專利名稱：煙道氣co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，具體涉及溫室氣體控制領(lǐng)域中的工業(yè)尾氣CO2的回收利用工藝。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外大多采用化學(xué)吸收法處理工業(yè)尾氣中的CO2，即利用CO2和堿性吸收液之間的化學(xué)反應(yīng)將CO2從尾氣中分離回收的方法。此法一般使用有機胺類化合物作為吸收劑，吸收劑吸收CO2后產(chǎn)生的液體加熱到100℃左右，可將高濃度的CO2后分離出來，分離出來的CO2收集后可以應(yīng)用于工業(yè)。目前所用吸收劑是1-乙醇胺(MEA)，它與CO2可發(fā)生可逆反應(yīng)，即在38℃時吸收CO2，生成水溶性鹽，CO2被吸收；升溫至111℃時逆向反應(yīng)發(fā)生，解析出CO2，再生出胺吸收液，再生后的胺吸收液可循環(huán)使用。
主要反應(yīng)方程式為
但是，此方法存在以下問題1、在該吸收過程中可能發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致吸收液MEA降解，反應(yīng)方程式為 2、盡管乙醇胺對CO2的吸收率高，解析CO2較徹底，但是該法對氣源的要求嚴格即要求氣體中含塵量≤0.01g/Nm3，含硫量≤10ppm，否則MEA對CO2的吸收效果大大降低；3、反應(yīng)過程不穩(wěn)定，極易造成MEA的損耗，加熱解析的能耗也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服回收利用尾氣中CO2技術(shù)的不足，提供一種效率高，適應(yīng)性好，經(jīng)濟適用的工業(yè)尾氣CO2回收利用的工藝，達到當前削減溫室效應(yīng)治理要求及能源再利用的要求。
本發(fā)明涉及的煙道氣CO2制取氨基甲酸酯的工藝為把CO2體積百分含量為5％～21％的煙道氣，通入到在冰浴(溫度為0℃±1℃)條件下、摩爾濃度為0.75mol/L～1.00mol/L的乙二胺/甲醇混合溶液中進行鼓泡反應(yīng)，將產(chǎn)物經(jīng)分離、洗凈、提純后，可得到白色結(jié)晶產(chǎn)物N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。
本發(fā)明所使用的吸收液為乙二胺/甲醇混合溶液，乙二胺是一種典型的脂肪二胺，兼具伯胺和仲胺的特性，由于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，CO2在甲醇溶液中很容易和乙二胺反應(yīng)，生成一種兩性離子，即結(jié)晶性的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。CO2和乙二胺之間的反應(yīng)，用兩性離子反應(yīng)機理可表示為
控制反應(yīng)體系的pH在10～11左右，使反應(yīng)過程中CO2與一端的氨基基團通過共價鍵鏈接形成-NHCOO-，同時被作為銨離子的另一端的氨基中和，就可以得到產(chǎn)物N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。
本發(fā)明的工藝步驟為按摩爾濃度為0.75mol/L～1.00mol/L配置乙二胺/甲醇混合溶液作為吸收液，將配制好的吸收液置于儲液罐中，由泵泵入二個帶有低溫冷凝槽、電動攪拌器的吸收反應(yīng)器。脫硫、除塵后的煙道氣，經(jīng)過換熱器后，由三通閥控制鼓入一個吸收反應(yīng)器(此時關(guān)閉通往另外一個吸收反應(yīng)器的端口)，在此反應(yīng)器內(nèi)進行鼓泡反應(yīng)，吸收反應(yīng)后的殘余煙道氣經(jīng)由吸收反應(yīng)器的頂部直接排出，并檢測排出的殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量，當吸收反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生大量的白色結(jié)晶產(chǎn)物，并且殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量相當時，關(guān)閉與此吸收反應(yīng)器相聯(lián)的三通閥端口(打開通往另一個吸收反應(yīng)器的端口，使煙道氣鼓入另一個吸收反應(yīng)器進行鼓泡反應(yīng))，將反應(yīng)完成后的吸收反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)物由泵泵入真空過濾器，進行分離、過濾，分離出來的液體回收利用，同時將儲液灌中配置好的吸收液補入該吸收反應(yīng)器。分離出的白色結(jié)晶固體用甲醇溶液洗凈、提純，在真空干燥箱中室溫干燥24h，使白色結(jié)晶中的甲醇完全揮發(fā)，就得到純度很高的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。兩個吸收反應(yīng)器輪換運行，當一個反應(yīng)器中的反應(yīng)停止后，切換三通閥將煙道氣通入另一個反應(yīng)器，循環(huán)使用。
