一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法及装置。对陶瓷膜表面亲疏水性进行调控，将改性后的陶瓷膜应用于富二氧化碳醇胺溶液解吸再生过程，从原料胺溶液中解吸的二氧化碳以蒸汽形式透过膜孔，气相产物从渗透测出来后经冷凝、干燥等步骤被收集，从而达到溶剂再生和二氧化碳分离纯化的效果。向多孔、单通道的陶瓷膜管内填充催化剂，以陶瓷膜管作为主要元件组装膜接触器，在膜管内催化剂的作用下发生液

【技术实现步骤摘要】
一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种强化富二氧化碳醇胺溶液再生解吸控制技术，特别涉及一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法及装置，属于分离过程


技术介绍

[0002]2030年实现“碳达峰”和2060年实现“碳中和”是中国正启动的重大战略。CCUS(碳捕集、利用与封存)是实现我国“碳达峰”和“碳中和”目标的重要选择。二氧化碳(CO2)捕集在减少CO2排放中起着关键作用。在目前的二氧化碳捕获技术中，胺洗涤被认为是最成熟的技术，在中短期内主导着工业应用。然而，溶剂再生过程仍然是一个关键挑战，约占运营成本的三分之二。因此，在减少能源使用方面的任何改进都将有助于降低捕获成本。可以说，实现低成本的胺法二氧化碳捕集技术，对于我国工业进程发展和生态环境的维护都具有十分重要的意义。
[0003]中国专利(CN112933879A)公开了一种用于烟道气中CO2分离的膜吸收/膜解吸耦合方法，解吸工序，采用选定孔结构的微孔膜进行解吸，膜接触器渗透测施加一定的真空度，使得CO2通过真空抽提富集，介绍了使用膜接触器可以在解吸侧得到浓度大于43～46％的CO2富集气。中国专利(CN101830462A)公开了一种从高压混合气体中用化学吸收和膜解吸结合的CO2捕集方法，可降低能耗10％以上，设备投资降低30％以上。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决CO2吸收剂醇胺溶液再生过程解吸温度高、能耗大、能源利用率低等问题，解决苛刻体系中膜材料不耐高温等情况，拓展膜材料在解吸过程领域的应用发展。采用固体酸型催化剂降低反应活化能，采用陶瓷膜管可提供催化剂的装填场所和提供大的气液传质面积。
[0005]一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法，包括如下步骤：
[0006]将吸收了二氧化碳的醇胺富液泵入陶瓷膜元件，所述的陶瓷膜元件中装填有用于对醇胺富液中二氧化碳解吸的催化剂；
[0007]醇胺富液在催化剂的作用下发生二氧化碳的解吸，解吸后的二氧化碳透过陶瓷膜元件的膜层，得到二氧化碳；解吸后的醇胺贫液从陶瓷膜元件中排出。
[0008]所述的醇胺富液中采用的醇胺类化合物选自单乙醇胺、N，N
‑
二乙基乙醇胺、甲基二乙醇胺、1
‑
二甲基氨基
‑2‑
丙醇、四乙烯戊胺、三亚乙基四胺、乙二胺等醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺，2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、哌嗪、4
‑
(二乙胺基)
‑2‑
丁醇、二乙烯三胺(DETA)、二乙胺基乙醇(DEAE)中的一种或几种的混合。
[0009]所述的醇胺类化合物浓度范围是2～6mol/L。
[0010]所述的催化剂为固体酸催化剂。
[0011]所述的固体酸催化剂是分子筛催化剂或者金属氧化物催化剂。
[0012]所述的分子筛催化剂是HZSM
‑
5；所述的金属氧化物催化剂选自γ
‑
Al2O3、TiO2或者
V2O5。
[0013]所述的陶瓷膜为管式或者多通道式，且通道直径0.5～30mm。
[0014]所述的陶瓷膜的平均孔径范围是2～500nm。
[0015]所述的陶瓷膜的膜表面对水滴的接触角大于130
°
。
[0016]所述的陶瓷膜管内温度90～110℃；操作压力范围是70～400kPa。
[0017]一种醇胺富液解吸二氧化碳的装置，包括：
[0018]膜接触器，其中包含有疏水性分离膜，且膜表面有用于解吸二氧化碳的催化剂。
[0019]所述的膜接触器为陶瓷膜。
[0020]所述的陶瓷膜的构型为管式或者多通道式；且催化剂填充于通道内。
[0021]所述的疏水性分离膜的表面水滴接触角大于130
°
。
[0022]所述的疏水性分离膜的平均孔径2～500nm。
[0023]还包括：
[0024]原料罐，用于存储醇胺富液；
[0025]料液泵，用于原料罐中的物料泵入膜接触器中。
[0026]还包括：液体流量计，用于测定从原料罐进入膜接触器中的料液流量。
