一種回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑制造技術

本發明專利技術公開了一種回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，特別是回收燃燒設備廢氣中二氧化碳的吸收劑。所述吸收劑包含一種具有特別結構的胺化合物X，該胺化合物X可單獨使用，或與根據該胺化合物X選擇的另一種或多種胺化合物Yn一起形成混合溶液使用；胺化合物X至少同時具有一個羥基和一個叔胺基和一個伯氨基。本發明專利技術提供的吸收劑可回收多種化工反應尾氣、燃燒設備煙道氣和其它低分壓混合氣體中的二氧化碳，也可回收城市煤氣、天然氣等中的二氧化碳，具有吸收容量大、凈化度高、解吸量大、再生能耗低等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于氣體分離
，具體涉及一種從含有二氧化碳的氣體混合物中回收二氧化碳的復合胺溶液。
技術介紹
二氧化碳是一種溫室氣體。隨著世界各國對地球溫室效應的關注，二氧化碳的排放引起了全世界的重視。已知的從混合氣體中回收二氧化碳的技術有化學吸收技術、物理吸收技術、膜分離技術、吸附分離技術和深冷分離技術。然而，當在常壓、氣流量非常大、氣體成分復雜的情況下(如電站鍋爐)回收低分壓的二氧化碳時，這些技術都將消耗大量的能量，甚至變得不可行。化學吸收法是回收二氧化碳的常用方法。早期用于分離二氧化碳的化學吸收法是熱鉀堿法和醇胺法。然而，由于單一組分的熱鉀堿吸收速率較慢，本領域的技術人員開發出了改良的熱鉀堿法，如專利(CN85103423)采用二乙醇胺和氨基乙酸活化的熱鉀堿技術；專利(CN90109635.0)采用釩酸鹽改良的熱鉀堿技術；專利(CN200480011471.7)采用哌嗪活化的熱鉀堿技術。活化或者改良的熱鉀堿技術的吸收速率和吸收容量都有了較大的提高，被廣泛應用于高壓的條件下如合成氣和天然氣的凈化過程。醇胺吸收劑主要采用的胺化合物包括伯胺、仲胺、叔胺、空間位阻胺和多元胺。伯胺具有與二氧化碳反應速率非常快的特點，但吸收容量較低；仲胺與二氧化碳的反應速率次之，吸收容量與伯胺一樣；叔胺與二氧化碳的反應速率最慢，但其理論吸收容量是伯胺的兩倍；空間位阻胺也是一種伯胺，但由于空間位阻效應的存在，使其與二氧化碳的反應速率低于伯胺；多元胺則視其結構中包含的氨基而同時具有其所包含的氨基的性質。醇胺與二氧化碳反應有兩種反應機理。叔胺與二氧化碳的反應時，二氧化碳水解形成碳酸: CO2+ H2CfeH2CO3(I)碳酸進而解離為氫離子和碳酸氫根:H2COaiiH++HCO3-(2)碳酸氫根可以進一步解離為另一氫離子和碳酸根:HCO3^H++ CO32'(3)氫離子隨后與叔胺進行酸堿反應:H.+ R1R2R3N-R1R2R3NH+(4)總反應為:CO2 + H2O + R1R2R3NiiR1R2R3NH+HCO3(5)二氧化碳的水解反應(式(I))是慢反應，其余反應是快反應，特別是氫離子與叔胺分子的酸堿反應(式(4))是瞬時的。二氧化碳與伯胺或仲胺進行反應時，二氧化碳首先與一個伯胺或一個仲胺分子反應形成氨基甲酸中間體:CO2 + R1 R2NHiiR, R2N4HCOO-( 6)該氨基甲酸中間體隨后與第二個胺分子反應形成胺鹽: RiR2N+HCOO'+ R1R2MfeR1R2NHZR1R2HCOCr( 7)總反應為:CO2 + 2R1R2NH iR1R2NH2+RiR2HCO0.(8)伯胺或仲胺能與二氧化碳快速反應生成穩定的氨基甲酸鹽，該氨基甲酸鹽經歷部分水解形成碳酸氫根和游離胺及氫離子:R1R2NH24R1R2HCOO- + H2O 棼 2R, R2NH + H++ HCO3' (9 )MEA是一種伯胺，被證實是分離低分壓二氧化碳的可行技術。但是，MEA法吸收二氧化碳的過程需要消耗大量的能量再生富液以循環使用，且MEA的吸收容量較低。再生消耗大量能量的原因是MEA與二氧化碳生成了穩定的氨基甲酸鹽，這一穩定的氨基甲酸鹽需要大量的熱量才能將其分解。當將富液加熱到較高的溫度時，除了需要消耗大量的能量外，還會造成MEA本身的分解，導致吸收劑的主要成分損失。為了減少再生所需的能量和提高吸收容量，本
