一種連續吸收和分離二氧化碳的方法
【專利摘要】本發明公開了一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺類化合物和液態醇類化合物按照質量比0.005～0.2：1混合，倒入二氧化碳吸收劑主體溶液，在主體溶液表面形成一層2～10毫米厚度的有機液膜，在一定溫度和壓力下，待吸收氣相以一定的流速連續通過液膜，二氧化碳吸收飽和后以晶體形式離開溶液，移除晶體，回流和補充吸收劑主體溶液，實現二氧化碳的連續吸收和分離。該方法能夠高效的連續吸收和分離二氧化碳，并實現二氧化碳的資源化利用。
【專利說明】一種連續吸收和分離二氧化碳的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體的吸收和利用方法，特別是涉及一種二氧化碳的吸收分離和利用的方法。
【背景技術】
[0002]隨著人類工業文明的發展，特別是化石燃料大量的使用，使得生產和生活中廢氣排放量越來越大，目前全世界每年向大氣中排放的二氧化碳總量達到近300億噸,大量的二氧化碳排放到大氣，中造成全球變暖的趨勢。各國和組織都先后采取了限排溫室氣體措施，并逐漸開始強制實施。二氧化碳兼具污染和資源的雙重性，可以應用于食品加工、農業生產等多個領域。因此實現二氧化碳高效地吸收并加以利用或貯存起來，是抑制溫室效應進一步發展，進而影響人類生存環境和可持續發展的有效途徑。
[0003]目前二氧化碳的分離回收技術主要分為吸收法(物理吸收法和化學吸收法)、物理吸附法、低溫分離法和膜分離法等。其中物理吸附法、低溫分離法和膜分離法等工藝的成本較高，操作復雜，工程中的應用較少。比較常見的是吸收法，其中技術較為成熟的是化學吸收法，是利用CO2和吸附液之間的化學反應將CO2從排氣中分離回收的方法。典型的化學吸收劑有一乙醇氨(MEA)、二乙醇氨(DEA)和甲基二乙醇氨(MDEA)等。化學吸收法的特點是吸收速度較快，但也存在溶劑消耗量大，解吸困難，對設備腐蝕大，影響設備壽命，無法實現連續吸收的缺點。而物理吸附法利用水、甲醇、無機鹽溶液等作為吸收劑，可在低溫高壓下進行，吸收能力大，吸收利用量少，吸收劑再生不需要加熱，對設備腐蝕性小，但也只適用于CO2氣體分壓較高的條件，且CO2的去除率較低。因此結合物理吸收法和化學吸收法的特點，開發新型連續吸收和分離二氧化碳的工藝具有重要的實踐價值。
[0004]綜上所述，需要提供一種高效低耗的二氧化碳連續吸收和分離的方法，以實現二氧化碳的連續吸收和循環利用。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，該方法二氧化碳的吸收速率快，溶劑消耗量小，對設備腐蝕小，同時吸收分離方法簡單、方便普及推廣。
[0006]為了實現上述發明目的，本發明提供了一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，具體步驟包括:醇類有機液體與醇胺類載體混合后，覆蓋在二氧化碳吸收劑主體溶液的表面，形成一層以載體強化吸收二氧化碳的有機液膜，待吸收氣相連續通過吸收劑主體溶液的表面，并與溶液表面的液膜充分接觸，液膜將二氧化碳傳遞給吸收劑主體溶液，主體溶液吸收飽和后，形成碳酸鹽或碳酸氫鹽晶體，移除晶體的同時回流溶液，并補充新鮮溶液，實現二氧化碳的連續吸收和分離。
[0007]本發明提供一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺類化合物和液態醇類化合物按照質量比0.005?0.2:1混合，倒入二氧化碳吸收劑主體溶液，在主體溶液表面形成一層2?10毫米厚度的有機液膜,在一定溫度和壓力下,待吸收氣相以一定的流速連續通過液膜，二氧化碳吸收飽和后以晶體形式離開溶液，移除晶體，回流和補充吸收劑主體溶液，實現二氧化碳的連續吸收和分離。
[0008]所述的作為液膜的醇類化合物為丁醇、異辛醇中的一種或其組合。
[0009]所述的作為載體的醇胺類化合物為一乙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一種或其組合。
[0010]所述的吸收劑主體溶液為碳酸鈉(Na2CO3),或氯化鈣(CaCl2)的飽和溶液。
[0011]所述的操作壓力為不低于5kPa，操作溫度為283K?353K，二氧化碳流速為0.5L/hr ?10L/hro
[0012]根據操作條件和設備情況，可適當調整壓力和流速，以便更好地吸收二氧化碳。
[0013]本發明提供的方法，結合物理吸收法和化學吸收法的特點，在二氧化碳吸收劑主體溶液的表面覆蓋一層醇類化合物作為液膜，并在液膜中加入醇胺類化合物作為載體強化二氧化碳的吸收。由于載體的促進作用，有助于在液膜相形成高水平的化學勢，從而加快對二氧化碳的吸收。作為載體的醇胺類化合物能與二氧化碳發生反應，在氣液界面上形成復合物，并迅速擴散至液液界面，在液液界面上復合物迅速分解，將其吸收的二氧化碳傳遞給二氧化碳吸收劑主體溶液，而載體在濃度的驅動下載體又返回氣液界面進行吸收，二氧化碳吸收劑主體溶液在二氧化碳吸收飽和后形成碳酸鹽晶體沉積容器底部，移除晶體的同時補充溶液。在該方法中液膜和載體共同作用，提高了二氧化碳的吸收效率，二氧化碳以晶體形式沉降分離，不需要加熱再生，能耗低，對設備的腐蝕小。該方法能夠高效的連續吸收和分離二氧化碳，并實現二氧化碳的資源化利用。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0015]實施例1:
