熱敏性胺基二氧化碳吸收劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于氣體分離或凈化等領域，具體涉及從燃煤煙氣、天然氣、合成氣等氣源 中，捕集二氧化碳所采用的脫碳溶劑，特別涉及一種熱敏型胺基吸收劑。
【背景技術】
[0002] 大量化石燃料的燃燒使用所排放出的二氧化碳目前已經引起了溫室效應等環境 問題，溫室效應所導致的環境氣候變化使得世界各國不得不采取相應的二氧化碳減排措 施。目前，工業應用上仍主要采用化學吸收法為主的二氧化碳捕集技術。而化學吸收法還 是W尋找一種穩定、高效、低能耗的吸收劑為研究的主要方向。其中MEA法、熱鐘堿法、氨基 酸鹽法等吸收劑往往都存在能耗較高的缺點。
[0003] 專利CN101190397B所公布的氨基酸鹽與胺混合溶液作為吸收劑，取得吸收速率 快，容量大的優點，但由于吸收二氧化碳之后所生成的化合物較為穩定，本質上仍然沒有解 決解析二氧化碳時需要較高的溫度送一問題；中國專利CN102658019中公開一種用于脫除 煙氣中二氧化碳的復合活化鐘堿溶液，復合活化劑由堿性氨基酸鹽和無機酸鹽組成，堿性 氨基酸鹽組分0. 5~10%。在該發明中氨基酸鹽僅僅作為活化劑而已，明顯與本專利的發明 思路不同。西口子專利CN102245278中，采用的二氧化碳吸收劑包含游離氨基酸和氨基酸 鹽的混合物，其中基于摩爾濃度，游離氨基酸過量。該發明中氨基酸也具有調節吸收劑抑 值的作用，但并沒有類似本發明中提到的氨基酸能夠起到催化作用實現伯(仲）胺與(仲）叔 胺之間的相互轉化，吸收劑中也不包括有機胺組分。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于提出一種二氧化碳吸收劑，通過氨基酸與有機胺的相互作用，得 到一種熱敏性的吸收劑體系，實現在較低溫度下解析二氧化碳。
[0005] 本發明基于W下思路；吸收體系包括有機胺和氨基酸和去離子水，其中有機胺為 (伯）仲胺和叔胺的混合胺，在與氨基酸同存的體系下，通過溫度的調節而使質子轉移，從而 能夠實現伯(仲）與(仲）叔胺之間的轉化。即在較高的溫度下，該體系主要W叔(仲）胺形式 存在，而同一結構的叔(仲）胺與二氧化碳的結合力比(仲）伯胺要弱的多，故大大降低了與 二氧化碳結合的鍵能，使得二氧化碳較容易從體系中解析出來；當溫度降低時，叔(仲）胺向 (仲）伯胺轉化，從而促使該吸收劑對二氧化碳的吸收速率大大增加。其中所加入的氨基酸 主要起W下Η方面作用1.與有機胺形成氨基酸鹽2調節體系抑值3.并促使伯（仲）與 (仲）叔胺之間的轉換，起類似催化劑的作用。
[0006] 本發明的吸收劑通過加入氨基酸W及有機胺反應混合而成；所使用的化合物為常 見物質，但是通過反應后得到的組成體系，在氨基酸催化的作用下所能實現的伯(仲）胺與 (仲）叔胺的相互轉換的作用特點尚未見其他專利報道。
[0007] 本發明的是一種二氧化碳吸收劑，包括氨基酸，有機胺W及去離子水。
[0008] 其中氨基酸為混合物，一種或W上氨基酸，分子結構式如下：
其中取代基Rl、R2、R3、R4分別選自氨、烷基、居烷基中的一種，C原子不超過3個。
[000引有機胺為(伯）仲胺和叔胺的混合物，其中（伯）仲胺為一己醇胺、二己醇胺、甲基單 己醇胺、2-氨基-2甲基-1丙醇、居己基己二胺、脈嗦、3-甲胺基丙胺、叔了胺基己氧基己 醇、嗎晰中的一種或多種組成； 有機胺的另一組分為叔胺，分子結構式如下：
其中，所有取代基中C原子數1~3個，R1、R2為烷基，R3為居烷基或居基； 其中，氨基酸用量占吸收劑總量的10%~35%，有機胺用量占吸收劑總量的5%~35%，其中 按有機胺與氨基酸反應的摩爾質量比，氨基酸過量，有機胺與氨基酸的摩爾比為1 ;1~3,進 一步優選為1 ;1~2,更進一步優選為1. 1 ;1. 8 ;吸收劑的其余為去離子水。
【具體實施方式】
[0010] 下面通過實例進一步說明本發明的特點，但本專利的保護范圍并不受實施例的限 制。
[0011] 對照例 取20wt% MEA溶液200ml，放入帶攬拌（150巧m)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下 保持燒瓶內溶液溫度為40°C條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的C〇2通入溶液底 部，用濕式防腐流量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量。待完成吸收試驗后， 將上述吸收有0)2的溶液加熱并保持在10°乂條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用 濕式防腐流量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。結果見表1、表2。
[001引 實施例1 取氨基丙酸25g，N-甲基二己醇胺lOg，2-氨基-2甲基-1-丙醇5g，溶于150ml去離 子水中。將上述混合溶液放入帶攬拌（150rpm)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下保持燒 瓶內溶液溫度為40°C條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的C02通入溶液底部，用濕 式防腐流量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量。待完成吸收試驗后，將上述 吸收有(?的溶液加熱并保持在100乂條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用濕式 防腐流量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。結果見表1、表2。
