[发明专利]一种捕集混合气中CO2的复合方法在审

专利信息
申请号: 201410174701.7 申请日: 2014-04-28
公开(公告)号: CN105013292A 公开(公告)日: 2015-11-04
发明(设计)人: 陈光进;刘煌;刘蓓;孙长宇 申请(专利权)人: 中国石油大学(北京)
主分类号: B01D53/14 分类号: B01D53/14;B01D53/02
代理公司: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 姚亮
地址: 102249*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 混合 co sub 复合 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种捕集混合气中CO2的复合方法,属于CO2分离技术领域。

背景技术

随着各种极端气候现象在世界各地频频出现,由CO2等温室气体造成的全球气候变化的威胁与日俱增,共同推进温室气体减排已成为全球性共识。由于CO2占据了由人类活动所产生的温室气体排放量的77%,其中由化石燃料燃烧而导致的CO2排放占总体温室气体排放的一半以上,因此CO2的减排就成为了控制温室气体排放的关键。这些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。这些气体混合物中一般含有5%至50%的CO2,其它主要气体组成包括N2、O2、CO、H2、CH4、C2H6、SO2、H2S以及有机硫CH3S、COS等。

国内外工业上较为成熟的吸收法捕集分离CO2的工艺主要有单乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、二异丙醇胺法(DIPA)和甲基二乙醇胺法(MDEA)等。此外,某些位阻胺例如2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)由于较高的CO2载荷能力也可被用作吸收剂。在这些方法当中,由于MEA具有较高的CO2吸收率而被广泛应用。然而,MEA体系呈现出主要的缺点包括再生溶剂需要大量的热能以及由化学腐蚀和降解造成的操作上的问题。为了防止过度的腐蚀,通常在胺水溶液中仅使用10至30wt%的MEA,其余的则是水。由于必须将其中含有70%至90%水的整个溶液加热使MEA体系再生,因此,在所述再生过程期间消耗了大量的能量。其它烷醇胺体系也呈现出一系列的缺点,例如,为了提高吸收溶液对CO2的吸收速度,针对二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等吸收速度较慢的溶剂,加入吸收速度较快的溶剂如单乙醇胺(MEA)和呱嗦(PZ)等,形成一些改良型的吸收分离方法。但在应用过程中,这些体系也无法避免易腐蚀设备和自身易化学降解的缺陷。

采用固体吸附剂分离CO2已经在工业生产过程中应用,但是实际生产中还存在着较多的问题。传统的固定床吸附器无论是变温吸附,还是变压吸附,要实现分离操作的连续性,必须要对吸附和再生操作进行切换,同时吸附过程放出的大量的吸附热也会使床层温度急剧升高从而导致分离效率的下降。使用移动床或模拟移动床设备进行连续逆流吸附分离,虽能有效地利用吸附剂的吸附能力,但逆流过程的设计复杂,操作灵活性低,通常只用于选择性不高,传质速率慢的难分离物系。

因此,提高传统CO2捕集分离技术或开发更加高效、经济的CO2捕集方法非常重要。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种捕集混合气中CO2的复合方法,通过使含有CO2的混合气与含有咪唑或其衍生物的液体介质-MOFs混合浆料接触来实现CO2的捕集和分离。

为达到上述目的,本发明首先提供了一种捕集混合气中CO2的复合方法,该方法包括使含有CO2的混合气与混合浆液接触的步骤,所述混合浆液是由液体介质、“咪唑或咪唑衍生物”、金属有机骨架材料(MOF材料)组成的。

本发明所提供的捕集混合气中CO2的方法通过在液体介质-MOFs混合浆液中添加咪唑或其衍生物,利用CO2与咪唑或其衍生物极强的相互作用可以提高整个体系的CO2捕集量。添加了咪唑或其衍生物的液体介质-咪唑混合溶液可以具有多重作用:第一,对混合气首先进行吸收分离;第二:吸收和传导MOF材料所产生的吸附热;第三,液体介质在MOF材料表面形成致密的膜状结构,对非极性的分子起到一个阻隔作用,而带四偶极矩的CO2分子能顺利穿过被MOF材料吸附。

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