[发明专利]用于膜接触器捕集CO2气体的复合溶液

说明书

一、技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是一种用于捕集CO₂气体的复合溶 液。

二、背景技术

全球气候变暖已受到全球的高度关注，二氧化碳因具有温室效应被普遍 认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。减少二氧化碳排放，实现低碳经 济，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题和挑战。各种高效低 能耗可行的分离和捕集CO₂技术受到各国的高度重视。各种高性能捕集CO₂溶液的开发是此领域研究的主题之一，近几年来，复合溶液由于其独特的性 能已成为捕集CO₂溶液的研究热门课题。

复合溶液兼容了单一溶液的优良性能，在捕集CO₂过程中可提供更高的 传质推动力、更高的吸收容量、更高的吸收速率和再生速率。因此复合溶液 具有更高的优良性能。目前作为捕集CO₂气体各种复合溶液在工业上已得到 了广泛应用。如US4,892,674提出在醇胺溶剂中添加位阻胺盐或位阻氨基酸 形成复合溶剂；US4,895,670提出在空间位阻胺和位阻氨基酸形成的复合溶 剂。CN1356157A提出一种混合溶剂由MDEA(N-甲基二乙醇胺)和一种空间 位阻胺组成。CN1354036A提出一种复合胺溶剂由MEA(一乙醇胺)和一种活 性胺组成。这些专利涉及的复合溶剂主要用于选择性脱除混合气中H₂S及 CO₂。

膜接触器技术作为膜分离与溶剂吸收气体技术相结合的新型气体分离 过程，其具有稳定的传质界面、高比表面积、高传质效率，能耗低，装置体 积小，操作稳定和弹性大等优势；膜接触器中的微孔膜仅仅是气液两相之间 的屏障，对气体的分离无选择性，溶液在分离过程中提供了高选择性和高驱 动力。因此开发与膜材质相兼容的高性能溶液具有特别重要的意义。 CN1895738公开了由氨基酸盐和活化组分组成的复合溶液，具有优良的吸收 和再生性能，并优于单一组分。目前，用于膜接触器捕集CO₂复合溶液较少， 吸收性能尚需要进一步提高，而且存在溶剂不易获得，价格昂贵，再生热较 高，以及溶剂侵蚀膜材质等缺点。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种能在膜接触器中稳定运行的用于膜接触器 捕集CO₂气体的复合溶液。

本发明的技术方案为：一种用于膜接触器捕集CO₂气体的复合溶液，由 氨基烷烃基磺酸盐和环状双氨基有机胺两组分组成。氨基烷烃基磺酸盐和环 状双氨基有机胺两组分在水溶液中的总浓度为0.1～5.0mol/L，氨基烷烃基 磺酸盐和环状双氨基有机胺的摩尔比为1.0∶0.5～1.5。

氨基烷烃基磺酸盐和环状双氨基有机胺两组分的水溶液总浓度更优选 的值为0.5～3.0mol/L。氨基烷烃基磺酸盐和环状双氨基有机胺的摩尔比更 优选值为1.0∶0.5～1.0。

其中，氨基烷烃基磺酸盐的结构式为：

H₂N-R-SO₃^-M⁺

式中R为含有1～3碳原子的烷基，M⁺＝K⁺或Na⁺。优选为氨基甲磺酸盐， 2-氨基乙磺酸盐，1-氨基乙磺酸盐，1-氨基丙磺酸盐，2-氨基丙磺酸盐，3- 氨基丙磺酸盐。

环状双氨基有机胺化合物的结构式为下式中的任意一种：

其中R₁为含有2～3碳原子的烷基，R₂为含有1～2碳原子的烷基，优选 为：哌嗪，N-甲基哌嗪，N-乙基哌嗪，2-甲基哌嗪，2-乙基哌嗪，2，5-二 甲基哌嗪。

有益效果：

本发明提出的复合溶液捕集CO₂性能优于现有的CO₂吸收剂如MEA(一乙 醇胺)等组分，同时优于单一的氨基烷烃基磺酸盐；具有高传质系数，能在 膜接触器中稳定运行。

四、附图说明