CN105435585A - 回收废气中co2的复合吸收剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回收废气中CO2的复合吸收剂，其由主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；所述主吸收剂选自三乙醇胺、叔丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、正戊胺、异戊胺、二异丁胺以及异丁胺中的一种或几种；所述助吸收剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、甲基乙醇胺、二乙醇胺以及正丙醇胺中的一种或几种；所述降耗剂选自丙二酸、丁二酸、戊二酸以及己二酸中的一种或几种；所述有机溶剂选自丙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或几种。本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂具有吸收速率快、吸收容量大、再生能耗低、稳定性好、净化度高、解吸效果好等优点。

Description

回收废气中CO2的复合吸收剂
技术领域
本发明属于气体分离技术领域，具体涉及到一种回收废气中CO2的复合吸收剂。
背景技术
天然气及油田伴生气中CO2含量为15％-50％(体积分数)，如何高效分离回收CO2越来越受到重视，目前化学溶剂吸收法捕集废气中CO2技术是目前世界公认的缓解温室效应、并最适合工业化运行的有效途径之一。
常规单一吸收剂的特点是吸收效率高，但再生困难，再生能耗大(如MEA、DEA)，或者是再生能耗较低，但吸收效率低(如N-甲基二乙醇胺(MDEA))。这样能同时满足高吸收率和高吸收负荷、低能耗、低腐蚀性的混合吸收剂的研究就应运而生了。
2008年4月30日授权公告的中国专利CN100384511C公开了一种从气体混合物中分离CO2的溶剂和工艺，采用复合胺从气体中脱除CO2。以N-甲基二乙醇胺或一乙醇胺为主要成分，在其中添加二乙醇胺、哌嗪、空间位阻胺或两种以上混合物等活化剂，主要应用于捕集或脱除天然气或煤气混合物中的二氧化碳。
2010年8月18日公开的中国专利CN101804287A公开了一种从气体混合物中捕集或分离二氧化碳的吸收剂，包括以下重量百分数的组分：N-乙基乙醇胺：10wt％～50wt％；环丁砜：10wt％～40wt％；水：余量。
2011年8月17日公开的中国专利CN102151458A公开了一种捕集和分离CO2的吸收剂，所述吸收剂以重量百分数计含有5～95％碳酸二甲酯和95～5％有机溶剂；所述有机溶剂为烃类、醇类、醚类或酯类溶剂中的一种或几种。其优点在于，能够降低碳酸二甲酯的凝固点，同时保证其吸收CO2的效果不变，甚至有所增强，解决了在较低温度下使用碳酸二甲酯时粘度迅速增加或凝固而影响其使用效果的问题。
2013年3月20日公开的中国专利CN102974203A公开了一种捕集或分离二氧化碳的吸收剂，该吸收剂由主体活性胺、抗氧化剂、消泡剂、缓蚀剂和溶剂组成，在一定温度和压力下，可应用于捕集分离天然气、变换气、烟道气和合成气中的CO2。
2013年1月30日公开的中国专利CN102895842A公开了一种多胺类离子液体的CO2气体吸收剂制备方法，其提供的CO2气体吸收剂吸收能力强，吸收CO2量与离子液体的摩尔比最高可达1:2.49；具有再生性能，所述吸收饱和的离子液体吸收剂，离子液体解吸率可达99％。
2013年8月14日公开的中国专利CN103239970A公开了一种用于催化裂化再生烟气中CO2捕集的复合吸收剂，以解决现有技术中吸收剂吸收速率慢、容量小、再生能耗高和对设备腐蚀性强等问题。
2013年4月3日公开的中国专利CN103007690A公开了一种二氧化碳吸收剂及其制备方法，其包含有机胺与碱性金属氧化物其质量比为0.01-100:1。这种吸收剂对CO2的捕捉性能较高。
以上溶剂专利虽有其各自的优点，但其综合的脱碳能力普遍较低、解吸能耗较高、再生温度高，因此在很多方面均有改进的余地。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种回收废气中CO2的复合吸收剂，具有吸收速率快、吸收容量大、再生能耗低、稳定性好、净化度高、解吸效果好等优点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种回收废气中CO2的复合吸收剂，其由主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；所述主吸收剂选自三乙醇胺、叔丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、正戊胺、异戊胺、二异丁胺以及异丁胺中的一种或几种；所述助吸收剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、甲基乙醇胺、二乙醇胺以及正丙醇胺中的一种或几种；所述降耗剂选自丙二酸、丁二酸、戊二酸以及己二酸中的一种或几种；所述有机溶剂选自丙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或几种。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂具有的优点是吸收能力强、吸收速率快、吸收容量大、捕集率高，在工业塔器内气液有限的停留接触时间内有效实现CO2的吸收；再生温度低、再生能耗低，再生温度小于102℃，再生能耗较常规溶剂降低明显。
附图说明
图1为1000Nm3/dCO2捕集连续测试中试实验装置。
其中，附图标记说明如下:
1-废气进口；2-吸收器；3-富液泵；4-相分离器；5-再生相泵；6-贫富液换热器；7-再生器；8-贫液泵；9-水冷器；10-洗涤器；11-尾气出口；12-循环相泵；13-水冷器；14-气液分离器；15-CO2出口；16-洗涤水进口；17-洗涤水出口；18-再沸器；19-热流进；20-热流出。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂。
