一种二氧化碳吸收组合物和吸收二氧化碳的方法与流程

专利2026-06-10  1


本发明涉及气体净化,特别涉及二氧化碳吸收组合物和吸收二氧化碳特别是吸收烟气中二氧化碳的方法。


背景技术:

1、co2捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,ccus)是应对全球气候变化的关键技术之一,受到世界各国的高度重视。在ccus过程中,以醇胺溶液作为吸收剂的化学吸收法是捕集co2的重要手段。以有机胺(例如mea、dea、mdea)为吸收剂,采用可逆吸收法分离富集co2,因为其高水溶性、低蒸汽压、吸收速率快、吸收效率高等优点成为了应用最多的吸收剂。目前,新型混合胺吸收剂的开发分为两个方向,一是以伯胺、仲胺为主体,保证吸收速率,在此基础上添加三级胺或空间位阻胺,以达到降低解吸能耗的目的。二是以三级胺或空间位阻胺为主体,在保证较低再生能耗的同时,加入伯胺、仲胺等吸收活化剂提高吸收速率。

2、但是,由于有机胺溶液腐蚀性强和易氧化降解等特性,捕集二氧化碳的过程中易与烟气中杂质分子发生不可逆的化学反应,在使用过程中加大了吸收剂的消耗和设备的损耗。降解会造成吸收剂的损失,吸收co2能力退化,补充新的吸收剂会提升运行成本;同时,降解产物会导致设备腐蚀,降低系统寿命,挥发性的降解产物也会造成环境污染。

3、针对有机胺的降解问题,本领域技术人员已经提出了一些解决方案。例如美国专利申请us2559580将碘用于吸收剂,抑制胺的降解以及设备腐蚀。美国专利申请us3372981添加铜盐于mea溶液中以解决设备腐蚀和降解问题。美国专利申请us3137654提出一种n,n-二乙醇甘氨酸单钠盐,可破坏mea的氧化链式反应,发挥抗降解的作用。中国专利申请cn100352536c以钠盐、钾盐及锑盐作为氧化抑制剂,达到抑制mea水溶液氧化降解的效果。中国专利申请cn102741310a采用自由基清除剂如甲硫咪唑、苯基甲硫咪唑及氧化抑制剂如丁基化羟基甲苯等对单一胺溶液抗氧化。中国专利申请cn103007687a中披露木糖醇、苏糖醇、二苏糖醇、赤酰糖醇、乙二醇、丁二醇等类似结构醇类化合物对胺溶液有抑制其降解的作用。

4、虽然目前关于用作二氧化碳吸附的有机胺的抗降解剂也已经提出了一些解决方案,但是对有机胺的抗降解效果依然存在较大改善空间。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供二氧化碳吸收组合物和吸收烟气中二氧化碳的方法,本发明所提供的二氧化碳吸收组合物,能大幅降低其中用于吸收二氧化碳的有机胺的降解率,利于该组合物更稳定高效的用于二氧化碳特别是烟气中二氧化碳的吸收,降低运行成本。

2、本发明为达到其目的,提供如下技术方案:

3、本发明一方面提供一种二氧化碳吸收组合物,所述组合物中包括二氧化碳吸收剂和抗降解剂,所述二氧化碳吸收剂包括能够吸收二氧化碳的有机胺,所述抗降解剂选自受阻酚类化合物、芳胺类化合物或受阻胺类化合物中的一种或多种。

4、优选的,所述抗降解剂为液体状态的受阻酚化合物、芳胺类化合物、受阻胺类化合物中的一种或多种。

5、优选的,所述受阻酚类化合物选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、4,6-二(十二烷基硫甲基)邻甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯中的一种或多种;所述芳胺类化合物选自n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物;所述受阻胺类化合物选自双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯与叔丁基过氧化氢和辛烷的反应产物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶胺中的一种或多种。

6、进一步地,所述有机胺选自一级胺、三级胺、位阻胺中的一种或多种。

7、一些实施方式中,所述有机胺选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、异丁醇胺、二乙氨基乙醇、哌嗪、吗啉、咪唑中的一种或多种。

8、优选实施方式中,所述有机胺为一级胺时,所述抗降解剂优选选自4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯中的一种或多种;

9、所述有机胺为三级胺时,所述抗降解剂优选选自n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶胺中的一种或多种;

10、所述有机胺为位阻胺时,所述抗降解剂优选选自n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶胺中的一种或多种。