[0027]还包括：冷凝管，连接于膜接触器的渗透侧，用于对渗透气进行冷凝处理。
[0028]还包括：干燥管，连接于冷凝管，用于对冷凝后的气体进行干燥处理。
[0029]所述的干燥管中装填有干燥剂。
[0030]还包括：气体质量流量计，连接于干燥管，用于对干燥管中获得气体测定流量。
[0031]还包括：真空泵，连接于膜接触器的渗透侧，用于施加负压。
[0032]还包括：用于对原料罐中的物料进行升温的加热装置。
[0033]有益效果
[0034]本专利技术使用的陶瓷膜通过有机物表面接枝法进行疏水改性，经接触角等一系列表征手段证明其疏水性能良好，在长期稳定性实验中保持较高的渗透通量以及保持优越的解吸性能，可降低能量负荷30％以上；在操作过程中，膜管内的催化剂能够实时地将富液进行催化解吸，产生的CO2能够透过膜层被实时地排除，而由于膜表面的疏水性，水或水汽不易透过膜层，达到了富液再生与解吸出的CO2的目的。
[0035]本专利技术采用的陶瓷膜机械强度高、比表面积大、耐化学稳定性以及热稳定性，能够被应用于解吸体系中，实现高效传质的目的。性能高于传统解吸塔和一般膜解吸过程。
[0036]本专利技术使用固体酸催化剂与陶瓷膜耦合降低醇胺溶液解吸CO2能耗，固体酸性催化剂具有减少反应活化能、降低解吸温度、提高解吸速率、降低解吸能耗具有显著的作用。
[0037]在传统胺法CO2捕集工艺的基础上进行较小改装，成本小。
附图说明
[0038]图1是本专利技术所采用的强化富二氧化碳醇胺溶液再生解吸控制装置图。其中，1、原料罐；2、料液泵；3、液体流量计；4、膜接触器；5、冷凝管；6、干燥管；7、气体质量流量计；8、真空泵。
[0039]图2是本专利技术所使用的膜接触器的示意图。
[0040]图3采用本装置得到的与相同条件下的常规膜解吸条件下对比的循环容量对比
图。
具体实施方式
[0041]如图1所示，本专利技术提供了一种用于强化富二氧化碳醇胺溶液解吸再生控制装置。包括有：原料罐、料液泵、液体流量计，液体流量计与陶瓷膜接触器的原料液入口连接，陶瓷膜接触器的渗透侧连接冷凝管、干燥管、气体质量流量计和真空泵；陶瓷膜接触器内部元件为单通道陶瓷膜管，陶瓷膜的膜层是疏水性，陶瓷膜管内部装填有固体酸型催化剂。利用有机物表面接枝改性的方法，对单通道陶瓷膜表面亲疏水性进行调控，将改性后的陶瓷膜应用于富二氧化碳醇胺溶液解吸再生过程，从原料胺溶液中解吸的二氧化碳(含水分子)以蒸汽形式透过膜孔，气相产物从渗透测出来后经冷凝、干燥等步骤被收集，从而达到溶剂再生和二氧化碳分离纯化的效果。固体酸型催化剂与陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种醇胺富液解吸二氧化碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：将吸收了二氧化碳的醇胺富液泵入陶瓷膜元件，所述的陶瓷膜元件中装填有用于对醇胺富液中二氧化碳解吸的催化剂；醇胺富液在催化剂的作用下发生二氧化碳的解吸，解吸后的二氧化碳透过陶瓷膜元件的膜层，得到二氧化碳；解吸后的醇胺贫液从陶瓷膜元件中排出。2.根据权利要求1所述的醇胺富液解吸二氧化碳的方法，其特征在于，所述的醇胺富液中采用的醇胺类化合物选自单乙醇胺、N，N
‑
二乙基乙醇胺、甲基二乙醇胺、1
‑
二甲基氨基
‑2‑
丙醇、四乙烯戊胺、三亚乙基四胺、乙二胺等醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺，2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、哌嗪、4
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(二乙胺基)
‑2‑
丁醇、二乙烯三胺(DETA)、二乙胺基乙醇(DEAE)中的一种或几种的混合；所述的醇胺类化合物浓度范围是2～6mol/L。3.根据权利要求1所述的醇胺富液解吸二氧化碳的方法，其特征在于，所述的催化剂为固体酸催化剂；所述的固体酸催化剂是分子筛催化剂或者金属氧化物催化剂；所述的分子筛催化剂是HZSM
‑
5；所述的金属氧化物催化剂选自γ
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Al2O3、TiO2或者V2O5。4.根据权利要求1所述的醇胺富液解吸二氧化碳的方法，其特征在于，所述的陶瓷膜为管式或者多通道式，且通道直径0.5～30mm；所述的陶瓷膜的平均孔径范围是2...

【专利技术属性】
技术研发人员：符开云，郭云昭，邱鸣慧，陈献富，范益群，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：