首先说明根据本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂，由主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；所述主吸收剂选自三乙醇胺、叔丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、正戊胺、异戊胺、二异丁胺以及异丁胺中的一种或几种；所述助吸收剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、甲基乙醇胺、二乙醇胺以及正丙醇胺中的一种或几种；所述降耗剂选自丙二酸、丁二酸、戊二酸以及己二酸中的一种或几种；所述有机溶剂选自丙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或几种。
在根据本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂中，主吸收剂所占的比重最大，起到主要的吸收作用；助吸收剂起到辅助吸收作用，并与主吸收剂产生正交互作用，有效增强吸收速率和吸收容量；降耗剂由一系列具有高沸点、低挥发性的有机溶剂组成，起到提升复合吸收剂整体沸点、在解吸时减少水份蒸发的作用，从而有效降低再生能耗。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，在回收废气中CO2的复合吸收剂中，主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水、有机溶剂的质量比可为(17％～32％):(5％～10％):(1％～3％):(25％～45％):(15％～40％)。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，所述废气可为天然气或油田伴生气。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，所述废气中CO2的体积分数可为10％～60％。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，所述废气中CO2的分压力可为0.1MPa～2.5MPa。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，所述废气的总压力可为0.5MPa～5MPa。
在根据本发明所述的回收废气中CO2的复合吸收剂中，所述废气的温度为5℃～50℃。
接下来说明根据本发明的回收废气中CO2的复合吸收剂的实施例，均在1000Nm3/dCO2捕集连续测试中试实验装置上完成。
实施例1
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分三乙醇胺、叔丙醇胺的含量分别为15wt％、5wt％，助吸收剂组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量为5wt％，降耗剂组分丙二酸、丁二酸的含量分别为1wt％、1wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丙醇的含量为33wt％。
测试1：复合吸收剂的吸收、解吸试验
参照图1，将温度为45℃，气相CO2分压力为0.1MPa、体积分数为15％的含有CO2、O2和N2的混合气体(模拟油田伴生气)输入充有上述复合吸收剂的1000Nm3/dCO2捕集连续测试中试实验装置，其中吸收塔塔径为200mm，塔高为16m，填料层高度为10m；解吸塔塔径为150mm，塔高为12m，填料层高度为8m；溶液循环量为350L/h，进气量为42Nm3/h，吸收剂吸收温度为40℃，解吸温度由再生塔底加热器控制。吸收塔底、解吸塔底均设有取样口。开始试验后每天取样分析，其中吸收塔底、解吸塔底取样分析测定溶液中CO2含量。相关数据见表1。
表1复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例2
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分N-甲基二乙醇胺的含量为21.5wt％，助吸收剂组分哌嗪、甲基乙醇胺的含量分别为3wt％、3.5wt％，降耗剂组分戊二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丙醇、异丁醇的含量分别为15wt％、15wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表2。
表2复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例3
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分N-甲基二乙醇胺、乙胺的含量分别为15wt％、5wt％，助吸收剂组分二乙醇胺的含量为5wt％，降耗剂组分己二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丁酮的含量为33wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表3。
表3复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例4
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分乙胺、丙胺的含量分别为13％、10％，助吸收剂组分二乙醇胺的含量为5wt％，降耗剂组分己二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丁酮、醋酸乙酯的含量分别为15wt％、15wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表4。
表4复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例5
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分异丙胺的含量为18wt％，助吸收剂组分二乙醇胺、正丙醇胺的含量分别为2wt％、3wt％，降耗剂组分戊二酸、己二酸的含量分别为1wt％、1wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分醋酸丁酯的含量为35wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表13。
