CN117000007A - 一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法、制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气环保处理技术领域，尤其涉及一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法、制备装置，包括改性盐、稳泡剂、表面活性剂自以及水，所述改性盐按质量百分比计为2~25%；所述稳泡剂按质量百分比计为0.05~0.1%；所述表面活性剂的浓度为10×10‑5~25×10‑5 mol/L；通过改性使二氧化碳与吸收剂酰胺基团的C、O有双重作用，从而提高吸收剂的脱碳效率；表面活性剂可以降低气液界面张力，从而增加了气液传质速率；稳泡剂可以维持吸收液发泡产生的泡沫持久，进一步提高吸收剂的脱碳效率。
Description
技术领域
本发明属于烟气环保处理技术领域，尤其涉及一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法、制备装置。
背景技术
工业上广为应用的脱碳装置为塔式结构，脱碳液为化学吸收剂。从经济角度考虑，所选用的化学脱碳液应当具备再生的性能，主要有醇胺、碳酸盐、柠檬酸钠、磷酸盐、氨水、海水等。磷酸盐属于多元弱酸盐，其水溶液具有一定的缓冲作用，对酸气的吸收容量较高，且具有一定的抗氧化性，如果控制好水溶液浓度，能很好地抑制硫代硫酸盐和其他杂质的生成。所以磷酸盐在脱碳领域具有很好的应用前景。但磷酸盐在水中的溶解度不是很高，单纯的利用磷酸盐水溶液脱碳效率低。
发明内容
本发明公开一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法、制备装置，主要解决目前单利用磷酸盐水溶液脱碳效率不高的问题。
为实现所述目的，本发明提供一种烟气二氧化碳吸收剂，包括改性盐、稳泡剂、表面活性剂自以及水，所述改性盐按质量百分比计为2~25%；所述稳泡剂按质量百分比计为0.05~0.1%；所述表面活性剂的浓度为10×10-5~25×10-5 mol/L。
优选的，所述改性盐按质量百分比计为3~23%；所述稳泡剂按质量百分比计为0.07~0.08%；所述表面活性剂的浓度为15×10-5~18×10-5 mol/L。
优选的，所述改性盐为改性十二水合磷酸钠。
优选的，所述稳泡剂为十二醇。
优选的，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复合物。
优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或α—烯烃磺酸钠。
优选的，所述非离子表面活性剂为烷基多糖苷。
本发明还提供一种烟气二氧化碳吸收剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：在一定温度下将改性十二水合磷酸钠溶于水中；
S2：然后加入表面活性剂，并进行搅拌；
S3：最后再用酸性水溶液将吸收剂调节至所需PH值。
优选的，所述S1中温度为25~30℃；所述S2中搅拌时间为20~30min；所述S3中PH值为8.5~9.0。
本发明还提供一种烟气二氧化碳吸收剂的制备装置，包括用于存放烟气的气瓶、与气瓶连接的脱碳塔、设置在脱碳塔底部的烟气分布器以及与脱碳塔连接的脱碳液箱。
本发明提供的技术方案至少具有如下技术效果：
本发明公开的二氧化碳吸收剂，通过改性使二氧化碳与吸收剂酰胺基团的 C、O有双重作用，从而提高吸收剂的脱碳效率；表面活性剂可以降低气液界面张力，从而增加了气液传质速率；稳泡剂可以维持吸收液发泡产生的泡沫持久，进一步提高吸收剂的脱碳效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例5烟气二氧化碳吸收剂制备装置的连接结构示意图；
主要附图标记说明：1、气瓶；2、压力计；3、流量计；4、气体分布器；5、脱碳液箱；6、泵；7、脱碳塔；8、色谱仪；9、温度计。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
