CN115228247A - 一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,涉及到二氧化碳捕集的技术领域。其目的为配制一种捕集吸收效果较好的混合胺类水溶液作为吸收剂,并在现有的实验装置中进行烟道气二氧化碳的捕集,通过优化调节五种胺类水溶液和扩溶剂的投料比例和反应容器的温度,促使二氧化碳的捕集。所述的五种胺类水溶液,包括羟乙基乙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺。所述的扩溶剂,包括二氨基‑二甲基‑1‑丙醇、N‑甲基二乙醇胺和二异丙醇胺。该程序简单有效,反应速率较高,可快速将排放的二氧化碳进行有效的捕集,是一种非常适合我国现有国情的温室气体减排工艺。
Description
技术领域
本发明涉及到二氧化碳捕集的技术领域,特别是种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程。
背景技术
近年来,全球气候变化已成为对我们生活越来越大的威胁。2008年,美国的气温飙升,洛杉矶46℃的热浪导致了悲剧性的死亡。2009年,澳大利亚的天气非常热,以至于铁路线停滞不前,2010年,欧洲出现了热浪,许多国家的温度都超过了4℃的记录。同年,印度也发生了高热症,当时温度达到50℃,近300人死亡。2013年,高热症袭击了美国西部地区,当时加州死亡谷的温度达到53.3℃。第一次世界气候变化会议于1979年举行,1988年世界气象组织(WMO)与联合国环境规划署(UNEP)合作,成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC),对来自世界各地的科学家提出的证据进行全面、公正和客观的评估,并向各国政府提出建议。IPCC的使命是对世界科学家提供的信息进行全面、无偏见和客观的评估,并向政府提出建议。自成立以来,IPCC已经发表了五份评估报告:第一份报告在1990年,两年后,1992年6月通过了《联合国气候变化框架公约》;第二份报告在1995年;两年后的1997年12月,通过了《京都议定书》,这是国家环境外交中的一个里程碑。最近的报告是2014年11月在哥本哈根发表的第五次评估报告,该报告显示,气候变化目前正在影响世界所有地区,如果不减少温室气体排放,气候系统的所有部分将变暖并发生永久性变化。仅仅适应是不够的。专家认为,控制温室气体排放需要在国家层面上给予特别关注,某些减排技术可以在未来几十年内大幅减少排放。
该发明的目的为配制一种捕集吸收效果较好的混合胺类水溶液作为吸收剂,并在现有的实验装置中进行烟道气二氧化碳的捕集,通过优化调节五种胺类水溶液和扩溶剂的投料比例和反应容器的温度,促使二氧化碳的捕集。
发明内容
本发明采用如下技术方案:
一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,其特征在于,包括如下步骤:
A.根据实际需要,称取一定量的羟乙基乙二胺和一乙醇胺置于烧杯中,并在30℃的环境下水浴加热,并机械搅拌30分钟,搅拌后在45℃环境下静置2个小时;
B.称取一定量的扩溶剂,置于烧杯中,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中加热搅拌;
C.将羟乙基乙二胺和一乙醇胺于扩溶剂的混合溶液置于反应容器中,将反应容器的温度调节至45℃;
D.根据实际需要,称取一定量的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时;
E.将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃;
F.向反应容器中通入体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气的模拟气体进行实验,使反应容器内的压力稳定在1MPa到3MPa;
G.在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在1MPa到3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热;
H.分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
进一步的技术方案是,所述的羟乙基乙二胺其纯度≥99.5%。所述的一乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.5%。所述的三乙基胺其纯度≥99.5%。
进一步的技术方案是,所述的羟乙基乙二胺和一乙醇胺,按照5:1的比例混合制备。所述的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺,按照1:1:1的比例混合制备。
进一步的技术方案是,所述的扩溶剂,成分为二氨基-二甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺,按照1:1:1的比例混合制备。所述的二氨基-二甲基-1-丙醇其纯度≥99.7%。所述的N-甲基二乙醇胺其纯度≥99.7%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.7%。
进一步的技术方案是,所述的一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,其特征在于,步骤3中反应容器密闭条件下加热升温至45℃。
进一步的技术方案是,所述的一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,其特征在于,步骤6中使反应容器的模拟气体压力稳定在3MPa。
本发明的有益效果:
本发明设计了一种高效捕集高浓度二氧化碳的工艺方法,这种方法具有流程操作简单、实验成本较低,且配制的吸收剂吸收能力强、吸收速率快、可重复使用等优点。且吸收剂的主要物质羟乙基乙二胺具有吸收容量大等性质,吸收容量最大为54mmol·g-1。
附图说明
图1为实施例1的反应时间与二氧化碳累计捕集量关系图;
图2为实施例2的反应时间与二氧化碳累计捕集量关系图;
图3为实施例3的反应时间与二氧化碳累计捕集量关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明中,一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法的流程步骤:
首先,根据实际需要,称取一定量的羟乙基乙二胺和一乙醇胺置于烧杯中,并在30℃的环境下水浴加热,并机械搅拌30分钟,搅拌后在45℃环境下静置2个小时;
第二步,称取一定量的扩溶剂,置于烧杯中,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中加热搅拌;
第三步,将羟乙基乙二胺和一乙醇胺于扩溶剂的混合溶液置于反应容器中,将反应容器的温度调节至45℃;
第四步,根据实际需要,称取一定量的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时;
第五步,将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃;
第六步,向反应容器中通入体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气的模拟气体进行实验,使反应容器内的压力稳定在1MPa到3MPa;
第七步,在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在1MPa到3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热;
第八步,分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
本发明中,所述的羟乙基乙二胺其纯度≥99.5%。所述的一乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.5%。所述的三乙基胺其纯度≥99.5%。
本发明中,所述的羟乙基乙二胺和一乙醇胺,按照5:1的比例混合制备。所述的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺,按照1:1:1的比例混合制备。
