一种水基两相脱碳吸收剂

技术领域

本发明属于脱碳吸收剂技术领域，尤其涉及一种水基两相脱碳吸收剂。

背景技术

在国家“双碳”战略背景下，CCUS技术作为减碳的压舱石必将发挥出巨大的作用。电力、水泥、钢铁等碳排放量巨大的行业中，低压低浓度的二氧化碳排放源占70％以上。目前，在众多的碳捕集技术中(如化学吸收法、物理吸收法、低温甲醇法、变压(温)吸附法、膜分离法)，化学吸收法是唯一能达到年捕集CO2能力超过百万吨规模的。

众所周知，吸收剂作为化学吸收法的核心，被广泛深入的研究，目前工业应用的有机胺体系的吸收剂仍旧存在能耗高，吸收负荷小等缺点，这也是CO2捕集成本居高不下的原因之一。

在众多吸收剂体系中，相变吸收剂是基于传统有机胺溶剂提出的，吸收CO2酸气后可形成显著的富相和贫相，仅需解吸富相中酸气便可实现CO2的吸收-再生循环。相比于传统的有机胺，需输送解吸的吸收剂量显著减少，从而达到降低解吸能耗的目的，这是发展前景较好的一类吸收剂体系。

目前常见的相变吸收剂体系中，从有效吸收组分角度分类，包括单元基、多元基、无水相变体系等。如中国专利CN105536434A公开了乙醇胺、水溶性有机溶剂、水等组成的单元基吸收体系。如中国专利CN113318572B公开了一种采用有机醇再生调控的相变吸收体系，包含[DETAH][Tz]/正丙醇/水、[TETAH][Lys]/乙醇/水、AEP/sulf/H2 O、TETA/DMCA或MAPA/DEEA等多元基混合体系。中国专利CN113813766A，公开了一种二氧化碳的无水相变吸收剂及其吸收和再生方法，吸收剂包括：四甲基铵甘氨酸和醇；以

功能型离子液体——四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])为主吸收剂，以醇为溶剂。

上述相变吸收剂设计上，即使是单元基体系，也通常包括醇类等水溶性有机溶剂，这不仅增加了吸收剂体系的复杂程度，有机溶剂的引入通常也降低了体系的抗氧化能力。在无水体系的相变吸收剂更加存在吸收剂整体成本高、工程上烟气中水汽进入相变体系而难以解决的水平衡的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出一种水基两相脱碳吸收剂脱碳吸收剂。该吸收剂体系简单，主要包含有机胺、去离子水，拟解决有机胺吸收剂再生能耗大的问题，同时避免相变体系的复杂性带来的易被氧化、水平衡等问题。技术方案如下：

一种水基两相脱碳吸收剂，包括有机胺和去离子水，所述有机胺难溶或微溶于水，对CO2具有化学吸收作用。

优选的，所述有机胺为叔胺，包括1-二乙氨基-2-丙醇、三正丙胺、N,N-二正丙基乙醇胺、1-甲基哌啶-3-甲醇、N,N-二异丙基乙醇胺。

优选的，所述吸收剂于CO2前后均为两相液态。

优选的，所述有机胺与去离子水体积比为1:9～9:1。

优选的，所述有机胺与去离子水体积比为3:7～8:2。

优选的，所述吸收剂吸收饱和CO2后两相动力学粘度在40℃条件下小于12mPa·s。

优选的，所述吸收剂用于于低压、低浓度二氧化碳气源。

优选的，所述二氧化碳气源包括锅炉烟气、催化裂化烟气、窑气、钢铁高炉气。

本发明的有益效果为：本发明的吸收剂吸收CO2前后均呈现两相状态，吸收前两相状态可显著发生相界面湍流，从而提高有机胺的吸收速率，吸收CO2后的富液相同时具有极强的解吸能力，大大降低其CO2的再生能耗。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

下面通过实例进一步说明本发明的脱碳吸收剂在酸气吸收、解吸等方面上的特点，但本专利的保护范围并不受实施例的限制。

本发明的吸收剂通过实验室小试吸收、再生试验进行评价，采用测定赛默飞粘度测定仪测得动力学粘度。

吸收试验采用鼓泡吸收法。

试验条件：吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，并采用气体发生法测定溶液中的CO2含量，记为A(L/L)。

再生试验采用油浴锅加热四口烧瓶内饱和酸气吸收剂的方法。

试验条件：再生温度(油浴温度)110～115℃，搅拌速率200rad/min，试验时间1h，并测得酸气含量，并采用气体发生法测定溶液中的CO2含量，记为B(L/L)，则再生率为C＝(A-B)/A。

实施例1

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用N,N-二正丙基乙醇胺20ml，去离子水130，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

对照例1

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用MEA20ml，去离子水120，测得饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

对照例2

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用MEA50ml，去离子水100，测得饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例2

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用N,N-二正丙基乙醇胺40ml，去离子水110，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例3

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用N,N-二正丙基乙醇胺60ml，去离子水90，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例4

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用N,N-二正丙基乙醇胺80ml，去离子水70，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例5

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用N,N-二正丙基乙醇胺100ml，去离子水50，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例6

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用1-二乙氨基-2-丙醇60ml，去离子水90，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例7

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用1-二乙氨基-2-丙醇80ml，去离子水70，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

实施例8

吸收温度40℃，原料气CO2含量20％，吸收剂量150ml，吸收剂浓度2-4mol/L，通气量300ml/min，吸收时间6h，吸收剂采用1-二乙氨基-2-丙醇100ml，去离子水50，测得富相饱和酸气含量A、再生酸气量B、再生率为C。结果见表1

表1：

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。