一种二氧化碳吸收剂及其应用的制作方法

本发明涉及二氧化碳吸收剂，具体涉及一种二氧化碳吸收剂及其应用。

背景技术：

1、随着全球气候变化的威胁日益严峻，减少温室气体排放成为全球范围内的紧迫任务。其中，二氧化碳(co2)的排放是主要的温室气体之一，对气候变化起到关键作用。为了应对这一挑战，科学家们正在积极研究和开发co2捕集减排与固碳技术，旨在降低co2排放量并将其长期储存，为世界创造一个更可持续的未来。co2捕集减排与固碳技术是指通过各种方法从工业排放源、能源生产过程和大气中捕集co2，并将其永久封存或转化为稳定的物质，以减少co2的释放和积累。这些技术的目标是实现co2减排和碳中和，从而减缓气候变化的影响。主要的co2固碳技术有碳封存和碳转化。碳封存是指将捕集到的co2永久封存在地下储层或地质形成中，如地下盐水层或岩石层，以防止其进入大气；碳转化是指将co2转化为稳定的物质，如石灰石或碳酸盐矿物，通过化学反应将其永久固定。

2、co2捕集减排与固碳技术是应对气候变化的重要手段之一。通过捕集和储存co2，可以减少温室气体排放并降低气候变化的风险。针对燃煤电厂所产生的大量低浓度二氧化碳(8-12％)含氧烟气，将其中co2捕集成为高纯度(>99％)的气体至关重要，高纯度co2气体可为后续下游co2转化利用提供便利。而化学吸收法则是针对燃煤电厂的低浓度co2气体大规模捕集的重要方法。化学吸收法大规模捕集co2的核心关键在于采用高效低能耗的吸收剂。

3、第一代采用的吸收剂为单组分有机胺，例如30wt％单乙醇胺(mea)，因其吸收活性高、成本低廉成为前期商业化应用最广泛的化学吸收剂，但同时存在溶剂损耗大、再生能耗高的问题。因此随着技术的迭代发展，第二代吸收剂主要采用将不同种类的有机胺进行复配的形式成为复合胺吸收剂，目的是降低单组分有机胺的高损耗、高能耗的问题，同时利用不同种类的有机胺吸收特性提高吸收速率和co2吸收负荷、降低损耗和能耗。当前在燃煤电厂大规模碳捕集系统所使用的二氧化碳吸收剂主要是复合胺吸收剂。但是根据已经投产运行的碳捕集系统能耗数据显示，捕集能耗依旧达2.4gj/tco2，仍有继续降低的空间。因此，高效节能的吸收剂的开发是目前该领域的研究重点，新型吸收剂包括离子液体、纳米流体、无水吸收剂和相变吸收剂等，其根本目的是减少水含量，从而在co2解吸过程中减少气化潜热进而降低能耗。尽管co2捕集减排与固碳技术具有巨大的潜力，但目前仍面临一些挑战。其中包括技术成本、能源消耗、储存安全性和规模化应用等方面。

4、因此，如何使co2吸收剂在低浓度烟气大规模碳捕集工程中实现高效吸收和解吸，同时减少能耗成为亟需解决的科学难题。在大规模集群化二氧化碳捕集工程中，高效低能耗的co2吸收剂对实现低浓度的燃煤电厂烟气捕集具有重要意义，为实现全球碳中和目标做出重要贡献。