本工藝在上述乙二胺/甲醇混合溶液摩爾濃度、反應(yīng)溫度和進氣CO2濃度條件下的酯產(chǎn)率，最高可達93.4％。
以乙二胺/甲醇混合溶液(甲醇為溶劑，乙二胺為溶質(zhì))吸收CO2制取N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯的工藝，不僅反應(yīng)條件更溫和(1.01×105Pa，0℃±1℃)，操作簡單，減少了反應(yīng)過程中不穩(wěn)定的消極因素，穩(wěn)定性強，而且不需要如MEA法一樣通過加熱解析CO2，能耗大大降低，同時也得到比純CO2氣體工業(yè)價值更高的化工產(chǎn)品N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯，經(jīng)濟性好。
本發(fā)明利用乙二胺/甲醇吸收煙道氣CO2制取N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯的新工藝，對尾氣中的CO2具有良好的脫碳效果，同時也可得到用途廣泛的化工產(chǎn)品N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。研究證實本發(fā)明所用工藝可顯著提高尾氣CO2的脫碳效率，實際可達96％以上，為緩解當前溫室效應(yīng)及碳資源再利用提供了一項先進適用的技術(shù)方案。
本發(fā)明具有工藝簡單，試劑價廉易得，體系穩(wěn)定，產(chǎn)物易分離，純度高、產(chǎn)率高等特點。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖中1-換熱器；2，5，11-三通閥；3，4-吸收反應(yīng)器；6-冷凝槽；7，8-閥門；9，13-泵；10-真空分離器；12-儲液罐。
具體實施例方式
實施例1參照附圖1，按摩爾濃度為0.8mol/L配置乙二胺/甲醇混合溶液2Nm3作為吸收液，將配制好的吸收液置于儲液罐12中，由泵13泵入吸收反應(yīng)器3。從某化工廠煙道氣引出排量約為120Nm3/h的支路，脫硫、除塵后，經(jīng)過換熱器1，由三通閥2控制鼓入一個帶有低溫冷凝槽6、電動攪拌器的吸收反應(yīng)器3，在常壓，反應(yīng)溫度為-1℃左右的條件下，進行鼓泡反應(yīng)，吸收反應(yīng)后的殘余煙道氣經(jīng)由吸收反應(yīng)器3的頂部直接排出，并檢測排出的殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量，反應(yīng)時間5h后，產(chǎn)生了大量的白色結(jié)晶產(chǎn)物，檢測出吸收反應(yīng)器出口尾氣中的CO2含量與進口處CO2含量相同，關(guān)閉與吸收反應(yīng)器3相聯(lián)的三通閥2端口，將吸收反應(yīng)器3中產(chǎn)物由泵9泵入真空過濾器10，進行分離、過濾。分離出來的液體回收利用，分離出的白色結(jié)晶固體用甲醇溶液洗凈、提純，在真空干燥箱中室溫干燥24h，使白色結(jié)晶中的甲醇完全揮發(fā)，得到了155kg的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。監(jiān)測分析報告顯示該廠脫碳處理前CO2的體積百分含量為5％～15％，經(jīng)過脫碳處理后，CO2體積百分含量降低為0.2％～0.5％，脫碳率達到96％以上，CO2基本上達到零排放；而且經(jīng)過過濾、干燥吸收后的白色結(jié)晶，得到了極具工業(yè)價值的化工產(chǎn)品N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯，酯產(chǎn)率高達91.7％。
實施例2參照附圖1，按摩爾濃度為0.95mol/L配置乙二胺/甲醇混合溶液8Nm3作為吸收液，將配制好的吸收液置于儲液罐12中，由泵13各泵4Nm3吸收液入帶有低溫冷凝槽6、電動攪拌器的吸收反應(yīng)器3和吸收反應(yīng)器4。從某廠煙道氣引出排量約為200Nm3/h的支路，進行脫硫、除塵，然后經(jīng)過換熱器1，由三通閥2控制鼓入吸收反應(yīng)器3，在常壓，反應(yīng)溫度為0℃左右的條件下，進行鼓泡反應(yīng)，吸收反應(yīng)后的殘余煙道氣經(jīng)由吸收反應(yīng)器的頂部直接排出，并檢測排出的殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量，反應(yīng)時間7h后，產(chǎn)生了大量的白色結(jié)晶產(chǎn)物，檢測出吸收反應(yīng)器出口尾氣中的CO2含量與進口處CO2含量相同，關(guān)閉與吸收反應(yīng)器3相聯(lián)的三通閥2端口，打開與吸收反應(yīng)器4相聯(lián)的三通閥2的端口，使煙道氣鼓入吸收反應(yīng)器4，并在常壓，反應(yīng)溫度為-1℃左右的條件下，進行鼓泡反應(yīng)。