[0013] 實施例2 取氨基己酸25g，N-甲基二己醇胺lOg，單己醇胺5g，溶于150ml去離子水中。將上述 混合溶液放入帶攬拌（150rpm)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下保持燒瓶內溶液溫度 為40°C條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的％通入溶液底部，用濕式防腐流量計 進行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量。待完成吸收試驗后，將上述吸收有0)2的溶 液加熱并保持在l〇〇°C條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用濕式防腐流量計進行 連續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。
[0014] 結果見表1、表2。
[0015] 實施例3 取絲氨酸25g，N-甲基二己醇胺lOg，單己醇胺5g，溶于150ml去離子水中。將上述混 合溶液放入帶攬拌（150rpm)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下保持燒瓶內溶液溫度為 40乂條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的C〇2通入溶液底部，用濕式防腐流量計進 行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量。待完成吸收試驗后，將上述吸收有0)2的溶液 加熱并保持在1〇〇乂條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用濕式防腐流量計進行連 續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。結果見表1、表2。
[001引 實施例4 取氨基己酸25g，N-甲基二己醇胺lOg，3-甲胺基丙胺5g，溶于150ml去離子水中。將 上述混合溶液放入帶攬拌（150rpm)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下保持燒瓶內溶液 溫度為40°C條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的％通入溶液底部，用濕式防腐流 量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量等。待完成吸收試驗后，將上述吸收有 (?的溶液加熱并保持在100 °C條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用濕式防腐流量 計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。結果見表1、表2。
[0017] 實施例5 絲氨酸25g，N-甲基二己醇胺8g，叔了胺基己氧基己醇7g，溶于150ml去離子水中。將 上述混合溶液放入帶攬拌（150rpm)、溫度計的四口燒瓶中，在油浴加熱下保持燒瓶內溶液 溫度為40°C條件，W 120ml/min的流速將濃度為99. 9%的％通入溶液底部，用濕式防腐流 量計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的吸收量等。待完成吸收試驗后，將上述吸收有 (?的溶液加熱并保持在100 °C條件下進行再生試驗，攬拌速率為15化pm。用濕式防腐流量 計進行連續的測定，由此計算二氧化碳的再生率。結果見表1、表2。
[001引表1不同溶劑對％的吸收情況
表2不同溶劑對C〇2的再生情況
【主權項】
1. 一種熱敏性胺基二氧化碳吸收劑，其特征在于吸收劑包括有機胺和氨基酸和去離子 水，其中有機胺為(伯）仲胺和叔胺的混合胺，在與氨基酸同存的體系下，通過溫度的調節而 使質子轉移，從而能夠實現伯(仲）與(仲）叔胺之間的轉化。2. 根據權利要求1所述的吸收劑，其特征在于所述的(伯)仲胺為一己醇胺、二己醇胺、 甲基單己醇胺、2-氨基-2甲基-1丙醇、居己基己二胺、3-甲胺基丙胺、叔了胺基己氧基己 醇、脈嗦、嗎晰中的一種或多種。3. 根據權利要求1所述的吸收劑，其特征在于所述的叔胺分子結構式如下：其中，所有取代基中C原子數1~3個，R1、R2為烷基，R3為居烷基或居基。4. 根據權利要求1所述的吸收劑，其特征在于所用氨基酸為混合物，一種或多種氨基 酸，分子結構式如下：其中取代基R1、R2、R3、R4分別選自氨、烷基、居烷基中的一種，C原子不超過3個。5. 根據權利要求1所述的吸收劑，其特征在于氨基酸用量占吸收劑總量的109?Κ35%， 有機胺用量占吸收劑總量的59?Κ35%，其中按有機胺與氨基酸反應的摩爾質量比，氨基酸過 量；吸收劑的其余為去離子水。6. 根據權利要求1或5所述的吸收劑，其特征在于氨基酸過量指反應摩爾過量，有機胺 與氨基酸的摩爾比為1 ;1~3。7. 根據權利要求1或5所述的吸收劑，其特征在于氨基酸過量指反應摩爾過量，有機胺 與氨基酸的摩爾比為1 ;1~2。8. 根據權利要求1或5所述的吸收劑，其特征在于氨基酸過量指反應摩爾過量，有機胺 與氨基酸的摩爾比為1. 1 ;1. 8。
【專利摘要】本發明屬于金屬防腐、氣體分離或凈化等領域，具體涉及從燃煤煙氣、天然氣、合成氣等氣源中，捕集二氧化碳所采用的吸收劑，該吸收劑為氨基酸與有機胺的混合物，其中有機胺包括至少一種伯胺或仲胺以及包括一種叔胺。該吸收劑體系的伯（仲）胺基與叔胺基之間是相互轉化，通過調節不同的溫度來實現。本發明通過氨基酸與有機胺的相互作用，得到一種熱敏性的吸收劑體系，實現在較低溫度下解析二氧化碳。
【IPC分類】B01D53/14
【公開號】CN105561734
【申請號】CN201410540195
【發明人】毛松柏, 黃鐘斌
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日
【公告號】US20160101385