5、目前商业使用的复合胺吸收剂存在氧化降解和能耗高的问题，因此研究重点是新型的研发新型高效低能耗的co2吸收剂，如离子液体、纳米流体、无水吸收剂和相变吸收剂等。由于离子液体的价格相对于有机胺吸收剂而言极其高昂，造成捕集成本非常大；纳米流体吸收剂中纳米颗粒虽然有助于co2吸收过程，但是存在纳米颗粒无法固定，造成吸收效率逐渐降低的问题；无水吸收剂的黏度极大，在大规模碳捕集系统里流动性差，因此吸收和解吸效率都无法满足工程需求；相变吸收剂的主要挑战在于分相时间及长时间运行后的稳定性有待提高。并且，以上新型吸收剂都具有有机结构组成的成分，在运行过程中尤其是高温解吸co2过程中存在有机物挥发导致vocs环境污染的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的co2吸收剂吸收和解吸co2的效率低且解吸过程存在有机物挥发的问题，提供一种二氧化碳吸收剂，该二氧化碳吸收剂的co2循环负荷高，且无毒低成本。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种二氧化碳吸收剂，所述二氧化碳吸收剂含有无机磷酸盐和水，其中，所述无机磷酸盐的含量为10-60wt％。

3、优选地，在所述二氧化碳吸收剂中，所述无机磷酸盐的含量为20-40wt％。

4、优选地，在所述二氧化碳吸收剂中，所述无机磷酸盐的含量为25-35wt％。

5、优选地，所述无机磷酸盐选自磷酸三钾、磷酸三钠、磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的至少一种。

6、本发明第二方面提供上述二氧化碳吸收剂在捕集二氧化碳中的应用。

7、本发明第三方面提供一种捕集二氧化碳的方法，该方法包括将含有二氧化碳的原料气和上述二氧化碳吸收剂进行接触发生反应。

8、优选地，所述接触的温度为30-60℃。

9、优选地，原料气中二氧化碳的含量为2-100vt％。

10、优选地，二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收负荷为0.2-2mol/kg。

11、优选地，二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收负荷为0.5-1.5mol/kg。

12、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

13、本发明所述的二氧化碳吸收剂无毒性、低成本，对co2的循环负荷高且吸收和解吸过程中不会挥发有机物，环保节能，同时还可以实现对二氧化碳和该二氧化碳吸收剂的回收利用，这主要是由于无机磷酸盐具有巨大的co2捕集潜力，在co2吸收阶段可充分吸收co2，吸收co2饱和后，经过加热又可分解co2，并生成二氧化碳吸收剂实现循环利用。

技术特征：

1.一种二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述二氧化碳吸收剂含有无机磷酸盐和水，其中，无机磷酸盐的含量为10-60wt％。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，在所述二氧化碳吸收剂中，所述无机磷酸盐的含量为20-40wt％。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，在所述二氧化碳吸收剂中，所述无机磷酸盐的含量为25-35wt％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于，所述无机磷酸盐选自磷酸三钾、磷酸三钠、磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的至少一种。

5.权利要求1-4中任意一项所述的二氧化碳吸收剂在捕集二氧化碳中的应用。

6.一种捕集二氧化碳的方法，其特征在于，该方法包括将含有二氧化碳的原料气和权利要求1-4中任意一项所述的二氧化碳吸收剂进行接触发生反应。

7.根据权利要求6所述的捕集二氧化碳的方法，其特征在于，所述接触的温度为30-60℃。

8.根据权利要求7所述的捕集二氧化碳的方法，其特征在于，原料气中二氧化碳的含量为2-100vt％。

9.根据权利要求8所述的捕集二氧化碳的方法，其特征在于，二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收负荷为0.2-2mol/kg。

10.根据权利要求9所述的捕集二氧化碳的方法，其特征在于，二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收负荷为0.5-1.5mol/kg。

技术总结本发明涉及二氧化碳吸收剂技术领域，公开了一种二氧化碳吸收剂及其应用。该所述二氧化碳吸收剂含有无机磷酸盐和水，其中，所述无机磷酸盐的含量为10‑60wt％。本发明所述的二氧化碳吸收剂无毒性、低成本，对CO2的循环负荷高且吸收和解吸过程中不会挥发有机物，环保节能。技术研发人员：徐冬,高凯,杜庶铭,余学海,李亚巍,孟瑞红,于芳,史晓宏,杨阳,高腾飞,黄艳,李水飞,张增伟受保护的技术使用者：国家能源集团新能源技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23