捕集二氧化碳?xì)怏w的三乙醇胺復(fù)合胺吸收劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于資源環(huán)境、化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺吸收劑。
【背景技術(shù)】
C02等溫室氣體的排放是造成全球氣候不斷惡化的一個(gè)主要因素，如何高效從富含C02的氣體混合物中，捕集或分離0)2就顯得極為重要。這些氣體混合物包括燃煤電廠、鋼鐵水泥、石油化工等企業(yè)排放的煙道氣。這些氣體混合物中一般含有5%?30%的C02，其它主要?dú)怏w組成包括n2、02、co、h2、ch4、c2h6、so2、h2s以及有機(jī)硫ch3s、cos等；氣體的壓力變化范圍大(50?9000kPa)，適合采用化學(xué)吸收或化學(xué)物理復(fù)合吸收法捕集分離C02組分。
已報(bào)道的二氧化碳捕集方法主要有:化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法、催化燃燒法、生物法等。工業(yè)應(yīng)用的主要為前兩種方法，其中物理吸收法主要用于高壓且二氧化碳含量較高的氣源，對設(shè)備要求高。而化學(xué)吸收法可在常壓或較低的壓力下進(jìn)行，且對低分壓二氧化碳也有很好的吸收效果，得到廣泛應(yīng)用。
目前國內(nèi)外工業(yè)上較為成熟的化學(xué)吸收法捕集分離C02的工藝有單乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、二異丙醇胺法(DIPA)和甲基二乙醇胺法(MDEA)。為了提高吸收溶液對C02的吸收速度，所以針對二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等吸收速度較慢的溶劑，加入吸收速度較快的溶劑如單乙醇胺(MEA)和哌嗪(PZ)等，形成一些改良型的吸收分離方法。
為了進(jìn)一步降低能耗，由于其對0)2溶解度高、解吸效果較好，吸收解吸的循環(huán)負(fù)荷較高，2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)位阻胺法也得到了一些應(yīng)用。但由于這些位阻胺的特殊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在使用過程中的降解比較多，使用成本仍較高。
巴斯夫公司開發(fā)了在MEA溶液中加入N-甲基二乙醇胺(MDEA)，可以生成一種具有極好的吸收特性又有極佳的解吸特性的溶劑(Chem.Eng.Prog.81 (4) 1985)，但未解決C02吸收速率低與腐蝕性問題。
2002年中國專利(CN1381301A)公開了一種抑制MEA降解的抗氧化劑，抗氧化劑由固體金屬氧化物及其鹽類組成，金屬離子為第四周期和第五周期的元素。能降低MEA的降解率和溶劑對設(shè)備的腐蝕。
2002年中國專利(CN1354036A)公開了一種從氣體混合物中除去二氧化碳的方法，其吸收劑為MEA與氮原子上具有空間位阻效應(yīng)的非線性碳鏈醇胺化合物組成的復(fù)合水溶液。此復(fù)合胺溶液與傳統(tǒng)的MEA溶液相比，吸收能力提高40%。
2009年中國專利(CN101612509A)公開了從含0)2的混合氣體中脫除C0 2的復(fù)合胺脫碳溶液，其中主吸收組分是10.0至35% —乙醇胺、羥乙基乙二胺，助吸收組分為5至30%2-氨基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺，活化組分是1至10%哌嗪、羥乙基哌嗪、氨乙基哌嗪和二乙醇胺，緩蝕劑為0.05至1.0%釩酸鈉，抗氧化劑為0.05至1.0%亞硫酸鈉和醋酸銅。其溶液吸收的能力為35?50/溶液，解吸溫度低，時(shí)間短。 2011年中國專利(CN102218254A)公開了脫除C02的復(fù)合胺脫碳溶液，其中主吸收組分是一乙醇胺，活化組分是哌嗪、N-(2-羥乙基)乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一種或多種混合物。其溶液吸收總胺濃度為3mol/L，具有吸收速率快，解吸量高的優(yōu)點(diǎn)。
從目前國內(nèi)外發(fā)表的文獻(xiàn)、專利看，以吸收速率較快的MEA等為主體的吸收劑，一般配合助吸收劑，防腐劑、緩蝕劑等組成復(fù)合脫碳吸收液，但其綜合脫碳能力普遍較低，再生能耗高，設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，且復(fù)合吸收劑使得吸收速率下降，不能使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)化。
因此，有必要提出吸收效果優(yōu)良、能耗較低的捕集或分離二氧化碳的吸收劑。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于提供一種捕集二氧化碳?xì)怏w的三乙醇胺復(fù)合胺吸收劑，該原料只需與水混合，即可實(shí)現(xiàn)對高效捕集。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
