從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附

《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》是南化集團研究院於2003年12月9日申請的專利，該專利的公布號為CN1546207，授權公布日為2004年11月17日，發明人是毛松柏、朱道平、葉寧、丁雅萍、黃曉燕。

《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》屬氣體分離領域，提出了採用一種複合胺溶液從氣體中脫除二氧化碳的方法，採用一種複合胺水溶液作為吸收劑，吸收劑中總胺的濃度按重量百分比計為20％～60％。當氣體中二氧化碳分壓為0.1兆帕～0.25兆帕時，使用該方法脫碳，具有對二氧化碳吸收容量大、淨化度高、能耗低等特點。

2020年7月14日，《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》摘要附圖）

基本介紹

中文名：從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝
申請人：南化集團研究院
申請日：2003年12月9日
申請號：2003101065679
公布號：CN1546207
公布日：2004年11月17日
發明人：毛松柏、朱道平、葉寧、丁雅萍、黃曉燕
地址：江蘇省南京市六合區葛關路699號
Int. Cl.：B01D53/14、C01B31/20
代理機構：南京天翼專利代理有限責任公司
代理人：湯志武
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

在化學工業和氣體加工工藝中，經常需要從各種氣體中脫除二氧化碳。從氣體中脫除二氧化碳的主要方法是採用醇胺溶液作為吸收劑，如：當氣體中二氧化碳分壓小於0.1兆帕時，通常採用一乙醇胺（MEA）和各種改良一乙醇胺法；當氣體中二氧化碳分壓大於0.3兆帕時，通常採用N-甲基二乙醇胺（MDEA）和各種改良MDEA法如巴斯夫（BASF）公司的aMDEA系列和道化學（Dow Chemical）公司開發的Cas/Spec系列等。這些方法都取得了很好的效果。但是，當氣體中二氧化碳分壓為0.1兆帕～0.25兆帕時（如合成氨工業中變換氣的壓力～0.8兆帕），2003年前還沒有一種合適的脫碳方法，如果採用一乙醇胺法，能耗太高；採用改良MDEA法，又滿足不了淨化度的要求。

發明內容

專利目的

《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》採用一種複合胺溶液從氣體中脫除二氧化碳，當氣體中二氧化碳分壓為0.1兆帕～0.25兆帕時，使用該方法脫碳，具有對二氧化碳吸收容量大、淨化度高、能耗低等特點。

技術方案

1、採用一種複合胺水溶液作為吸收劑，吸收劑中總胺的濃度按重量百分比計（以下同）為20％～60％，但最好為25％～45％。

2、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所用的複合胺由以下幾部分組成：至少兩種叔胺，如三乙醇胺（TEA）、MDEA、二甲基一乙醇胺（DMEA）或N-叔丁胺基二乙醇胺（TBDEA），這些胺占總胺濃度的70％～90％；一種或多種伯胺，如MEA、2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）、二甘醇胺（DGA）或2-氨基-1-丁醇，這些胺占總胺濃度的5％～15％；一種或多種仲胺，如二乙醇胺（DEA）、N-甲基一乙醇胺（MMEA）、N-叔丁胺基一乙醇胺（TBMEA）、N-正丁胺基一乙醇胺（BMEA），這些胺占總胺濃度的5％～15％。

3、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的複合胺溶液中還含有一定量的腐蝕抑制劑，例如鉬、銻或釩的化合物等。

4、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的複合胺溶液中還含有一定量的消泡劑和阻垢劑。

5、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》採用兩段吸收兩段再生流程：原料氣經氣水分離器進入吸收塔底部，在塔內自下而上，與由塔頂部、中部下來的複合胺溶液逆流接觸，進行傳熱傳質，氣體中的CO₂被吸收，淨化氣由塔頂引出，經淨化氣冷卻器冷卻後，再由淨化氣分離器回收冷凝液後送往下一工序。

吸收了CO₂的複合胺溶液（富液），從吸收塔底部出來經減壓後，與貧液進行換熱，回收了部分熱量後，進入再生塔頂部，閃蒸出大部分CO₂，然後自上而下與塔底蒸汽煮沸器產生的氣提蒸汽逆流接觸，解吸出剩餘的CO₂。

