一種用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑制造技術

本發明專利技術涉及一種用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑，其包含乙醇胺、其他水溶性有機物及水，其中乙醇胺的質量百分比為10-60％，其他水溶性有機物的質量百分比為20-60％，水的質量百分比為10-70％；所述液-液相變吸收劑吸收酸性氣體前為均相體，吸收酸性氣體后自發形成液-液兩相，上液相為負載酸性氣體的貧液相，下液相為負載酸性氣體的富液相，僅富液相進入解吸單元，降低解吸能耗。本發明專利技術的液-液相變吸收劑吸收酸性氣體后所形成的液-液兩相易于分離，并可根據被吸收的酸性氣體的特點，通過調整吸收劑的配比以得到適應于該過程的最優的上、下液相的體積比及吸收劑的負載量，從而降低工業環境下進入解吸單元的富液相的量，以便盡可能地降低解吸過程中的能耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于氣體分離
，具體涉及一種用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑。
技術介紹
工業過程排放的廢氣及汽車排放的尾氣，包含大量的C02、H2S、S02等酸性氣體，嚴重污染了環境。通常采用酸性氣體分離技術將其中的酸性氣體雜質降低到可接受的層次。目前常用的酸性氣體分離技術主要有:化學吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分離法及離子液體法，其中，化學吸收法是工業應用最成熟的方法。在化學吸收過程中采用乙醇胺(MEA)作為吸收劑應用最為廣泛。但是，現有的采用乙醇胺(MEA)的化學吸收過程存在分離能耗高的缺點，以0)2為例，MEA分離CO2過程存在吸收負載低，能耗高，設備腐蝕率高和胺易降解等問題，根據對CO2分離過程能耗的分析，CO2解吸的能耗是總能耗的主要部分，而CO2解吸能耗中無用的能耗如水蒸發潛熱和升溫顯熱占解吸能耗的40%-60% (P.H.M.Feron，A.E.Jansen.Energy Convers1n and Management.1995.36(6-9) ,411-414.)。因此，需要提供一種可以降低水蒸發潛熱和升溫顯熱的吸收劑，以滿足低能耗高效率分離酸性氣體的需要。本領域的技術人員不斷改良吸收劑以期降低酸性氣體的分離能耗。中國專利技術專利“用復合胺摻合物回收二氧化碳”(申請號00118089.4，公開日2000年12月20日)采用MEA與DEA或MDEA的混合胺吸收劑，以及中國專利技術專利“回收低分壓二氧化碳的復合胺溶劑”(申請號01134103.3，公開日2002年6月19日)采用MEA與空間位阻胺(AMP)的混合胺吸收劑，以提高CO2吸收負載，降低CO2分離能耗。以上兩個專利只是通過提高吸收劑中CO2負載量的方式降低CO2分離能耗，無法在解吸過程中降低水的蒸發能耗和吸收劑升溫的能耗。中國專利申請“一種二氧化碳的吸收分離方法”(申請號200910244197.2，公開日2010年6月16日)使用MEA等醇胺類化合物，并用碳原子小于10的甘醇類化合物代替水作為溶劑，利用甘醇類溶劑沸點高的特點，減少解吸過程中的溶劑蒸發，雖然該專利降低了水蒸發的能耗，但吸收劑升溫顯熱的能耗沒有考慮，且甘醇類溶劑粘度大，不利于傳質。中國專利申請“一種胺吸收劑和捕集CO2的方法”(申請號201280031688.9，公開日2014年5月28日)提出一種胺吸收劑和捕集⑶2的方法，吸收劑DIPAE/MAPA、DIPAE/DAB、N-TBDEA/DiAP、DEEA/DMPDA吸收CO2后形成兩相，負載0)2的富集相進入解吸單元，減少了解吸的液量，降低解吸能耗，該專利申請的方法可同時降低水的蒸發能耗和吸收劑升溫的能耗，但吸收劑濃度高、粘度大且價格昂貴，不易合成，不利于其在工業的應用。中國專利申請“用于CO2分離系統的聯合CO2相變吸收劑”(申請號201310212240.3，公開日2013年12月28日)提出一種氨基-硅酮吸收劑，該吸收劑吸收CO2后形成固-液兩相，固體為氨基甲酸酯，在解吸過程中加熱固體氨基甲酸酯即可實現吸收劑的再生，由于在該吸收過程中生成固體，易堵塞管道，為工業應用帶來不便。中國專利申請“用于酸性氣體分離的自濃縮吸收劑”(申請號201080019279.8，公開日2012年7月25日)公開了一種用于含有酸氣體的氣體混合物脫酸的方法，該方法所采用的吸收劑包含溶解在溶劑中的胺，所述吸收劑在吸收酸性氣體后，吸收劑形成濃縮胺相，且該濃縮胺相可與剩余的吸收劑機械分離并進入再生單元，剩余的吸收劑回收并返回吸收單元，唯一的示例所采用的吸收劑是MEA的異辛醇溶液，且未說明酸性氣體的脫除效果及對能耗降低的貢獻。美國專利“PHASE TRANSITRONAL ABSORPT1N METHOD”(申請號11/279095，專利號US7541011B2，公開號2009年9月2日)公開了一種使用含有至少一種活化劑和至少一種溶劑的吸收劑從氣體混合物中分離氣體的方法，唯一示例的吸收劑為DEA和碳酸鉀的含水混合物，以上專利未指明引起預期的相分離溶劑，并且實施例中未明確吸收劑組成及各組分的濃度，實驗表明，不同組成的大部分吸收劑在進行吸收操作后無法出現相分離現象，無從實施。綜述所述，開發一種基于工業應用的成熟的且可降低水的蒸發能耗和吸收劑升溫的能耗的吸收劑的意義重大。
