试实施例1和实施例2提供的固态的CO2吸收剂的CO2吸收/解吸能力。
对于CO2吸收能力测试：将一定质量的圆柱形粒料吸收剂加入U形玻璃管中（高100 mm，直径15 mm）。关闭阀门5-1，5-2，5-3和5-6，打开阀门5-4和5-5，在加热到预定的吸收温度之前，对吸收剂排空气并在70℃真空干燥4 h。然后关闭阀门5-4和5-5，打开阀门5-6，向U形管内通氮气。当氮气压力达到0.1 MPa时，关闭阀门5-6，打开阀门2和5-1，通入CO2。当CO2流速趋于稳定时（约100 mL/min），关闭阀门5-1，打开阀门5-2和5-3，此时，CO2以稳定流速进入U形管。每隔一定时间，打开阀门5-1，关闭阀门5-2和5-3，将U形管从系统中移出，立即密封，用电子天平（精度0.1 mg）确定吸收CO2的质量。将U形管重新接入系统，重复上述操作，直到U形管质量恒定。
对于CO2解吸能力测试：将装有已吸收CO2的圆柱形粒料吸收剂的U形管接入系统，关闭所有阀门。将U形管加热到解吸温度，打开阀门5-4和5-5，开始CO2的解吸。每隔一定时间，关闭阀门5-4和5-5，打开阀门5-6，使U形管充满氮气。将U形管从系统中移出，立即密封，用电子天平确定解吸CO2的质量。将U形管重新接入系统，重复上述操作，直到U形管质量恒定。
吸收能力测试条件：吸收剂用量20.0 g，吸收压力0.1 MPa，吸收温度分别为0℃、10℃、20℃、30℃、40℃及50℃，CO2流速100 mL/min。
解吸能力测试条件：解吸压力0.1 MPa，解吸温度70℃。
上述测试中，吸收时间定义为从开始向U形管中通入CO2气体至U形管质量恒定所用时间；解吸时间定义为从将U形管加热到解吸温度开始至U形管质量恒定所用时间；解吸率定义为吸收剂吸收的总二氧化碳量与解吸后残留的二氧化碳量的差值与吸收剂吸收的总二氧化碳量之比；吸收时间及解吸时间使用SEIKO精工公司S143型秒表记录，精度±0.01秒。测试结果记录于表1中。
表1
 
Figure 488720DEST_PATH_IMAGE004

Claims (6)

1.一种固态的二氧化碳吸收剂，其特征是结构式如下：
Figure 2013101573612100001DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为聚合度。
2.一种权利要求1所述的一种固态的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征是具体步骤如下：
将1.0 mol聚丙烯酸1800和2.0 L四氢呋喃加入到装有搅拌器和冷凝回流管的5 L玻璃反应釜中，鼓泡通入氮气2 h，氮气流速30 L/h，在25℃搅拌48 h，使聚丙烯酸1800溶解；将上述全部聚丙烯酸1800的四氢呋喃溶液滴入盛有25.0 mol二乙烯三胺和10.0 L无水乙醚的30 L玻璃反应釜中，滴加速度控制在0.5 L/h~1.0 L/h，滴加完毕后，在25℃下搅拌反应4~8 h；将30 L玻璃反应釜内混合物抽滤，得固体粗产物，用10.0 L无水乙醚洗涤固体粗产物，除去未反应的二乙烯三胺，进一步在60℃真空干燥48 h，即得所述的固态的CO2吸收剂。
3.根据权利要求2所述的一种固态的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征是聚丙烯酸1800是指质均分子量为1800 g/mol的聚丙烯酸。
4.根据权利要求2所述的一种固态的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征是上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，氮气的纯度为99.0％。
5.根据权利要求2所述的一种固态的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征是上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，滴加速度须严格控制在0.5 L/h~1.0 L/h，滴加速度快于1.0 L/h，反应产生的热量会导致四氢呋喃剧烈挥发，釜内压迅速增大。
6.根据权利要求2所述的一种固态的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征是上述固态的CO2吸收剂的制备步骤中，抽滤步骤的漏斗宜采用砂芯漏斗。
CN2013101573612A 2013-05-02 2013-05-02 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法 Pending CN103224577A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101573612A CN103224577A (zh) 2013-05-02 2013-05-02 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101573612A CN103224577A (zh) 2013-05-02 2013-05-02 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103224577A true CN103224577A (zh) 2013-07-31

Family

ID=48835236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101573612A Pending CN103224577A (zh) 2013-05-02 2013-05-02 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103224577A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041772A (zh) * 1988-10-13 1990-05-02 库尔脱沃兹涂料有限公司 防污涂料
EP0796885A2 (en) * 1996-03-22 1997-09-24 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Molded products having selective gas permeability, films thereof, and methods for their manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041772A (zh) * 1988-10-13 1990-05-02 库尔脱沃兹涂料有限公司 防污涂料
EP0796885A2 (en) * 1996-03-22 1997-09-24 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Molded products having selective gas permeability, films thereof, and methods for their manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202898377U (zh) 沼气脱碳同步制备纳米碳酸钙的装置
CN102600802A (zh) 一种石墨基二氧化碳吸附剂及其制备方法
CN103058189B (zh) 一种吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法
CN108993098B (zh) 一种高效捕集co2的低共熔溶剂体系及其制备方法与应用
CN107715845A (zh) 一种烟气脱硫脱硝吸附剂及其制备和使用方法
CN103254334A (zh) 一种能够清除二氧化碳的固体胺的制备方法
AU2016202116B2 (en) Acidic gas absorbing agent, method for removing acidic gas and apparatus for removing acidic gas
CN103170218B (zh) 沼气净化方法及系统
CN101890340B (zh) 捕集co2用球状中孔炭复合材料及其制备方法和应用
CN103657610A (zh) 选择性吸附二氧化碳的多孔聚合物吸附剂及其制备方法
CN103894160A (zh) 一种二氧化碳固体吸收剂及其制备方法
CN102151468A (zh) 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法
CN103170216A (zh) 一种含醇胺型离子液体捕集二氧化碳的复合吸收剂
CN110448994B (zh) 一种可再生胺基功能化低共熔溶剂捕集no的工艺方法
CN102274674B (zh) 一种采用高稳定取代酚基离子液体捕集二氧化碳的方法
CN116139657A (zh) 一种用于捕集二氧化碳的胺类非水吸收剂及其使用方法
CN105214450B (zh) 一种选择性吸收so2的吸收剂以及吸收so2的工艺方法
CN105498449B (zh) 一种co2吸收溶液
CN103214608A (zh) 一种聚合物型二氧化碳吸收剂及其制备方法
CN103214607A (zh) 一种固体胺二氧化碳捕获剂的制备方法
CN103224577A (zh) 一种固态的二氧化碳吸收剂及其制备方法
CN103113947A (zh) 一种沼气分离净化装置及其碱法吸收co2净化沼气的方法
CN203474745U (zh) 一种沼气膜分离脱碳装置
CN203212538U (zh) 一种沼气分离净化装置
CN102698566A (zh) 一种用于烟气脱碳的高、中压再生系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130731