表5复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例6
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分异丁胺、正戊胺的含量分别为10％、7％，助吸收剂组分正丙醇胺的含量为6wt％，降耗剂组分己二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分醋酸乙酯的含量为35wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表13。
表6复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例7
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分异戊胺的含量为23wt％，助吸收剂组分甲基乙醇胺、二乙醇胺的含量分别为3wt％、2wt％，降耗剂组分戊二酸、己二酸的含量分别为1wt％、1wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分醋酸乙酯、醋酸丁酯的含量分别为10wt％、20wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表7。
表7复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例8
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分二异丁胺、异丁胺的含量分别为15％、8％，助吸收剂组分哌嗪的含量为5wt％，降耗剂组分丁二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丁酮的含量为30wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表8。
表8复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例9
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分异丁胺的含量为23wt％，助吸收剂组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量为5wt％，降耗剂组分丙二酸的含量为2wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丙醇、异丁醇的含量分别为15wt％、15wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表9。
表9复合吸收剂吸收、解吸试验结果
实施例10
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分叔丙醇胺、正丁胺的含量分别为10％、10％，助吸收剂组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量为5wt％，降耗剂组分丁二酸、戊二酸的含量分别为1wt％、1wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丙醇的含量为33wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表10。
表10复合吸收剂吸收、解吸试验结果
对比例1
配制300L复合吸收剂，其中，主吸收剂组分三乙醇胺、叔丙醇胺的含量分别为15wt％、5wt％，助吸收剂组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量为5wt％，水的含量为40wt％，有机溶剂组分丙醇的含量为35wt％。
测试过程与实施例1相同，相关数据见表11。
表11复合吸收剂吸收、解吸试验结果

Claims (7)

1.一种回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述回收废气中CO2的复合吸收剂由主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水以及有机溶剂组成；
所述主吸收剂选自三乙醇胺、叔丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、乙胺、丙胺、异丙胺、正丁胺、正戊胺、异戊胺、二异丁胺以及异丁胺中的一种或几种；
所述助吸收剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、甲基乙醇胺、二乙醇胺以及正丙醇胺中的一种或几种；
所述降耗剂选自丙二酸、丁二酸、戊二酸以及己二酸中的一种或几种；
所述有机溶剂选自丙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、丁酮、醋酸乙酯以及醋酸丁酯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，在回收废气中CO2的复合吸收剂中，主吸收剂、助吸收剂、降耗剂、水、有机溶剂的质量比为(17％～32％):(5％～10％):(1％～3％):(25％～45％):(15％～40％)。
3.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述废气为天然气或油田伴生气。
4.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述废气中CO2的体积分数为10％～60％。
5.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述废气中CO2的分压力为0.1MPa～2.5MPa。
6.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述废气的总压力为0.5MPa～5MPa。
7.根据权利要求1所述的回收废气中CO2的复合吸收剂，其特征在于，所述废气的温度为5℃～50℃。
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