[发明专利]多元醇‑乙二胺水溶液捕集工业气中CO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含CO₂的各种类型烟道气、工业废气和／或工业原料气CO₂的净化方法，即脱除各种类型烟道气、工业废气和／或工业原料气中CO₂的方法，属环境保护技术领域。

背景技术

全球气候变暖已成为国际热点问题，CO₂因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少CO₂排放，降低大气中CO₂浓度是人类面临的共同难题。燃烧过程是CO₂排放的最大来源，其中仅燃煤发电过程排放量占全球燃烧同种燃料排放量的30％～40％，因此控制和减缓燃烧过程烟道气中CO₂排放对于解决全球气候变暖和温室效应问题具有重要意义。

燃烧过程烟道气捕集烟气中CO₂的方法众多，但考虑到烟道气中CO₂的分压低和技术工艺的成熟性，化学吸收法是一种较好的选择。目前，典型的化学吸收剂多采用胺(氨)类水溶液吸收CO₂，然后分离出CO₂，再生溶剂。采用胺(氨)类水溶液捕集CO₂的主要有以下思路：一是采用醇胺类溶液作为吸收剂捕集CO₂；二是采用氨水溶液来代替醇胺溶液捕集CO₂；三是采用高效混合胺作为吸收剂捕集CO₂。

常用的醇胺法因对CO₂吸收速率快、效率高等优点在近几十年得到了广泛的研究和应用，发展迅速。其中CO₂的捕集和分离技术是实现能源系统中CO₂减排的关键。以乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)等捕集CO₂起步早，工艺较为成熟，但溶剂易分解，腐蚀性强，且再生困难，能耗大，用于燃烧过程成本昂贵；而以N-甲基二乙醇胺(MDEA)捕集CO₂，虽然再生能耗较低，但吸收效率低，用于燃烧过程同样存在成本昂贵的问题。

采用氨水溶液的捕集技术多以氨化学吸收烟气中的CO₂，生产碳酸氨／二碳酸盐，最后制成碳酸铵固体，具有较大的CO₂运载能力。在捕集CO₂后，将得到的混合物用泵送至再生器，解吸的CO₂在加压下浓缩，得到高压、纯度为90％的CO₂，并分离氨循环使用。但该过程很难解决吸收和解吸时存在的氨的高挥发性问题。

由于一、二级醇胺对CO₂具有较高地的反应速率，而三级醇胺具有高的CO₂吸收负荷和较低的热再生能耗，用一、二级醇胺与三级醇胺的混合溶液吸收CO₂，在理论上能做到融合两类醇胺的优点，因此混合胺吸收剂的研究应运而生。从各研究者和研究机构的研究思路和成果来看在高效混合胺吸收剂的研究上多涉及二个方向：一是提高CO₂反应速率为主、低再生能耗为辅；二是低再生能耗为主、提高CO₂反应速率为辅。但是，关于混合胺吸收剂对CO₂的吸收率、再生及对设备的腐蚀性问题仍处于研究阶段。

综合以上分析，如何更好地稳定胺(氨)水溶液的性能、减少体系中胺(氨)的挥发，增强体系捕集CO₂的性能，降低再生能耗，减少体系对设备的腐蚀性，开发“高吸收率、高吸收负荷、低能耗、低腐蚀性”胺(氨)水溶液捕集烟气中CO₂的技术，对于我国CO₂减排技术的发展均具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以乙二胺为主要捕碳成分、多元醇为固胺剂的多元醇—乙二胺水溶液捕集工业生产过程产生的气体(主要为各种类型的烟道气、工业废气和／或工业原料气)中CO₂的方法。

本发明的多元醇—乙二胺水溶液的主要成分是乙二胺、多元醇和水。在本发明的混合溶液脱碳法中，以乙二胺溶液吸收气体(主要为各种类型的烟道气、工业废气和／或工业原料气)中的CO₂，吸收了CO₂的溶液用加热法和(或)真空法再生，再生后的溶液循环使用。