一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集与分离技术领域，具体涉及一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用。

背景技术

常用的碳捕集技术有化学吸收法、固体吸附法、膜分离法和低温法等。化学吸收法因其捕集效率高，捕集效率>90％，工艺成熟、适应性好成为工业中普遍使用的碳捕集技术。水胺化学吸收是目前最有效、应用最广泛的固碳方法之一。使用单一有机胺水溶液吸收CO

因此需寻求新型CO

混合两相胺相变吸收剂的研发，打破了传统单相吸收剂的局限，通过相分离减少了需再生的富液量，为力求大幅降低再生能耗提供了新思路。进行相分离的共混物由提供吸收速率伯、仲胺和作为分相促进剂的叔胺组成。相变吸收剂在吸收CO

发明内容

本发明要解决现有技术存在的不足，在于提供一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂的及其应用。

一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂，其由三乙烯四胺(TETA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、水制备而成，三乙烯四胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、五甲基二乙烯三胺在水中的总浓度为4mol/L，三乙烯四胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、五甲基二乙烯三胺的摩尔比为0.3:0.7:3～0.7:0.3:3；其中三乙烯四胺作为多级胺，具有多个氨基，CO

本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤是：

步骤一、CO

步骤二、将CO

步骤三、释放出CO

步骤一中，所述的含有CO

步骤二中，所述的CO

在吸收过程中，吸收温度为40～60℃，吸收压力为1个大气压，含有CO

吸收结束后，使用加热的方法对富相进行解吸。解吸温度为100～120℃，解吸时间为30～90min。当解吸温度为120℃、解吸时间为30min时，再生效率为63％，解吸负荷为0.70mol/mol，该相变吸收剂可保证高CO

本发明的有益效果为：

本发明涉及一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用，由三乙烯四胺(TETA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、水构成的组分体系，其中TETA为吸收促进剂，PMDETA为分相促进剂，水为溶剂。该新型吸收剂的吸收负荷为1.10mol/mol，分相效果最佳，下层体积占总体积的55％，再生效率为63％，解吸负荷为0.70mol/mol；在吸收CO

附图说明

下面将结合附图和实施例对对本发明进行详细的说明。

图1为本发明实施例1-3中分相溶液的CO

具体实施方式

下面对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

实施例1：

一种用于捕集二氧化碳的相变吸收剂，TETA与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA与PMDETA的摩尔比例为1:3，TETA、PMDETA与H

实施例2：

一种用于捕集二氧化碳的相变吸收剂，TETA与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA与PMDETA的摩尔比例为2:2，TETA、PMDETA与H

实施例3：

一种用于捕集二氧化碳的相变吸收剂，TETA与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA与PMDETA的摩尔比例为3:1，TETA、PMDETA与H

对比例1:

采用传统MEA有机胺溶液，设置30wt％MEA传统有机胺溶液作为对比例1。

实验例1：对实施例1-3、对比例1的有机胺吸收剂CO

在40℃下，检测实施例1-3的吸收剂TETA-PMDETA溶液与对比例30wt％MEA传统有机胺溶液的CO

方法：控制调节水浴锅温度保持40℃，转速为300rpm。将实施例1-3配制的有机胺溶液和对比例30wt％MEA传统有机胺溶液分别取样25ml至吸收管后放入转子，至于水浴锅中进行分别测试。将纯CO

注：由于CO

结果：表1依次展现了实例1-3三种不同配比TETA-PMDETA溶液与对比例1的分相情况，随着TETA的浓度的增大而分相效果减弱，得出实施例1的分相效果最佳。而3:1TETA-PMDETA、对比例1的30wt％MEA溶液无法分相，没有体积的变化，未能具有有效降低再生过程的能耗的潜力，因此图1中未列出，后续也将不做讨论。

实施例1的TETA-PMDETA比例为1:3时，溶液由单一均相变为上下分层的两相，吸收负荷为0.83mol/mol，分相效果最佳，下层体积占总体积的60％，CO

表1为实例溶液与对比例1分相情况

实验例2：实验例1的两相胺吸收剂吸收性能的提高

将实验例1实施案例1-3中优选出的1:3TETA-PMDETA两相胺吸收剂与传统30％MEA吸收剂进行对比，优选出最佳比例，加入AMP。

实施例4：

一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用，TETA、AMP与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.3:0.7:3，构成为TETA、AMP、PMDETA与H

实施例5：

一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用，TETA、AMP与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.5:0.5:3，构成为TETA、AMP、PMDETA与H

实施例6：

一种新型高负荷三元两相混胺吸收剂及其应用，TETA、AMP与PMDETA浓度为4mol/L，其中TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.3:0.7:3，构成为TETA、AMP、PMDETA与H

结果：图1依次展现了实例4-6三种不同配比TETA-AMP-PMDETA溶液与实例1中1:3TETA-PMDETA溶液的吸收情况，对比得出当TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.3:0.7:3时，提升效果显著为1.10mol/mol。

实验例3：实验例4中TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.3:0.7:3胺吸收剂的再生性能

再生性能是评价吸收剂性能的关键指标。在实际应用过程中，有机胺吸收剂再生性能将影响着工艺的成本。已报道的关于有机胺吸收剂再生的方法包含加热解吸法、膜过滤法等。本实验例3中采用加热解吸发进行有机胺再生性能的测试，观察两相吸收剂富相解吸完成后与和贫相混合是否可恢复为单一均相溶液，对比再生效率、解吸负荷，进行不同吸收剂再生能力、解吸性能的比较。

方法：将实施例4中0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液按照实验例1中吸收方法将CO

结果：解吸完成后的实施例4中0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液富相可以与其溶液贫相混合恢复至单一均相的溶液进行下一步吸收，如表2实验例3中0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液吸收-饱和-再生溶液对比图所示。实施例4中0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液的再生效率为63％，解吸负荷为0.70mol/mol，而30wt％MEA溶液的再生效率为60％，解吸负荷为0.33mol/mol。查阅文献中的两相吸收剂，再生效率大多为20％～50％，解吸负荷大多为0.20～0.50mol/mol，且与传统吸收剂30wt％MEA溶液相较，吸收负荷高，富相体积为55％，再生能耗有效降低，因此实施例4中0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液溶液具有高效捕集、高解吸性能、低再生能耗的优势。

表2

实验例4：再生能耗的对比。即效果最优TETA、AMP与PMDETA的摩尔比例为0.3:0.7:3，三元两相混合胺吸收剂与传统30wt％MEA有机胺溶液再生能耗的对比。方法：再生能耗考虑吸塔中再沸器消耗的能量，由反应热、显热、潜热三部分组成。其中忽略热损失。反应热通过反应焓计算得出。使用密闭反应器测试0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA对CO

结果:如表3所示，0.3:0.7:3TETA-AMP-PMDETA溶液的反应热为1.75GJ·t

表3

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，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。