技術實現思路
針對現有技術中存在的缺陷，本專利技術的目的是提供一種用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑，該吸收劑在吸收酸性氣體后能自發地形成液-液兩相，且液-液兩相易于分離，并可根據被吸收的酸性氣體的特點，通過調整吸收劑的配比以得到適應于該過程的最優的上、下液相的體積比及吸收劑的負載量，從而降低工業環境下進入解吸單元的富液相的量，以便盡可能地降低解吸過程中的能耗。為達到以上目的，本專利技術采用的技術方案是:一種用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑，所述液-液相變吸收劑包含乙醇胺(MEA)、其他水溶性有機物及水，其中乙醇胺的質量百分比為10-60%，其他水溶性有機物的質量百分比為20-60%，水的質量百分比為10-70 % ;所述液-液相變吸收劑吸收酸性氣體前為均相體，吸收酸性氣體后自發形成液-液兩相，上液相為負載酸性氣體的貧液相，下液相為負載酸性氣體的富液相。本專利技術的富液相中包含大部分乙醇胺與CO2反應生成的鹽、大部分水、一部分未反應的乙醇胺和小部分其他水溶性有機物;貧液相包含大部分其他水溶性有機物、一部分未反應的乙醇胺、小部分水和小部分乙醇胺與CO2反應生成的鹽。因此，在使用本專利技術的液-液相變吸收劑完成酸性氣體吸收后，僅使分離的富液相進入后續解吸單元進行酸性氣體解吸，完成解吸后的吸收劑和貧液相混合后可重新用于吸收過程。進一步，所述液-液相變吸收劑中，乙醇胺的質量百分比為20%-40%,其他水溶性有機物的質量百分比為30%-60%，水的質量百分比為20%-50%。進一步，其他水溶性有機物選自C1-C5醇、丙酮、丁酮、C3-C4醚、酰胺、乙腈、丙腈、亞砜和碳鏈高分子中的任意一種或多種的組合。再進一步，所述C1-C5醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、叔丁醇、仲戊醇所組成的組；所述C3-C4醚選自二惡烷、四氫呋喃、I，3-二氧五環、乙醚、I，2_環氧丁烷、乙二醇二甲醚所組成的組；所述酰胺選自甲酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺所組成的組；所述亞砜選自二甲基亞砜、二苯基亞砜所組成的組；所述碳鏈高分子選自聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇月桂酸酯、聚甘油所組成的組。進一步，所述液-液相變吸收劑吸收酸性氣體后自發形成的上液相與下液相的體積比為(0.15-5):1。再進一步，所述液-液相變吸收劑吸收酸性氣體后自發形成的上液相與下液相的體積比為(0.3-4):1。進一步，所述液-液相變吸收劑用于吸收酸性氣體的吸收溫度為20_80°C，吸收壓力為0.1_8MPa。進一步，所述酸性氣體為包含⑶2、H2S、SO2中的一種或多種的煙道氣、天然氣、變換氣或合成氣。本專利技術提供的用于酸性氣體分離的液-液相變吸收劑具有以下優點:第一、本專利技術的液-液相變吸收劑在吸收酸性氣體后形成液-液兩相，以CO2為例，上、下液相CO2負載量濃度比為0.02-0.25:1，且由于上液相(即貧液相)負載極本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于酸性氣體分離的液?液相變吸收劑，其特征在于，所述液?液相變吸收劑包含乙醇胺、其他水溶性有機物及水，其中乙醇胺的質量百分比為10?60％，其他水溶性有機物的質量百分比為20?60％，水的質量百分比為10?70％；所述液?液相變吸收劑吸收酸性氣體前為均相體，吸收酸性氣體后自發形成液?液兩相，上液相負載酸性氣體的貧液相，下液相為負載酸性氣體的富液相。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張衛東，金顯杭，馬騫，涂巍巍，任鐘旗，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11