將吸收反應(yīng)器3中產(chǎn)物由泵9泵入真空過濾器10，進行分離、過濾。分離出來的液體回收利用，分離出的白色結(jié)晶固體用甲醇溶液洗凈、提純，在真空干燥箱中室溫干燥24h，使白色結(jié)晶中的甲醇完全揮發(fā)，得到了300kg的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。同時吸收反應(yīng)器4在進行了7h鼓泡反應(yīng)后，產(chǎn)生了大量的白色結(jié)晶產(chǎn)物，檢測出吸收反應(yīng)器出口尾氣中的CO2含量與進口處CO2含量相同，關(guān)閉與吸收反應(yīng)器4相聯(lián)的三通閥2端口，將吸收反應(yīng)器4中產(chǎn)物由泵9泵入真空過濾器10，進行分離、過濾。用甲醇溶液對分離出的白色結(jié)晶固體洗凈、提純，在真空干燥箱中室溫干燥24h，使白色結(jié)晶中的甲醇完全揮發(fā)，得到了295kg的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。監(jiān)測分析報告顯示該廠脫碳處理前CO2的體積百分含量為6％～19％，經(jīng)過脫碳處理后，CO2體積百分含量降低為0.2％～0.6％，脫碳率達到96％以上，CO2基本上達到零排放；而且經(jīng)過過濾、干燥吸收后的白色結(jié)晶，得到了極具工業(yè)價值的化工產(chǎn)品N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯，酯產(chǎn)率高達90.1％。吸收反應(yīng)器3，4輪換運行，當一個反應(yīng)器中的反應(yīng)停止后，切換三通閥將煙道氣通人另一個反應(yīng)器，循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種煙道氣CO2制取氨基甲酸酯的工藝，其特征在于其工藝為把CO2體積百分含量為5％～21％的煙道氣，通入到在溫度為0℃±1℃冰浴條件下、摩爾濃度為0.75mol/L～1.00mol/L的乙二胺/甲醇混合溶液中進行鼓泡反應(yīng)，將產(chǎn)物經(jīng)分離、洗凈、提純后，可得到白色結(jié)晶產(chǎn)物N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道氣CO2制取氨基甲酸酯的工藝，其特征在于其工藝步驟為按摩爾濃度為0.75mol/L～1.00mol/L配置乙二胺/甲醇混合溶液作為吸收液，將配制好的吸收液置于儲液罐中，由泵泵入二個帶有低溫冷凝槽、電動攪拌器的吸收反應(yīng)器；脫硫、除塵后的煙道氣，經(jīng)過換熱器后，由三通閥控制鼓入一個吸收反應(yīng)器，此時關(guān)閉通往另外一個吸收反應(yīng)器的端口，在此反應(yīng)器內(nèi)進行鼓泡反應(yīng)，吸收反應(yīng)后的殘余煙道氣經(jīng)由吸收反應(yīng)器的頂部直接排出，并檢測排出的殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量，當吸收器內(nèi)產(chǎn)生大量的白色結(jié)晶產(chǎn)物，并且殘余煙道氣中CO2含量與煙道氣中CO2含量相當時，關(guān)閉與此吸收反應(yīng)器相聯(lián)的三通閥端口，打開通往另一個吸收反應(yīng)器的端口，使煙道氣鼓入另一個吸收反應(yīng)器進行鼓泡反應(yīng)，將產(chǎn)物由泵泵入真空過濾器，進行分離、過濾，分離出來的液體回收利用，同時用配置好的吸收液補充空的吸收反應(yīng)器；分離出的白色結(jié)晶固體用甲醇溶液洗凈、提純，在真空干燥箱中室溫干燥24h，使白色結(jié)晶中的甲醇完全揮發(fā)，就得到純度很高的N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯；兩個吸收反應(yīng)器輪換運行，當一個反應(yīng)器中的反應(yīng)停止后，切換三通閥將煙道氣通入另一個反應(yīng)器，循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種效率高，適應(yīng)性好，經(jīng)濟適用，能達到當前削減溫室效應(yīng)治理要求及能源再利用要求的一種煙道氣CO
文檔編號C07C271/00GK1821222SQ20061003137
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者李立清, 王曉剛, 李海龍 申請人:中南大學(xué)