CN108568190A - 一种用于同时脱除沼气中co2和h2s的活化型高效吸收液 - Google Patents

一种用于同时脱除沼气中co2和h2s的活化型高效吸收液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从高含二氧化碳和硫化氢的沼气中同时脱除二氧化碳和硫化氢的吸收液。吸收液由主吸收剂、活化剂、缓蚀剂、消泡剂和去离子水构成。其中主吸收剂的质量分数为10％‑55％、活化剂质量分数为2％‑18％、缓蚀剂质量分数0.1％‑0.5％、消泡剂质量分数0.1％‑0.5％、余量为去离子水加至100％。本发明的高效沼气净化吸收液与传统醇胺吸收液相比具有酸性气吸收容量(负荷)大，吸收速率快，再生性能好等特点，可有助于沼气净化的节能降耗。

Description

一种用于同时脱除沼气中CO2和H2S的活化型高效吸收液
技术领域
本发明涉及一种用于脱除沼气中较高浓度的CO2和H2S的吸收液，属于气体净化技术领域。
背景技术
为了满足沼气进入燃气管网的标准(H2S≤15mg/m3,CO2≤3％v/v)，研究一种高效的同时脱除沼气中CO2和H2S的吸收剂显得尤为重要。
目前用于吸收沼气中CO2和H2S的吸收剂主要有MEA、DEA等醇胺以及MDEA脱碳溶剂；但MEA、DEA等醇胺存在腐蚀性强、易降解变质、易发泡、再生能耗高等问题，同时还会对环境造成较为严重的污染；而MDEA脱碳溶剂虽与H2S的反应速率较快，但与CO2的反应速率较慢，致使使用MDEA脱除沼气中高含量的CO2和H2S的整体效果较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有用于脱除沼气中CO2和H2S的吸收剂存在的不足，提出一种活化型可同时高效脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的吸收液。本发明所述的吸收液特别对二氧化碳含量较高(35％～45％v/v)而硫化氢含量相对较低(5000～12000ppm)的沼气脱除效果显著，且具有较高的脱除速率和吸收容量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可同时高效脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的吸收液，其特征在于，由以下质量分数的原料制得：主吸收剂10％-55％、活化剂2％-18％、缓蚀剂0.1％-0.5％、消泡剂0.1％-0.5％，余量为水。
上述技术方案中，所述的主吸收剂为N-甲基二乙醇胺(MDEA)，质量分数优选为15％-52％，进一步优选20％-50％。
上述技术方案中，所述的活化剂为二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、哌嗪(PZ)、羟乙基乙二胺(AEEA)中的一种或多种。其中活化剂在所述吸收液中的质量分数优选为3％-18％，进一步优选5％-12％。
作为本发明优选的实施方式之一，所述主吸收剂N-甲基二乙醇胺和所述活化剂质量之和占吸收液总质量的15％-55％，优选20％-50％。
上述技术方案中，所述的消泡剂为二甲基硅油；所述的缓蚀剂为偏钒酸钠。
本发明所述的吸收液可采用本领域技术人员所掌握的常规混合物配制方法得到，如将主吸收剂、活化剂、消泡剂、缓蚀剂溶于水后，搅拌均匀即得所述的高效沼气净化脱硫脱碳吸收液。
本发明还提供上述吸收液脱除气体中二氧化碳和硫化氢的应用，所述气体为沼气、天然气、煤层气、页岩气等。
本发明技术方案的优点在于，本发明所述的吸收液不但可以同时吸收沼气中的硫化氢和二氧化碳，还对硫化氢和二氧化碳有较高的吸收速率和较大的吸收容量。而且，所述吸收液还具有不易降解、酸气吸收容量高，性质稳定、再生能耗低等优点。
附图说明
图1为本发明实施时的沼气净化吸收流程图。
图2为优选吸收剂脱除CO2和H2S的吸收速率比较图。
具体实施方式
沼气净化吸收实验流程如图1所示，厌氧消化产生的沼气经沼气压缩机干燥加压后，通过质量流量计计量进入高压反应釜，与釜内预置的吸收液进行吸收反应，净化后的沼气经冷凝后进入沼气分析仪分析，然后进入湿式气体流量计计量，通过计算吸收饱和后质量流量计的累计流量与湿式流量计的流量差值来计算吸收液的化学吸收量、吸收容量以及吸收速率等。吸收实验条件：反应温度为50摄氏度，反应釜搅拌转速200转/min，进气流速3.6L/min，釜内吸收液1.2L，釜内压力0.1MPa。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
待处理沼气组成见表1。
表1
分析项目 单位 结果
CH4 v/v 60％
CO2 v/v 39.5％
H2S v/v 8000ppmv
CO v/v 0.01％
O2 v/v 0.05％
实施例1-10的具体配方如下，结果见图2。
实施例1配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺34％，活化剂哌嗪4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为35.5mol/L。
实施例2配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺30％，活化剂哌嗪8％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为40.8mol/L。
实施例3配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺30％，活化剂哌嗪4％，二乙醇胺4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为40.1mol/L。
实施例4配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺30％，活化剂哌嗪4％，羟乙基乙二胺4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为41.2mol/L。
实施例5配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺30％，活化剂哌嗪4％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为38.2mol/L。
实施例6配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺38％，活化剂哌嗪4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为36.6mol/L。
实施例7配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺38％，活化剂二乙醇胺4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为29.7mol/L。
实施例8配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺38％，活化剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为26.4mol/L。
实施例9配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺38％，活化剂羟乙基乙二胺4％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为32.6mol/L。
对比例1配方：主吸收剂N-甲基二乙醇胺38％，缓蚀剂偏钒酸钠0.1％，消泡剂二甲基硅油0.2％，余量为水。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为14.52mol/L。
对比例2配方：采用市售吸收剂，其总胺质量分数为45wt％。
实验结果：吸收容量(CO2+H2S)为36.2mol/L。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种同时脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的吸收液，其特征在于，由以下质量分数的原料制得：主吸收剂10％-55％、活化剂2％-18％、缓蚀剂0.1％-0.5％、消泡剂0.1％-0.5％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的吸收液，其特征在于，所述主吸收剂为N-甲基二乙醇胺，质量分数为15％-52％。
3.根据权利要求1所述的吸收液，其特征在于，所述的活化剂为二乙醇胺、三乙醇胺、哌嗪、羟乙基乙二胺中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的吸收液，其特征在于，所述活化剂在所述吸收液中的质量分数为3％-18％。
5.根据权利要求1所述的吸收液，其特征在于，所述主吸收剂和所述活化剂质量之和为吸收液总质量的15％-55％。
6.根据权利要求1所述的吸收液，其特征在于，所述消泡剂为二甲基硅油；所述缓蚀剂为偏钒酸钠。
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