本实施例公开一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法，吸收剂的配置，按改性十二水合磷酸钠占溶液的质量百分含量为3.0％（300g），十二醇为0.05%（5.2g），水（10000g），阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和非离子表面活性剂烷基多糖苷的浓度均为5×10- 5mol/L（6.5×10-4mol）。按照上述比例，在27℃下先将改性十二水合磷酸钠溶于水中，加入十二醇、十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷，之后搅拌25分钟，加入磷酸水溶液使其PH值在8.5，形成吸收剂(复合吸收剂)。形成吸收剂没有毒性，且可再生性能好，能够在烟气脱碳脱硫、天然气脱碳脱硫等领域得到广泛应用；吸收剂有效的降低了溶液的表面张力。通过表面张力测定，在同样温度条件下复合吸收剂比单一成分碳酸钠的表面张力降低15~33%，使气体容易形成小气泡，有效地增大了气液比表面积，提高了传质速率，使脱碳效率达95%以上；本发明的吸收剂成本低，用量少，酸性负荷高，脱碳效率高且耗能少。将二氧化碳解吸出来，能实现资源化利用。活化剂的存在还能有效地去除污垢，防止污染物的累积。
当烟气进入吸收液中时能够产生大量的小气泡，从而增加了气液接触面积，
改性十二水合磷酸钠水溶液显碱性，所选择的表面活性应当具有耐碱性、耐盐性。为了能够产生大量的小气泡则要求该表面活性剂具有高的起泡性与稳定性。因此十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷综合了离子型与非离子型表面活性剂的众多优点，如良好的溶解性和稳定性、优良的耐盐抗温性能、良好的配伍性和高效发泡能力等。另外为了能够使产生的泡沫持久需添加十二醇与表面活性剂配合使用。
之所以采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂主要是由于非离子型表面活性剂抗盐作用较好，而发泡能力稍差，阴离子型表面活性剂发泡能力好，但其抗盐作用较差。而当两者形成二元混合体系时，充分发挥了其各自的优点。
实施例2
本实施例公开一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法，吸收剂的配置，按改性十二水合磷酸钠占溶液的质量百分含量为23.0％（300g），十二醇为0.05%（6.2g），水（10000g），阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和非离子表面活性剂烷基多糖苷的浓度均为5×10-5mol/L（6.5×10-4mol）。十二水合磷酸钠的改性：以十二水合磷酸钠为原料，与丙烯酰胺发生曼氏反应，在酚羟基的邻位引进胺基团，得到十二水合磷酸钠改性产物。具体改性步骤如下;在实验过程中选择原料比例为1:1的十二水合磷酸钠和丙烯，且均为 0.06mol。在 80 ℃ 的温度条件下将上述体系缓慢逐滴加入装有 6 mL 的1, 4-二氧六环溶剂的圆底烧瓶中，根据具体情况大约20分钟滴完，滴加完成后开始计时，反应 3 h 得到改性十二水合磷酸钠粗产物。溶剂 1, 4-二氧六环的使用体积为 100 mL/mol（基于十二水合磷酸钠的物质的量）。将最终得到的粗产物体系需要进行减压蒸馏除去溶剂和水。最后还需视存有未完全反应的十二水合磷酸钠及少量的丙烯酰胺的情况，进行提纯操作。
按照上述比例，在27℃下先将改性十二水合磷酸钠溶于水中，加入十二醇、十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷，之后搅拌25分钟，加入磷酸水溶液使其PH值在8.5，形成吸收剂(复合吸收剂)。形成吸收剂没有毒性，且可再生性能好，能够在烟气脱碳脱硫、天然气脱碳脱硫等领域得到广泛应用；吸收剂有效的降低了溶液的表面张力。通过表面张力测定，在同样温度条件下复合吸收剂比单一成分碳酸钠的表面张力降低15~33%，使气体容易形成小气泡，有效地增大了气液比表面积，提高了传质速率，使脱碳效率达95%以上；本发明的吸收剂成本低，用量少，酸性负荷高，脱碳效率高且耗能少。将二氧化碳解吸出来，能实现资源化利用。活化剂的存在还能有效地去除污垢，防止污染物的累积。
当烟气进入吸收液中时能够产生大量的小气泡，从而增加了气液接触面积，
改性十二水合磷酸钠水溶液显碱性，所选择的表面活性应当具有耐碱性、耐盐性。为了能够产生大量的小气泡则要求该表面活性剂具有高的起泡性与稳定性。因此十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷综合了离子型与非离子型表面活性剂的众多优点，如良好的溶解性和稳定性、优良的耐盐抗温性能、良好的配伍性和高效发泡能力等。另外为了能够使产生的泡沫持久需添加十二醇与表面活性剂配合使用。
