CN104117265A - 适用于igcc电厂烟气中co2气体吸收的混合吸收剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L～2.0mol/L的复合胺水溶液；吸收容量大，吸收与解析速度快，具有吸收阶段的高捕集率，高吸收性能；解吸阶段的大解吸量和低能耗；抗氧化性能好；挥发性低，无污染，本发明采用两种有机胺复配，得到新型的混合吸收剂，与作为对比的单纯的MDEA溶液相比，被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低，氧化速度大幅降低，具有循环利用和经济型特点。

Description

适用于IGCC电厂烟气中CO2气体吸收的混合吸收剂
技术领域
本发明涉及一种用于二氧化碳的分离的添加剂，特别涉及一种适用于IGCC电厂烟气中CO2气体吸收的混合吸收剂。
背景技术
温室效应正严重威胁着人类赖以生存的地球环境，全球应对温室效应的关键是减少温室气体排放，其中主要是减少能源消费的CO2排放。根据EIA《世界能源展望2007》，煤炭需求量增幅是能源种类中增幅最大的，从2007年到2030年，煤炭需求量将上升约64％，因此，在全球范围内，减少由于煤炭消费所导致的CO2排放是控制其总排放量的主要途径之一。2009年，我国能源消耗产生的CO2排放量超过美国成为全球第一大CO2排放国。我国CO2排放量较快增长的态势，将越来越受到国际社会的关注和压力。在我国，燃煤电厂CO2排放是温室气体的主要排放源之一，其CO2排放约占我国CO2排放总量的50％。因此，减少燃煤电厂CO2排放对于控制我国CO2排放总量至关重要。整体煤气化联合循环发电(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)，是将煤炭气化和燃气—蒸汽联合循环发电系统有机集成的一种洁净煤发电技术。IGCC发电技术因其高效环保等众多优点代表了未来煤电的发展方向，是“国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)”明确的优先项目之一。IGCC具有较高的效率和很好的污染物排放控制能力，同时考虑到我国承担的二氧化碳减排责任，IGCC技术的二氧化碳分离条件是最优方案，该技术在以后的几十年内将有很好的发展前景。
目前，IGCC合成气常用的净化技术包括低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(NHD)以及N-甲基二乙醇胺(MDEA)法三种。其中，MDEA法吸收技术是最有吸引力、应用也最广泛的一种分离技术，国外绝大多数IGCC电厂烟气CO2吸收装置都采用了该类技术。MDEA吸收剂的质量是该工艺的主要决定因素之一，但是在IGCC电厂烟气环境下，目前的MDEA吸收剂存在吸收效率低，能耗低，易氧化变质等问题。
因此，需要一种适用于IGCC合成气的CO2吸收剂，吸收容量大，吸收与解析速度快，具有吸收阶段的高捕集率，高吸收性能；解吸阶段的大解吸量和低能耗；抗氧化性能好；挥发性低，无污染。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于IGCC合成气的CO2吸收剂，吸收容量大，吸收与解析速度快，具有吸收阶段的高捕集率，高吸收性能；解吸阶段的大解吸量和低能耗；抗氧化性能好；挥发性低，无污染。
本发明的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L～2.0mol/L的复合胺水溶液；
进一步，所述N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L；
进一步，混合吸收剂的吸收温度为288～313K之间，吸收压力在35atm～40atm之间；解吸温度为383～388K之间，解吸压力在0.8atm～1.1atm之间。
本发明的有益效果：本发明的适用于IGCC合成气的CO2吸收剂，吸收容量大，吸收与解析速度快，具有吸收阶段的高捕集率，高吸收性能；解吸阶段的大解吸量和低能耗；抗氧化性能好；挥发性低，无污染，本发明采用两种有机胺复配，得到新型的混合吸收剂，与作为对比的单纯的MDEA溶液相比，被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低，氧化速度大幅降低，具有循环利用和经济型特点。
具体实施方式
实施例一
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L。
实施例二