技術人員開采用了以下辦法:(I)采用快反應速率胺和慢反應速率胺的混合胺，如專利(CN00118089.4)提出的快反應速率胺(MEA)和慢反應速率胺(DEA/MDEA)的混合胺吸收劑；專利(CN01134103.3)提出的一乙醇胺(MEA)和空間位阻胺(AMP)的混合胺吸收劑；(2)采用空間位阻胺，如專利(CN94112801.6)提出的以空間位阻胺2_氨基_2_甲基-1-丙醇(AMP)為主要吸收組分的混合胺吸收劑，AMP是一種空間位阻胺，同時也是一種伯胺；(3)采用活化的叔胺，如專利(CN201010161302.9)提出的以叔胺(MDEA)為主要吸收組分，以N-羥乙基嗎啉、AMP、PZ為活化劑的混合胺吸收劑；(4)采用多元胺，如專利(CN200710011329.8)提出的以羥乙基乙二胺(AEEA)為主要吸收組分的混合胺吸收劑，AEEA同時具有伯胺和仲胺的性質。以上技術雖然在一定程度上降低了解吸能耗，但由于在與二氧化碳反應速率快的胺中加入了與二氧化碳反應速率慢的胺，或采用與二氧化碳反應慢的胺為主要吸收組分，降低了吸收劑與二氧化碳的吸收速率，且空間位阻胺容易降解。另一方面，當氣體的成分中包含02、SOx, NOx時，醇胺吸收劑將會與其發生反應，導致醇胺的消耗，生成的產物具有腐蝕性，并且不可通過加熱再生。因此，通常會需要在醇胺法去除二氧化碳的吸收劑中加入抗氧化劑、防腐蝕劑和消泡劑等添加劑。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是降低吸收劑從混合氣中回收二氧化碳時的能耗高和提聞吸收劑的吸收容量。為了解決上述問題，本專利技術提供了一種回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，包含胺化合物X，胺化合物X至少同時具有一個羥基和一個叔胺基和一個伯氨基，其結構如下:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，包含胺化合物X，胺化合物X至少同時具有一個羥基和一個叔胺基和一個伯氨基，其結構如下：其中R為未被取代的低級烷烴基，R1和R2為含碳原子數位1～4的未被取代的直鏈烷烴結構。FDA00002996528500011.jpg

【技術特征摘要】
1.一種回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，包含胺化合物X，胺化合物X至少同時具有一個羥基和一個叔胺基和一個伯氨基，其結構如下:2.如權利要求1所述的回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，還包括另一種或多種胺化合物\，Yn選自仲胺、叔胺、空間位阻胺和哌嗪中的任意一種或多種。3.如權利要求1或2所述的回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，所述的胺化合物X為N-甲基-N- (-2-輕乙基)-1,3-丙二胺，其結構為:4.如權利要求2所述的回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，其特征在于，所述的胺化合物Yn為N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-1丙醇、羥乙基乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺和哌嗪中的任意一種或幾種的混合物。5.如權利要求1所述的回收混合氣體中二氧化碳的吸收劑，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：池國鎮，倪建軍，張建文，張艷偉，
申請(專利權)人：上海鍋爐廠有限公司，
類型：發明
國別省市：