[发明专利]捕集二氧化碳气体的三乙醇胺复合胺吸收剂

说明书

技术领域

本发明属于资源环境、化工技术领域，特别涉及捕集二氧化碳气体的复合胺吸收剂。

背景技术

CO₂等温室气体的排放是造成全球气候不断恶化的一个主要因素，如何高效从富含CO₂的气体混合物中，捕集或分离CO₂就显得极为重要。这些气体混合物包括燃煤电厂、钢铁水泥、石油化工等企业排放的烟道气。这些气体混合物中一般含有5％～30％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；气体的压力变化范围大(50～9000kPa)，适合采用化学吸收或化学物理复合吸收法捕集分离CO₂组分。

已报道的二氧化碳捕集方法主要有：化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、催化燃烧法、生物法等。工业应用的主要为前两种方法，其中物理吸收法主要用于高压且二氧化碳含量较高的气源，对设备要求高。而化学吸收法可在常压或较低的压力下进行，且对低分压二氧化碳也有很好的吸收效果，得到广泛应用。

目前国内外工业上较为成熟的化学吸收法捕集分离CO₂的工艺有单乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、二异丙醇胺法(DIPA)和甲基二乙醇胺法(MDEA)。为了提高吸收溶液对CO₂的吸收速度，所以针对二异丙醇胺(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)和哌嗪(PZ)等，形成一些改良型的吸收分离方法。

为了进一步降低能耗，由于其对CO₂溶解度高、解吸效果较好，吸收解吸的循环负荷较高，2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)位阻胺法也得到了一些应用。但由于这些位阻胺的特殊结构，导致在使用过程中的降解比较多，使用成本仍较高。

巴斯夫公司开发了在MEA溶液中加入N-甲基二乙醇胺(MDEA)，可以生成一种具有极好的吸收特性又有极佳的解吸特性的溶剂(Chem.Eng.Prog.81(4)1985)，但未解决CO₂吸收速率低与腐蚀性问题。

2002年中国专利(CN1381301A)公开了一种抑制MEA降解的抗氧化剂，抗氧化剂由固体金属氧化物及其盐类组成，金属离子为第四周期和第五周期的元素。能降低MEA的降解率和溶剂对设备的腐蚀。

2002年中国专利(CN1354036A)公开了一种从气体混合物中除去二氧化碳的方法，其吸收剂为MEA与氮原子上具有空间位阻效应的非线性碳链醇胺化合物组成的复合水溶液。此复合胺溶液与传统的MEA溶液相比，吸收能力提高40％。

2009年中国专利(CN101612509A)公开了从含CO₂的混合气体中脱除CO₂的复合胺脱碳溶液，其中主吸收组分是10.0至35％一乙醇胺、羟乙基乙二胺，助吸收组分为5至30％2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺，活化组分是1至10％哌嗪、羟乙基哌嗪、氨乙基哌嗪和二乙醇胺，缓蚀剂为0.05至1.0％钒酸钠，抗氧化剂为0.05至1.0％亚硫酸钠和醋酸铜。其溶液吸收的能力为35～50/溶液，解吸温度低，时间短。

2011年中国专利(CN102218254A)公开了脱除CO₂的复合胺脱碳溶液，其中主吸收组分是一乙醇胺，活化组分是哌嗪、N-(2-羟乙基)乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种混合物。其溶液吸收总胺浓度为3mol/L，具有吸收速率快，解吸量高的优点。

从目前国内外发表的文献、专利看，以吸收速率较快的MEA等为主体的吸收剂，一般配合助吸收剂，防腐剂、缓蚀剂等组成复合脱碳吸收液，但其综合脱碳能力普遍较低，再生能耗高，设备腐蚀性强，且复合吸收剂使得吸收速率下降，不能使经济效益达到最优化。

因此，有必要提出吸收效果优良、能耗较低的捕集或分离二氧化碳的吸收剂。发明内容

本发明的目的在于提供一种捕集二氧化碳气体的三乙醇胺复合胺吸收剂，该原料只需与水混合，即可实现对高效捕集。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：