之所以采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂主要是由于非离子型表面活性剂抗盐作用较好，而发泡能力稍差，阴离子型表面活性剂发泡能力好，但其抗盐作用较差。而当两者形成二元混合体系时，充分发挥了其各自的优点。
实施例3
本实施例公开一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法，吸收剂的配置，按改性十二水合磷酸钠占溶液的质量百分含量为23.0％（300g），十二醇为0.1%（13g），水（10000g），阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和非离子表面活性剂烷基多糖苷的浓度均为12.5×10- 5mol/L（1.63×10-3mol）。按照上述比例，在27℃下先将改性十二水合磷酸钠溶于水中，加入十二醇、十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷，之后搅拌25分钟，加入磷酸水溶液使其PH值在8.5，形成吸收剂(复合吸收剂)。形成吸收剂没有毒性，且可再生性能好，能够在烟气脱碳脱硫、天然气脱碳脱硫等领域得到广泛应用；吸收剂有效的降低了溶液的表面张力。通过表面张力测定，在同样温度条件下复合吸收剂比单一成分碳酸钠的表面张力降低15~33%，使气体容易形成小气泡，有效地增大了气液比表面积，提高了传质速率，使脱碳效率达95%以上；本发明的吸收剂成本低，用量少，酸性负荷高，脱碳效率高且耗能少。将二氧化碳解吸出来，能实现资源化利用。活化剂的存在还能有效地去除污垢，防止污染物的累积。
当烟气进入吸收液中时能够产生大量的小气泡，从而增加了气液接触面积，
改性十二水合磷酸钠水溶液显碱性，所选择的表面活性应当具有耐碱性、耐盐性。为了能够产生大量的小气泡则要求该表面活性剂具有高的起泡性与稳定性。因此十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷综合了离子型与非离子型表面活性剂的众多优点，如良好的溶解性和稳定性、优良的耐盐抗温性能、良好的配伍性和高效发泡能力等。另外为了能够使产生的泡沫持久需添加十二醇与表面活性剂配合使用。
之所以采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂主要是由于非离子型表面活性剂抗盐作用较好，而发泡能力稍差，阴离子型表面活性剂发泡能力好，但其抗盐作用较差。而当两者形成二元混合体系时，充分发挥了其各自的优点。
实施例4
本实施例公开一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法，吸收剂的配置，按改性十二水合磷酸钠占溶液的质量百分含量为3.0％（300g），十二醇为0.05%（5.2g），水（10000g），阴离子表面活性剂α—烯烃磺酸钠和非离子表面活性剂烷基多糖苷的浓度均为5×10-5mol/L（6.5×10-4mol）。按照上述比例，在27℃下先将改性十二水合磷酸钠溶于水中，加入十二醇、十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷，之后搅拌25分钟，加入磷酸水溶液使其PH值在9.0，形成吸收剂(复合吸收剂)。形成吸收剂没有毒性，且可再生性能好，能够在烟气脱碳脱硫、天然气脱碳脱硫等领域得到广泛应用；吸收剂有效的降低了溶液的表面张力。通过表面张力测定，在同样温度条件下复合吸收剂比单一成分碳酸钠的表面张力降低15~33%，使气体容易形成小气泡，有效地增大了气液比表面积，提高了传质速率，使脱碳效率达95%以上；本发明的吸收剂成本低，用量少，酸性负荷高，脱碳效率高且耗能少。将二氧化碳解吸出来，能实现资源化利用。活化剂的存在还能有效地去除污垢，防止污染物的累积。
当烟气进入吸收液中时能够产生大量的小气泡，从而增加了气液接触面积，
改性十二水合磷酸钠水溶液显碱性，所选择的表面活性应当具有耐碱性、耐盐性。为了能够产生大量的小气泡则要求该表面活性剂具有高的起泡性与稳定性。因此α—烯烃磺酸钠和烷基多糖苷综合了离子型与非离子型表面活性剂的众多优点，如良好的溶解性和稳定性、优良的耐盐抗温性能、良好的配伍性和高效发泡能力等。另外为了能够使产生的泡沫持久需添加十二醇与表面活性剂配合使用。
