一種捕集和分離CO₂的吸收劑及其應用的制作方法

專利名稱：一種捕集和分離CO₂的吸收劑及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種(X)2吸收劑，具體地說，涉及一種用于從氣體混合物中捕集和分離 CO2的吸收劑以及該吸收劑的應用。
背景技術：
全球氣候變暖已經成為毫無爭議的事實。溫室氣體(X)2的排放是造成氣候變暖的一個主要因素。如何從富含CO2的氣體混合物中，包括合成氣、變換氣以及IGCC氣體中捕集、分離CO2極為重要。根據不同的應用場合和原料氣的壓力高低，脫碳方法可分為干法和濕法。干法包括吸附法和膜法，一般適用于(X)2濃度較低的場合；濕法可分為化學吸收法和物理吸收法， 化學吸收法多用于原料氣壓力較低的場合。本發明所針對的原料氣，如合成氣、變換氣以及IGCC氣體，含有30 50%的C02， 濃度較高，壓力較高，一般大于2000KPa，適合采用物理吸收法吸收(X)2氣體。目前國內外工業上較為成熟的物理吸收法脫碳工藝有低溫甲醇洗法(國外稱為 Rectisol法，CN 94101447. 9)、碳酸丙烯酯法(國外稱為Flour法，CN 91101928)和聚乙二醇二甲醚法(國外稱為Selexol法，CN 200710015805)。低溫甲醇洗法具有吸收能力大、選擇性好、氣體凈化度高、吸收劑穩定性好的特點，但是存在工藝流程長、設備投資大(需要耐_30°C以下的低溫材質)、吸收劑毒性大和需要支付國外高額專利技術費等缺點；碳酸丙烯酯法由于碳酸丙烯酯具有在較高的分壓下能有效地吸收CO2，而在較低的壓力下可以不需要熱量而容易解吸的特點，其工藝流程，尤其是解吸工藝可以得到相當的簡化，但是由于吸收容量有限，因而吸收劑循環量較大，能耗較大；聚乙二醇二甲醚法具有吸收能力強、吸收劑損失小(蒸汽壓低)的特點，但是聚乙二醇二甲醚必須通過人工合成，吸收劑成本高，而且該吸收劑分子量較大，在再生過程中容易發生聚合而造成損失。針對現有低溫甲醇洗法工藝流程長、設備投資大，碳酸丙烯酯法吸收劑吸收容量小、循環量大，以及聚乙二醇二甲醚法成本高、容易發生聚合損失的不足和缺陷，本發明人提出了一種采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝(公開號CN1012M388，一種采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝)，可有效簡化工藝，降低成本。但是碳酸二甲酯的凝固點較高)，在為了增強吸收效果而于較低溫度下使用時，會出現由于碳酸二甲酯的粘度迅速增加或凝固而影響其使用效果的問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種凝固點低、可在低溫下捕集和分離CO2的吸收劑。本發明的目的還在于提供上述吸收劑的應用。為了實現本發明的目的，本發明的捕集和分離CO2的吸收劑，其以重量百分數計含有5 95%碳酸二甲酯和95 5%有機溶劑；所述有機溶劑為烴類、醇類、醚類或酯類溶劑中的一種或幾種。其中，所述吸收劑優選含有60 80%碳酸二甲酯和40 20%有機溶劑；更優選含有75%碳酸二甲酯和25%有機溶劑。其中，所述烴類溶劑選自己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷或二乙氧基甲烷中的一種或幾種。所述醇類溶劑選自正丙醇、異丙醇、正丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、2-己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、乙二醇或1，2-丙二醇中的一種或幾種。所述醚類溶劑選自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二
甲醚、乙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚中的一種或幾種。所述酯類溶劑選自碳酸二乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯或二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。本發明所述的吸收劑，其是將碳酸二甲酯充分溶解于有機溶劑中制得的。此外，本發明還提供所述吸收劑在捕集或分離CO2中的應用，所述應用包括在吸收-減壓解吸-換熱和壓縮、常規的吸收-加熱解吸或吸收-惰性氣體氣提；或在捕集或分離(X)2的同時吸收分離so2、H2S和/或有機硫等工藝中的應用。具體地說，所述應用的工藝條件可以為吸收溫度0 25°C、壓力0. 5 4MPa ；解吸溫度0 50°C、壓力100 300kPa。本發明的優點在于，本發明將碳酸二甲酯與有機溶劑混溶制得吸收劑，能夠降低吸收劑的凝固點，使吸收溫度可維持在較低的溫度下進行，增加了 CO2在吸收劑中的溶解度，解決了在較低溫度下碳酸二甲酯粘度迅速增加或凝固而影響其使用效果的問題；同時在碳酸二甲酯中添加有機溶劑，不僅不會改變吸收CO2的效果，甚至有所增強，降低了吸收過程中的溶劑循環用量，從而降低能耗。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例1將75g碳酸二甲酯溶于IOg 二乙氧基甲烷、IOg辛烷、5gi烷中，制得CO2吸收劑。該吸收劑的凝固點為-6.42°C。取三份各150g上述吸收劑，其中碳酸二甲酯均為75% (重量)，將溫度為0°C，氣相(X)2分壓為1. 5MPa、2. OMPa和2. 5MPa的含有(X)2和N2的混合氣體分別通入上述三份吸收劑中，在氣液兩相達到平衡后，停止通氣。吸收劑中(X)2的溶解度如表1所示。表1 0°C時吸收劑的吸收效果
權利要求
1.一種捕集和分離CO2的吸收劑，其特征在于，所述吸收劑以重量百分數計含有5 95%碳酸二甲酯和95 5%有機溶劑；所述有機溶劑為烴類、醇類、醚類或酯類溶劑中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的吸收劑，其特征在于，所述吸收劑以重量百分數計含有60 80%碳酸二甲酯和40 20%有機溶劑。
3.根據權利要求2所述的吸收劑，其特征在于，所述吸收劑以重量百分數計含有75% 碳酸二甲酯和25%有機溶劑。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的吸收劑，其特征在于，所述烴類溶劑選自己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷或二乙氧基甲烷中的一種或幾種。
5.根據權利要求1-3任意一項所述的吸收劑，其特征在于，所述醇類溶劑選自正丙醇、 異丙醇、正丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、2-己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、乙二醇或1，2-丙二醇中的一種或幾種。
6.根據權利要求1-3任意一項所述的吸收劑，其特征在于，所述醚類溶劑選自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、乙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
7.根據權利要求1-3任意一項所述的吸收劑，其特征在于，所述酯類溶劑選自碳酸二乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯或二乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或幾種。
8.權利要求1-7任意一項所述的吸收劑在捕集或分離CO2中的應用。
全文摘要
本發明提供一種捕集和分離CO2的吸收劑，所述吸收劑以重量百分數計含有5～95％碳酸二甲酯和95～5％有機溶劑；所述有機溶劑為烴類、醇類、醚類或酯類溶劑中的一種或幾種。本發明的優點在于，本發明通過碳酸二甲酯與有機溶劑混合制得吸收劑，能夠降低碳酸二甲酯的凝固點，同時保證其吸收CO2的效果不變，甚至有所增強，解決了在較低溫度下使用碳酸二甲酯時粘度迅速增加或凝固而影響其使用效果的問題，從而有效簡化了工藝，降低了成本。
文檔編號C01B31/20GK102151458SQ20111004783
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者李鐵枝, 桂霞, 湯志剛, 費維揚, 郭棟, 陳健, 駱廣生 申請人:清華大學