11、一些实施方式中,所述组合物为水溶液形态,其中所述抗降解剂的质量百分比为0.01%-0.5%,优选0.15%-0.3%。

12、一些实施方式中,所述组合物中,所述有机胺的质量百分比为10-60%。

13、本发明还提供一种吸收二氧化碳的方法,采用上文所述的二氧化碳吸收组合物吸收二氧化碳;

14、优选的,所述二氧化碳来源于烟气。

15、一些实施方式中,所述吸收在40-150℃下进行。

16、本发明还提供一种抑制有机胺降解的方法,向所述有机胺的溶液中加入抗降解剂以抑制所述有机胺的降解,所述抗降解剂选自受阻酚类化合物、芳胺类化合物或受阻胺类化合物中的一种或多种;

17、优选的,所述抗降解剂为液体状态的受阻酚类化合物、芳胺类化合物、受阻胺类化合物中的一种或多种;

18、优选的,所述受阻酚类化合物选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、4,6-二(十二烷基硫甲基)邻甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯中的一种或多种;所述芳胺类化合物选自n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物;所述受阻胺类化合物选自双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯与叔丁基过氧化氢和辛烷的反应产物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶胺中的一种或多种;

19、优选的,所述抗降解剂加入所述溶液中后的质量百分比为0.01%-0.5%,优选0.15%-0.3%;

20、优选的,所述有机胺在所述溶液中的质量百分比为10-60%;

21、优选的,将所述溶液的温度控制为40-150℃。

22、进一步地,所述有机胺选自一级胺、三级胺、位阻胺中的一种或多种。

23、一些实施方式中,所述有机胺选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、异丁醇胺、二乙氨基乙醇、哌嗪、吗啉、咪唑中的一种或多种。

24、本发明提供的技术方案具有如下有益效果:

25、本发明提供的二氧化碳吸收组合物中,添加特定种类的化合物作为抗降解剂,能够显著抑制其中用于吸收二氧化碳的有机胺的降解,而且对一级胺、三级胺和位阻胺均具有显著的降解抑制作用,适用性强,能够提高有机胺的稳定性,降低有机胺损耗,进而能够更好的保持二氧化碳吸收组合物的稳定性。


技术特征:

1.一种二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述组合物中包括二氧化碳吸收剂和抗降解剂,所述二氧化碳吸收剂包括能够吸收二氧化碳的有机胺,所述抗降解剂选自受阻酚类化合物、芳胺类化合物或受阻胺类化合物中的一种或多种;

2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述受阻酚类化合物选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、4,6-二(十二烷基硫甲基)邻甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯中的一种或多种;

3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述有机胺选自一级胺、三级胺、位阻胺中的一种或多种;

4.根据权利要求3所述的二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述有机胺为一级胺时,所述抗降解剂优选选自4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚、n-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯中的一种或多种;

5.根据权利要求1或2所述的二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述组合物为水溶液形态,其中所述抗降解剂的质量百分比为0.01%-0.5%,优选0.15%-0.3%。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳吸收组合物,其特征在于,所述组合物中,所述有机胺的质量百分比为10-60%。

7.一种吸收二氧化碳的方法,其特征在于,采用权利要求1-6任一项所述的二氧化碳吸收组合物吸收二氧化碳;

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述吸收在40-150℃下进行。

9.一种抑制有机胺降解的方法,其特征在于,向所述有机胺的溶液中加入抗降解剂以抑制所述有机胺的降解,所述抗降解剂选自受阻酚类化合物、芳胺类化合物或受阻胺类化合物中的一种或多种;

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述有机胺选自一级胺、三级胺、位阻胺中的一种或多种;


技术总结
本发明提供一种二氧化碳吸收组合物和吸收二氧化碳的方法,本发明所提供的二氧化碳吸收组合物,能大幅降低其中用于吸收二氧化碳的有机胺的降解率,利于该组合物更稳定高效的用于二氧化碳特别是烟气中二氧化碳的吸收,降低运行成本。所述组合物中包括二氧化碳吸收剂和抗降解剂,所述二氧化碳吸收剂包括能够吸收二氧化碳的有机胺,所述抗降解剂选自受阻酚类化合物、芳胺类化合物或受阻胺类化合物中的一种或多种。

技术研发人员:张倩,罗海,毕红艳,李卓,林龙,尹芳芳
受保护的技术使用者:天津利安隆新材料股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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