之所以采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂主要是由于非离子型表面活性剂抗盐作用较好，而发泡能力稍差，阴离子型表面活性剂发泡能力好，但其抗盐作用较差。而当两者形成二元混合体系时，充分发挥了其各自的优点。
实施例5
本实施例公开一种烟气二氧化碳吸收剂的制备装置，参照图1，包括用于存放烟气的气瓶、与气瓶连接的脱碳塔、设置在脱碳塔底部的烟气分布器以及与脱碳塔连接的脱碳液箱；含硫化氢为5%的烟气从气瓶1中经过压力计2并经过流量计3计量流量，流量设定为1m3/h，3 m3/h，5 m3/h，7 m3/h。烟气计量后进入脱碳塔7，脱碳塔7的直径为100mm，高1500mm。在脱碳塔底部安装的烟气分布器4可将烟气形成气泡。烟气中的CO2在脱碳塔7内被吸收液吸收，吸收后的液体通过泵6进入脱碳液箱5形成脱碳液，脱碳液箱5内装有电加热器，可以改变液体温度，本实施例中设定温度25℃，可由温度计9得出进入塔内的吸收液温度。净化后的烟气流出脱碳塔7进入色谱仪8进行分析。在上述条件下连续运行1小时，脱碳效率在91.2%~96.7%范围内。
抽取脱碳液箱内CO2含量为100mg/m3的脱碳液1L，利用真空膜蒸馏法分别在55℃和65℃下进行解吸再生，富液流量控制在50L/h，经过1小时的解吸实验表明解吸率可达95%以上。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，包括改性盐、稳泡剂、表面活性剂自以及水，所述改性盐按质量百分比计为2~25%；所述稳泡剂按质量百分比计为0.05~0.1%；所述表面活性剂的浓度为10×10-5~25×10-5 mol/L。
2.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述改性盐按质量百分比计为3~23%；所述稳泡剂按质量百分比计为0.07~0.08%；所述表面活性剂的浓度为15×10-5~18×10-5 mol/L。
3.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述改性盐为改性十二水合磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述稳泡剂为十二醇。
5.根据权利要求1所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复合物。
6.根据权利要求5所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或α—烯烃磺酸钠。
7.根据权利要求5所述的烟气二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为烷基多糖苷。
8.一种烟气二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在一定温度下将改性十二水合磷酸钠溶于水中；
S2：然后加入表面活性剂，并进行搅拌；
S3：最后再用酸性水溶液将吸收剂调节至所需PH值。
9.根据权利要求1-8任一所述的烟气二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征在于，所述S1中温度为25~30℃；所述S2中搅拌时间为20~30min；所述S3中PH值为8.5~9.0。
10.根据权利要求1-8任一所述的烟气二氧化碳吸收剂的制备装置，其特征在于，包括用于存放烟气的气瓶、与气瓶连接的脱碳塔、设置在脱碳塔底部的烟气分布器以及与脱碳塔连接的脱碳液箱。
Priority Applications (1)
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| CN202311094292.5A CN117000007A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 一种烟气二氧化碳吸收剂及其制备方法、制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN117000007A true CN117000007A (zh) | 2023-11-07 |
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2023
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