[发明专利]一种CO2吸收溶液

说明书

技术领域

本发明属气体净化分离技术领域，具体涉及一种从气体混合物中脱除或回收CO₂的吸收液。

背景技术

工业上有许多场合需要脱除或回收气体混合物中的CO₂，如炼厂催化干气、焦化干气，生产管输商品气或LNG的煤层气、天然气、沼气、垃圾填埋气，以及由煤、石油脑、重油等制取的合成气等。不管是用作燃料的商品气，还是用作合成氨、制氢或生产SNG、LNG的原料气体，都需要使混合气中CO₂的含量低于3%，甚至深度脱碳至含量低于50ppmv或更低。

对于CO₂的分离有多种成熟的工艺方法，如化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离等，它们都有各自的使用范围和净化精度。就应用数量和净化精度而言，化学吸收法是使用最多的工艺方法。采用化学吸收法分离CO₂的关键是选择适当的吸收液。一乙醇胺（MEA）是伯胺，碱性较强，与CO₂的反应速度快，具有满意的吸收速度，常用于CO₂在混合气中分压低于0.1MPa的情况；当CO₂的分压高于0.3MPa时，多使用N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主的各种配方溶剂。虽然CO₂在混合气中分压升高后也可以使用MEA，但限于MEA的酸气负荷较小，将需要大的循环量而导致动力消耗大，另外提高MEA浓度和酸气负荷后，溶液的腐蚀性将变得更加难以接受。

MDEA溶液克服了MEA溶液常见的溶剂损耗大、再生能耗高、酸气负荷低、腐蚀性强等缺点，但MDEA是叔胺，其对CO₂的吸收速率慢，通常不适合低压下操作，即使提高吸收压力后，也需要添加各种活化剂来增大吸收速率。筛选MDEA溶液的活化剂也一直是国内外对于MDEA系列溶液的研究重点。BASF公司在US4336233中使用哌嗪作为MDEA溶液的活化剂，开发了有名的aMDEA系列吸收剂和相应的工艺技术应用合成氨、天然气的脱碳。CN200910212788.1使用N-2羟乙基哌嗪、N-2甲基氨基-2丙醇、N，N-2甲基氨基乙醇中的两种作为活化剂增强MDEA的脱碳能力，以期实现深度脱碳。CN200780022713.6使用氨基酸或氨基磺酸的金属盐作为MDEA等链烷醇的活化剂来脱除CO₂等酸性气体组分。CN201010133321.0使用氨基酸根或有机羧酸根阴离子功能化的离子液体为活化剂来提高MDEA的吸收和解吸性能。CN201210283768.5使用二乙烯三胺作为MDEA的活化剂，提高吸收液脱除烟气中CO₂吸收速率。GB2336597A使用H₂N-(CH₂)_p-NH-CH₂-CH₂OH做为MDEA溶液的活化剂来降低净化气中CO₂含量，其中p为2、3或4，以p为2时效果最好。US7740689B2、US20110189750A1等专利以碳酸酐酶活化剂为活化剂来加快MDEA对CO₂的吸收过程。

聚酰胺-胺类树枝状化合物（PAMAM）是一类具有三维分子结构，带有伯胺、仲胺和叔胺三种基团的特殊化合物，它具有良好的热稳定性、水溶性、特殊的粘度与表面张力。CN201180019379.5将PAMAM做为成膜材料，用于从含水蒸汽的混合气中分离CO₂的复合膜。到目前为止，还没有公开文献使用PAMAM作为胺液的活化剂。

发明内容

本发明的目的是提出一种从含有CO₂的混合气中脱除或回收CO₂的吸收液。

本发明的吸收液由主剂、活化剂和水三部分构成。主剂为MDEA、三乙醇胺（TEA）、二异丙醇胺（DIPA）中的一种或几种。活化剂是以乙二胺或丙二胺和丙烯酸甲酯为原料制备的1至5代聚酰胺-胺类树枝状化合物PAMAM。其中，主剂的质量分数为20%~50%，PAMAM的质量分数为1%~15%。

所述的PAMAM是以乙二胺或丙二胺为起始核心，并且使用乙二胺或丙二胺为酰胺化试剂。作为PAMAM的核心二胺可以与酰胺化反应的二胺不同。

本发明所述PAMAM在使用时，既可以是1至5代PAMAM中的某一代化合物，也可以是不同代数PAMAM的混合物。

本发明所述PAMAM的末端基为胺基，也可以是末端基为羟基的改性化合物。