[发明专利]降低二氧化碳捕集溶剂再生能耗的方法

说明书

本发明属于气体分离技术领域，涉及一种在不需要外加热源的情况下使二氧化碳捕集醇胺溶剂得到再生的方法，该方法通过向捕集了二氧化碳的醇胺溶剂加入一定量的沉淀剂和助沉淀剂，使富液中的二氧化碳发生矿化反应并通过过滤与溶液得以分离，以达到醇胺溶液再生的目的。本发明提供的方法，再生过程不需外加热源，可显著降低再生所需的能耗，同时可节省贫液泵和贫液冷却器的设备投资和操作费用，在二氧化碳捕集领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，具体地说，是一种不需要外加热源的情况下使二氧化碳捕集溶剂得到再生的方法，该方法通过向捕集了二氧化碳的溶剂加入一定量的沉淀剂和助沉淀剂，使富液得到再生，该方法可取代常规的热再生，能显著降低再生所需的能耗。

背景技术

随着人类对化石能源需求的不断加大，大量二氧化碳被排放到大气中。二氧化碳作为最重要的温室气体之一，其大量排放可导致地球气候和生态系统平衡严重破坏。因此，二氧化碳减排已引起普遍关注。减少二氧化碳排放的重要途径是对主要排放源中的二氧化碳进行捕集。因此，开发先进的二氧化碳捕集技术，已成为碳减排领域的研究热点。

目前，吸收法是最成熟、应用最广的二氧化碳技术。醇胺是最常见的吸收法溶剂，其利用醇胺分子与二氧化碳的化学反应，使原料气中的二氧化碳得以分离，然后通过加热的方式使反应逆向进行，从而使二氧化碳从溶解中分离出来，醇胺溶液得到再生以循环利用。能耗是限制醇胺吸收法二氧化碳捕集技术推广的主要因素之一，开发先进的醇胺法二氧化碳捕集技术，关键在于降低工艺能耗。

在醇胺法二氧化碳捕集技术中，再生能耗是整个工艺过程能耗最重要的部分，约占工艺能耗的70%。为了降低二氧化碳捕集溶剂的再生能耗，开发了各种各样的新型溶剂和再生方法。

专利CN101612509A公开了一种捕集混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液，该溶液由主吸收组分MEA、AEE，助吸收组分AHPD、AMP、TEA和MDEA，活性组分PZ、HEPZ、AEP和DEA，缓蚀剂钒酸钠，抗氧化剂亚硫酸钠和醋酸铜，混合溶剂NMP、聚乙二醇和碳酸丙烯酯和水组成。使用该复合脱碳溶液，一方面提高了吸收容量、净化度和解吸速率、扩大反应温度范围，另一方面大大降低再生能耗。

专利CN101537340公开了一种烟气CO₂吸收剂，该吸收剂采用一乙醇胺为主要成分，含有N-甲基二乙醇胺、空间位阻胺或哌嗪形成混合溶剂。该脱碳溶剂适宜于燃煤电厂烟气、工业窑气等烟道气的脱碳。该溶剂具有以下优点：烟气净化度高，吸收容量大，再生解吸程度高，解吸再生能耗低，溶液降解和消耗量少，对设备腐蚀小等优点，可广泛用于燃煤电厂烟气、工业窑气等烟道气的二氧化碳分离。

专利CN101804287公开了一种从气体混合物中捕集或分离二氧化碳的吸收剂，主要包括以下重量百分数的组分：N-乙基乙醇胺：10wt%~50wt%；环丁砜：10wt%~40wt%；水：余量。该吸收剂使用N-乙基乙醇胺作为有效组分，由于N-乙基乙醇胺对低压二氧化碳的溶解度大，解吸效果好，同时吸收反应的反应热较低，对捕集分离二氧化碳来说能耗较低；同时环丁砜具有提高解吸效果和降低水的挥发量的作用，可进一步降低解吸能耗。该吸收剂可用于捕集或分离各种气体混合物，包括烟道气、炼厂气、天然气、合成气、变换气和制氢气等等中的二氧化碳。

专利CN102049173中公开了一种从气体混合物中深度脱除二氧化碳的方法，该方法采用一种复合胺水溶液作为吸收剂，吸收剂中总胺的浓度按重量百分比计为20%~50%；复合胺包括：主吸收剂为MDEA，含量占总胺浓度的70%~90%；助吸收剂为HEP、DMAP、DMAE中的两种，助吸收剂占总胺浓度的10%~30%。实施例表明，使用该专利公开的吸收剂，其吸收性能与MEA相当，但再生能耗下降25%。