[0016]首先稱取重量比為95:5的丁醇和二乙醇胺直接混合，制備復合載體的液膜，其中丁醇、二乙醇胺的重量百分數分別為:95%，5%，將此有機相導入飽和氯化鈣溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在溫度為298K，二氧化碳壓力為IOkPa的條件下，使二氧化碳氣體以2L/hr的速度連續通過覆蓋有載體強化液膜的吸收劑主體溶液，并與溶液表面的液膜充分接觸。
[0017]經檢測得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
[0018]實施例2:
[0019]首先稱取重量比為98:2的丁醇和三乙醇胺直接混合，制備復合載體的液膜，其中丁醇、二乙醇胺的重量百分數分別為:98%，2%，將此有機相導入飽和氯化鈣溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在溫度為298K，二氧化碳壓力為IOkPa的條件下，使二氧化碳氣體以3L/hr的速度連續通過覆蓋有載體強化液膜的吸收劑主體溶液，并與溶液表面的液膜充分接觸。
[0020]經檢測得二氧化碳的平均吸收率大于90%。[0021]實施例3:
[0022]首先稱取重量比為95:5的異辛醇和二異丙醇胺直接混合，制備復合載體的液膜，其中異辛醇、二異丙醇胺的重量百分數分別為:98%, 2%，將此有機相導入飽和碳酸鈉溶液表面,形成5mm厚液膜。然后在溫度為298K, 二氧化碳壓力為IOkPa的條件下,使二氧化碳氣體以3 L/hr的速度連續通過覆蓋有載體強化液膜的吸收劑主體溶液，并與溶液表面的液膜充分接觸。
[0023]經檢測得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
[0024]實施例4:
[0025]首先稱取重量比為95:5的異辛醇和甲基二乙醇胺直接混合，制備復合載體的液膜，其中異辛醇、甲基二乙醇胺的重量百分數分別為:98%，2%，將此有機相導入飽和氯化鈣溶液表面，形成5mm厚液膜。然后在溫度為298K，二氧化碳壓力為IOkPa的條件下，使二氧化碳氣體以3 L/hr的速度連續通過覆蓋有載體強化液膜的吸收劑主體溶液，并與溶液表面的液膜充分接觸。
[0026]經檢測得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
[0027]實施例5:
[0028]首先稱取重量比為98:2的異辛醇和二異丙醇胺直接混合，制備復合載體的液膜，其中異辛醇、二異丙醇胺的重量百分數分別為:98%, 2%，將此有機相導入飽和碳酸鈉溶液表面,形成3mm厚液膜。然后在溫度為298K, 二氧化碳壓力為IOkPa的條件下,使二氧化碳氣體以2 L/hr的速度連續通過覆蓋有載體強化液膜的吸收劑主體溶液，并與溶液表面的液膜充分接觸。
[0029]經檢測得二氧化碳的平均吸收率大于90%。
【權利要求】
1.一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，醇胺類化合物和液態醇類化合物按照質量比0.005?0.2:1混合，倒入二氧化碳吸收劑主體溶液，在主體溶液表面形成一層2?10毫米厚度的有機液膜，在一定溫度和壓力下，待吸收氣相以一定的流速連續通過液膜，二氧化碳吸收飽和后以晶體形式離開溶液，移除晶體，回流和補充吸收劑主體溶液，實現二氧化碳的連續吸收和分離。
2.根據權利要求1所述一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，所述的作為液膜的醇類化合物為丁醇、異辛醇中的一種或其組合。
3.根據權利要求1所述一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，所述的作為載體的醇胺類化合物為一乙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、甲基二乙醇胺中的一種或其組口 ο
4.根據權利要求1所述一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，所述的吸收劑主體溶液為碳酸鈉(Na2CO3),或氯化鈣(CaCl2)的飽和溶液。
5.根據權利要求1所述一種連續吸收和分離二氧化碳的方法，其特征在于，所述的操作壓力為不低于5kPa，操作溫度為283K?353K，二氧化碳流速為0.5 L/hr?10L/hr。
【文檔編號】B01D53/78GK103566731SQ201210258431
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】董亞梅, 張豪杰, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司