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1mol/L、二乙烯三胺0.5mol/L、碱式碳酸铜0.5mol/L。
实施例三
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.5mol/L、二乙烯三胺1.4mol/L、碱式碳酸铜0.1mol/L。
实施例四
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.5mol/L、二乙烯三胺0.35mol/L、碱式碳酸铜0.15mol/L。
实施例五
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.7mol/L、二乙烯三胺0.29mol/L、碱式碳酸铜0.01mol/L。
实施例六
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺0.9mol/L、二乙烯三胺0.22mol/L、碱式碳酸铜0.08mol/L。
实施例七
本实施例的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，复合胺水溶液中N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.2mol/L、碱式碳酸铜0.1mol/L。
上述实施例的混合剂用于CO2的吸收，吸收温度为288～313K之间，吸收压力在35atm～40atm之间；解吸温度为383～388K之间，解吸压力在0.8atm～1.1atm之间：
CO2吸收速率vi的测量。从仪器上读出某时刻吸收塔入口的CO2的体积流量和出口处的CO2体积流量，两者的差值即为某一时刻的CO2吸收量。按照理想气体状态方程计算，将得到的吸收速率对吸收时间积分可得到吸收量。vi＝p(Lin-Lout)/RT。式中Lin为时刻i进口气体流量，Lout为时刻i出口流量；p为压力；R为气体常数，T为平均温度。
CO2吸收饱和时间Δt的测量。记录下开始吸收的时间t0，当CO2吸收速率为0时，吸收液达到饱和，记录下时间t1。吸收饱和时间
Δt＝t1-t0。
CO2捕集率的测量。在本实验中，CO2捕集率体现在最终平衡时的吸收塔出口CO2浓度，CO2捕集率＝(1-吸收塔出口CO2的量/吸收塔入口CO2的量)×100％。在CO2吸收饱和时间Δt之后，吸收塔出口CO2浓度不变，CO2浓度高则捕集率大，浓度低则捕集率小。
解吸能耗的测试：
开启吸收塔入口气体、循环泵、再生塔加热器，溶液循环量等数据同吸收性能实验；记录从启动循环时刻起，到再生塔出口CO2到达平衡的时间t，此时间为达到有效循环的最短时间；从最短时间开始，记录Δt2时间段内逸出的CO2气体量Q2，记录此时的再生塔加热器功率，(再生塔加热器电耗)/Q2＝再生单位体积CO2的能耗。
抗氧化性能测试：
将吸收塔与再生塔内的吸收剂保持在正常水平线，启动再生塔加热装置和冷凝器，吸收塔和再生塔内充入100％的氧气，保持吸收塔40atm压力。从吸收塔和再生塔内取吸收剂进行化验，每24小时一次。测试吸收剂抗氧化性能。
有机胺复配吸收剂的物理性质与化学性能如下表所示。其中MDEA为：N-二甲基乙醇胺；DETA为：二乙烯三胺，Cu2(OH)2CO3为：碱式碳酸铜。其中浓度为摩尔浓度，吸收数据均在25℃(298K)条件下测得，解吸数据均在110℃(383K)条件下测得：
同条件测试MDEA水溶液作为对比结果表明：本发明的新型的混合吸收剂，与作为对比的单纯的MDEA溶液相比，被发明吸收剂的CO2吸收性能更好、捕集率提高了30个百分点、解吸能耗大幅降低，氧化速度大幅降低，具有循环利用和经济型特点。其余实施例的混合吸收剂性质与实施例一性质无明显差别。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，其特征在于：所述吸收剂为由N-二甲基乙醇胺、二乙烯三胺、碱式碳酸铜组成的摩尔浓度为1.0mol/L～2.0mol/L的复合胺水溶液。
2.根据权利要求1所述的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，其特征在于：所述N-二甲基乙醇胺1.4mol/L、二乙烯三胺0.1mol/L、碱式碳酸铜0.05mol/L。
3.根据权利要求2所述的适合IGCC电厂烟气中二氧化碳吸收的混合吸收剂，其特征在于：混合吸收剂的吸收温度为288～313K之间，吸收压力在35atm～40atm之间；解吸温度为383～388K之间，解吸压力在0.8atm～1.1atm之间。
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