一部分溶液從再生塔中部出來（半貧液），經半貧液冷卻器冷卻後，再由半貧液泵加壓送入吸收塔中部進行新一輪吸收。從再生塔底部出來的再生較好的溶液（貧液），經貧液富液換熱器與富液換熱，再由貧液泵加壓、然後由貧液冷卻器冷卻後，進入吸收塔上部循環使用。從再生塔頂部出來的再生氣經再生氣冷卻器冷卻後，再經氣水分離器回收冷凝液後放空或去後工序。回到底下槽的冷凝液由補液泵送回再生塔底部，以維持系統溶液濃度。

6、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的工藝條件為：貧液進吸收塔的溫度一般為40～80℃，例如60～70℃；半貧液進吸收塔的溫度一般為60～90℃，例如70～80℃；貧液與半貧液的比例一般為1:1～1:4，例如1:2～1:3；再生塔底的貧液溫度一般為80～120℃，例如1006、《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的複合胺溶液中還含有一定量的腐蝕抑制劑，例如鉬、銻或釩的化合物等。再生塔底的壓力一般為0.05～0.2兆帕，例如0.1兆帕。

7、採用《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》脫除二氧化碳之前，要求對設備進行鈍化，以減少對設備的腐蝕，可採用常規的鈍化方法如利用高價的釩進行釩化。

附圖說明

附圖1為《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的工藝流程示意圖。附圖中，1-吸收塔；2-再生塔；3-原料氣分離器；4-氣水分離器；5-再生氣分離器；6-活性碳過濾器；7-貧夜冷卻器；8-再生器冷卻器；9-溶液加熱器；10-半貧液泵；11-貧液泵；12-貧富液換熱器；13-淨化氣冷卻器；14-溶液貯槽；15-地下槽；16-機械過濾器。

圖1

技術領域

《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》屬氣體分離領域，具體涉及使用一種複合胺溶劑從含有二氧化碳的氣體混合物中分離二氧化碳的方法。

權利要求

1.一種從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，從含二氧化碳分壓為0.1兆帕～0.25兆帕的氣體中脫除二氧化碳，它採用一種複合胺溶液和兩段吸收兩段再生流程，其特徵在於吸收劑為複合胺水溶液，吸收劑中總胺的濃度按重量百分比計為20％～60％，該複合胺由以下幾部分組成：至少兩種叔胺，這些胺占總胺濃度的70％～90％；一種或多種伯胺，這些胺占總胺濃度的5％～15％；一種或多種仲胺，這些胺占總胺濃度的5％～15％。

2、一種如權利要求1所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵在於吸收劑中總胺的濃度為25％～45％。

3、一種如權利要求1所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵在於叔胺為三乙醇胺（TEA）、甲基二乙醇胺（MDEA）、二甲基一乙醇胺（DMEA）或N-叔丁胺基二乙醇胺（TBDEA）；伯胺為一乙醇胺（MEA）、2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）、二甘醇胺（DGA）或2-氨基-1-丁醇；仲胺為二乙醇胺（DEA）、N-甲基一乙醇胺（MMEA）、N-叔丁胺基一乙醇胺（TBMEA）、N-正丁胺基一乙醇胺（BMEA）。

4.一種如權利要求1或3所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵是複合胺中兩種叔胺為MDEA和TBDEA或DMEA，兩種胺的比例為10～15:1。

5.一種如權利要求1或3所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵是複合胺中伯胺為MEA和/或AMP。

6.一種如權利要求1或3所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵是複合胺中仲胺為DEA和/或MMEA及TBMEA。

7.一種如權利要求1所述的從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝，其特徵是吸收液中添加了適量的腐蝕抑制劑、消泡劑和阻垢劑。

實施實例一

原料氣為一中型氮肥廠來的變換氣，其中二氧化碳含量約為26％，冷卻至室溫並減壓到0.8兆帕後，經附圖1所示的流程脫除二氧化碳，所有溶液的再生能量均相同，不同溶液的吸收效果見表一。

表一：不同溶液的吸收效果

從表一可知：《從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝》所採用的溶劑與活化MDEA溶液相比，在二氧化碳分壓較低的情況下，可以使淨化氣中二氧化碳含量降至1％以下。

實施實例二

氣體條件同實施實例一，改變再生功率，結果見表二。

表二：本發明所採用的溶劑與MEA法的比較

從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