本發(fā)明由三乙醇胺和活化劑組成，所述活化劑為分子中含有伯胺或仲胺基團(tuán)的有機(jī)胺吸收劑。
活化劑分別為一乙醇胺MEA、哌嗪PZ、N-(2-羥乙基)乙二胺AEEA、N-氨乙基哌嗪AEP中的一種或多種混合物。
三乙醇胺與活化劑的摩爾比為1?5:1。
三乙醇胺與一乙醇胺的摩爾比為1?2:1。
三乙醇胺與N-氨乙基哌嗪的摩爾比為1?2:1。
三乙醇胺與N-氨乙基哌嗪的摩爾比為3?5:1。
所述的有機(jī)胺復(fù)合吸收劑由捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺與水在所述復(fù)合胺的溶解范圍內(nèi)混合而得。
本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺采用較廉價(jià)的TEA為吸收劑主體，具有成本低的特點(diǎn)，有利于工業(yè)應(yīng)用；本捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺吸收劑具有大吸收速率，可以達(dá)到0.045260401mol/L.min，為單組分TEA吸收劑最大吸收速率的7.78倍；按平均吸收速率計(jì)，吸收能力較TEA最高可提高7.2倍(實(shí)例6);具有高解吸率82.26%,與TEA溶液相比，解吸量較TEA可提高16% (實(shí)例6)。適合于多種化工反應(yīng)尾氣、燃燒煙道氣和天然混合氣體中的二氧化碳，也可用于脫除城市煤氣、天然氣等中的二氧化碳。
【具體實(shí)施方式】
下面對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
將1000ml摩爾濃度為3mol/L的TEA(三乙醇胺)溶液作為吸收液，在室溫溫度為20°C條件下，以575ml/min的流速通入裝有散堆拉西環(huán)的有機(jī)玻璃填料塔中，用氣體流量計(jì)進(jìn)行測量實(shí)時(shí)氣體流量，由此計(jì)算出的吸收速率和吸收量。測得最大吸收速率為0.005820133mol/L.min,平均吸收速率為(λ 003564573mol/L.min。
將吸收結(jié)束所得富液取50ml利用強(qiáng)酸置弱酸原理進(jìn)行解吸，并利用排水法測定其完全解吸量，解吸量為414ml。
將吸收結(jié)束所得富液取50ml在120°C條件下進(jìn)行解吸，并利用排水法測定其解吸量，解吸量為120ml。 根據(jù)上述兩步解吸結(jié)果，計(jì)算得解吸率為71.01%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺:由摩爾比為2:1的TEA與MEA (—乙醇胺)組成；捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺吸收劑:為總胺濃度為3mol/L的捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺。
將1000ml摩爾比為2:1的TEA與MEA復(fù)合溶液作為吸收液，在室溫溫度為20°C條件下，以575ml/min的流速通入裝有散堆拉西環(huán)的有機(jī)玻璃填料塔中，用氣體流量計(jì)進(jìn)行測量實(shí)時(shí)氣體流量，由此計(jì)算出的吸收速率和吸收量。測得最大吸收速率0.023857456mol/L.min,較實(shí)例1提高309.9% ;平均吸收速率為0.008407877mol/L.min，較實(shí)例1提高135.9%0將吸收結(jié)束所得富液取50ml利用強(qiáng)酸置弱酸原理進(jìn)行解吸，并利用排水法測定其完全解吸量，解吸量為910ml。
將吸收結(jié)束所得富液取50ml在120°C條件下進(jìn)行解吸，并利用排水法測定其解吸量，解吸量為370ml。
根據(jù)上述兩步解吸結(jié)果，計(jì)算得解吸率為59.34%，較實(shí)例1降低16.4%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺:由摩爾比為2:1的TEA與PZ (哌嗪)組成；捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺吸收劑:為總胺濃度為3mol/L的捕集二氧化碳?xì)怏w的復(fù)合胺。
將1000ml摩爾比為2:1的MEA與PZ復(fù)合溶液作為吸收液，在室溫溫度為20°C條件下，以575ml/min的流速通入裝有散堆拉西環(huán)的有機(jī)玻璃填料塔中，用氣體流量計(jì)進(jìn)行測量實(shí)時(shí)氣體流量，由此計(jì)算出的吸收速率和吸收量。測得最大吸收速率0.025296345mol/L.min,較實(shí)例1提高334.6% ;平均吸收速率為0.012283776m