[发明专利]一种用于捕集二氧化碳的有机胺类少水吸收剂及应用

说明书

本发明公开了一种用于捕集二氧化碳的有机胺类少水吸收剂，以质量分数计，所述有机胺类少水吸收剂包括链式双胺30％‑55％、辅助溶剂40％‑67％和水2％‑15％。本发明提供的有机胺类少水吸收剂具有吸收速率快，吸收容量大，再生能耗低，稳定性强，抗降解性能良好，粘度低等优点，应用于捕集燃煤电厂烟气具有良好可行性。

技术领域

本发明属于CO₂吸收剂开发领域，具体涉及一种用于捕集二氧化碳的有机胺类少水吸收剂。

背景技术

随着人们环保意识的不断提升，温室气体CO₂的排放及其利用得到科学工作者越来越多的关注。2018年10月联合国政府间气候变化专门委员会发布特别报告指出需进一步将全球暖化控制在比工业化前水平上升1.5度而并非此前提出的2.0度的目标。因此如何更加有效地减少CO₂排放变得至关重要。

化学吸收法作为目前最成熟且最具有工业前景的方法之一被用于燃烧后捕集二氧化碳领域。MEA作为最常见的商业吸收剂已在工业示范测试平台进行多次测试。然而该吸收剂存在再生能耗高以及降解严重等问题，严重阻碍了其在工业应用上的推广。因此开发新型吸收剂，解决上述问题势在必行。

为了解决这个问题，少水吸收剂概念受到重视，其通过用其他低比热的稳定有机溶剂代替水从而达到降低能耗的目的。低的水比例也意味着潜热能够得到大幅度降低。有机胺，离子液体以及胺基硅油等都被筛选作为少水吸收剂的主体。然而离子液体以及胺基硅油少水吸收剂始终无法摆脱高粘度以及高成本的困扰，Perry课题组所提出GAP-0离子液体吸收剂在40℃的粘度高达1300mPa·S，是MEA同等条件下的600倍之多。而小分子结构的有机胺为主体的少水吸收剂被认为有机会攻克“高粘度壁垒”。有机胺少水吸收剂在1939年作为分离酸性气体的手段被首次提出(US2177068A)。该吸收剂是以乙二醇以及其衍生物作为辅助溶剂。Song等课题组在1996年提出了以MEA为主体，乙二醇/聚乙二醇为辅助溶剂的吸收剂，但研究发现其吸收性能均低于MEA水溶液。尽管乙二醇等醇类辅助溶剂也能够吸收二氧化碳，但其在高温下容易与胺类产生交叉降解反应，从而加剧降解反应。Kortunov等因此提出了其他可以作为辅助溶剂的稳定溶剂如环丁砜等。Wang等开发的(2M DETA+3M环丁砜)吸收剂显示其显热及潜热相比MEA分别降低59％和12％。

The U.S.navy研究表明25-60ppm溶解金属离子会催化胺类氧化降解，加快降解速率。工业中通过添加缓蚀剂以及抗降解剂来减缓由于吸收剂带来对金属材料的腐蚀作用和降解反应。氧化膜型缓蚀剂会在碳钢和不锈钢表面形成平整致密的膜，从而抑制腐蚀。金属捕获剂能够与Cu²⁺、Fe²⁺螯合从而抑制金属离子浓度，降低降解速率。氧气捕获剂通过抢先与吸收剂中O₂反应，从而达到抑制胺类氧化降解，降低降解速率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于捕集二氧化碳的有机胺类少水吸收剂，具有吸收二氧化碳速率快，容量高，稳定性强，再生能耗低且溶液粘度低的优点。

本发明提供如下技术方案：

一种用于捕集二氧化碳的有机胺类少水吸收剂，以质量分数计，所述有机胺类少水吸收剂包括链式双胺30％-55％、辅助溶剂40％-67％和水2％-15％。

优选的，以质量分数计，所述有机胺类少水吸收剂包括链式双胺30％-55％、辅助溶剂40％-67％、水2％-15％、抗降解剂0.02％-2％和缓蚀剂0.02％-2％。

进一步优选的，所述以质量分数计，所述有机胺类少水吸收剂包括链式双胺30％、辅助溶剂60％-65％和水5％-10％。此范围的有机胺类少水吸收剂能更有效降低水的显热和潜热的目的，能更有效大幅降低吸收剂再生能耗以及运行成本。