本发明中,所述的扩溶剂,成分为二氨基-二甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺,按照1:1:1的比例混合制备。所述的二氨基-二甲基-1-丙醇其纯度≥99.7%。所述的N-甲基二乙醇胺其纯度≥99.7%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.7%。
本发明中,所述的一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,其特征在于,步骤3中反应容器密闭条件下加热升温至45℃。
本发明中,所述的一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法与流程,其特征在于,步骤6中使反应容器的模拟气体压力稳定在3MPa。
通过上述步骤,可以进行一种适应高浓度二氧化碳捕集的工艺方法,下面将结合实际情况设计实验测试其制作效果,但是应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
实施例1:
使用电子天平称取50克的羟乙基乙二胺和10克的一乙醇胺置于烧杯中,将烧杯置于30℃的水浴环境下进行加热,并同时进行机械搅拌,搅拌30分钟后,将水浴温度调至45℃,在此环境下静置2个小时。2个小时后,称取10克的二氨基-二甲基-1-丙醇、10克的N-甲基二乙醇胺和10克的二异丙醇胺,置于烧杯中搅拌配置成扩溶剂,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中水浴加热搅拌,加热温度为45℃。称取10克的二乙醇胺、10克的二异丙醇胺和10克的三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时。将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃。
将体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气配置成实验所用的模拟气体,并向反应容器中通入模拟气体,并保持反应容器的压力为3MPa,在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热,分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
反应时间与捕集二氧化碳的累计捕集量数据如下所示:
实施例2:
使用电子天平称取40克的羟乙基乙二胺和10克的一乙醇胺置于烧杯中,将烧杯置于30℃的水浴环境下进行加热,并同时进行机械搅拌,搅拌30分钟后,将水浴温度调至45℃,在此环境下静置2个小时。2个小时后,称取10克的二氨基-二甲基-1-丙醇、10克的N-甲基二乙醇胺和10克的二异丙醇胺,置于烧杯中搅拌配置成扩溶剂,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中水浴加热搅拌,加热温度为45℃。称取10克的二乙醇胺、10克的二异丙醇胺和10克的三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时。将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃。
将体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气配置成实验所用的模拟气体,并向反应容器中通入模拟气体,并保持反应容器的压力为3MPa,在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热,分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
反应时间与捕集二氧化碳的累计捕集量数据如下所示,与实施例1相比,实施例2二氧化碳累计捕集量较小:
实施例3:
使用电子天平称取30克的羟乙基乙二胺和10克的一乙醇胺置于烧杯中,将烧杯置于30℃的水浴环境下进行加热,并同时进行机械搅拌,搅拌30分钟后,将水浴温度调至45℃,在此环境下静置2个小时。2个小时后,称取10克的二氨基-二甲基-1-丙醇、10克的N-甲基二乙醇胺和10克的二异丙醇胺,置于烧杯中搅拌配置成扩溶剂,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中水浴加热搅拌,加热温度为45℃。称取10克的二乙醇胺、10克的二异丙醇胺和10克的三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时。将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃。
将体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气配置成实验所用的模拟气体,并向反应容器中通入模拟气体,并保持反应容器的压力为3MPa,在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热,分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
反应时间与捕集二氧化碳的累计捕集量数据如下所示,与实施例1相比,实施例3二氧化碳累计捕集量较小:
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适应高浓度二氧化碳捕集的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1.根据实际需要,称取一定量的羟乙基乙二胺和一乙醇胺置于烧杯中,并在30℃的环境下水浴加热,并机械搅拌30分钟,搅拌后在45℃环境下静置2个小时;
步骤2.称取一定量的扩溶剂,置于烧杯中,将配置好的羟乙基乙二胺和一乙醇胺混合溶液滴入扩溶剂中,控制滴速为每分钟20滴,并在此过程中加热搅拌;
步骤3.将羟乙基乙二胺和一乙醇胺于扩溶剂的混合溶液置于反应容器中,将反应容器的温度调节至45℃;
步骤4.根据实际需要,称取一定量的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺置于烧杯中,并在45℃的环境下水浴加热,并机械搅拌60分钟,搅拌后在45℃环境下静置3个小时;
步骤5.将配置好的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺混合溶液倒进反应容器中,使其溶液在反应容器的最上层,并保持该状态30分钟,是反应容器中的混合溶液温度均达到45℃;
步骤6.向反应容器中通入体积含量为30%的二氧化碳、含量为70%的氮气的模拟气体进行实验,使反应容器内的压力稳定在1MPa到3MPa;
步骤7.在反应的过程中随时补充模拟气体,是反应容器的压力始终保持在1MPa到3MPa,反应过程持续4个小时后,停止加热;
步骤8.分析反应容器入口和出口的模拟气体二氧化碳的含量来评价反应效果。
2.根据权利要求1所述的方法,羟乙基乙二胺其纯度≥99.5%。所述的一乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二乙醇胺其纯度≥99.5%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.5%。所述的三乙基胺其纯度≥99.5%。
3.根据权利要求1所述的方法,羟乙基乙二胺和一乙醇胺,按照5:1的比例混合制备。所述的二乙醇胺、二异丙醇胺和三乙基胺,按照1:1:1的比例混合制备。
4.根据权利要求1所述的方法,扩溶剂,成分为二氨基-二甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺,按照1:1:1的比例混合制备。所述的二氨基-二甲基-1-丙醇其纯度≥99.7%。所述的N-甲基二乙醇胺其纯度≥99.7%。所述的二异丙醇胺其纯度≥99.7%。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3中反应容器密闭条件下加热升温至45℃。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤6中使反应容器的模拟气体压力稳定在3MPa。
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