一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系和制作方法

摘要

本发明属于气体分离技术领域，涉及一种脱除循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，特别涉及一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，由碳酸钾、无机活化剂、有机活化剂和水组成，其中碳酸钾的质量浓度为5~30%，无机活化剂的质量浓度为0.5~25%，有机活化剂的质量浓度为2~35%。本发明还提供了一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系的制作方法。本发明提供的脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系摒弃了传统催化热钾碱体系的矾添加剂，使用无机活化剂和有机活化剂的混合物作为活化剂，可提高热钾碱体系脱除循环气中二氧化碳的性能，同时避免矾添加剂在热钾碱使用和处理过程中的危害。

说明书

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，涉及一种脱除循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，特别涉及一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系和制作方法。

背景技术

环氧乙烷工业化生产方法主要是以乙烯和氧气为原料，在银催化剂的作用下，通过固定床列管式反应器，生成环氧乙烷产品，其主要副产物为二氧化碳。对于环氧乙烷这样的单程转化不完全的气固相催化反应装置，通常将反应器产物分离出液态产品后的气体，经过循环压缩机增加后，返回到反应器入口循环使用。为了防止反应过程中所生成副产物CO

目前环氧乙烷循环气中二氧化碳的脱除通常选用热钾碱法进行化学吸收，然后再生以循环使用来达到脱除循环气中CO

当前，工业上环氧乙烷循环气脱碳所使用热钾碱法最常使用的活化剂为无机体系（含硼-矾的混合物），该体系已成功应用了几十年。

专利CN1367170公开了一种环氧乙烷装置中的复合脱碳溶液，该溶液将钾的弱酸盐加入传统的碳酸钾脱碳液中，以提高脱碳溶液的吸收二氧化碳的能力，以适应环氧乙烷装置扩产的要求。其所使用的钾的无机弱酸盐为硼酸钾、矾酸钾、钨酸钾和钼酸钾中的一种或其混合物，加入量为2%-8%质量百分比。

专利CN101723919公开了一种环氧乙烷/乙二醇合成循环气脱除二氧化碳的水溶液和方法。其溶液组成除水之外，还包括碳酸钾和无机活化剂，碳酸钾重量浓度10~40%，无机活化剂总重量浓度1~50%；无机活化剂为偏钒酸钾和硼酸，或者为偏钒酸钾和硼酸与亚硒酸、锑酸、硝酸中的一种或多种的混合物，其中偏钒酸钾重量浓度0.1~30%，硼酸H3BO3，重量浓度1~40%；亚硒酸、锌酸、硝酸中的一种或多种的混合物，重量浓度0~5%。

但是，矾具有一定的毒性，如果短时间内吸入高浓度含矾化合物的粉尘或烟雾，则会引起眼和呼吸道粘膜刺激症状。尽管五氧化二钒已被调整出剧毒化学品的范围，但其仍归属于危险化学品。此外，无机体系由于与CO

因此，本发明针对环氧乙烷循环气中二氧化碳的脱除过程，开发了一种无矾溶剂体系，可在保持脱碳性能的同时避免矾化合物的使用危害，具有广阔的应用前景。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

工业上环氧乙烷循环气脱碳所使用热钾碱法最常使用的活化剂为无机体系，为含硼-矾的混合物，矾具有一定的毒性，此外，无机体系由于与CO

2、技术方案：

本发明针对环氧乙烷循环气中二氧化碳的脱除过程，开发了一种无矾溶剂体系，可在保持脱碳性能的同时避免矾化合物的使用危害，具体为：一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，由碳酸钾、无机活化剂、有机活化剂和水组成，其中碳酸钾的质量浓度为5~30%，无机活化剂的质量浓度为0.5~25%，有机活化剂的质量浓度为2~35%。

所述无机活化剂为氢氧化钾和碳酸氢钾的一种或多种的混合。

所述有机活化剂为2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸中的一种或多种的混合。

碳酸钾的质量浓度为10~25%。

所述无机活化剂的质量浓度为5~20%。

所述有机活化剂的质量浓度为10~25%。

所述无机活化剂与有机活化剂的摩尔比为0.5~1.5。

所述无机活化剂与有机活化剂的摩尔比为0.8-1.2。

本发明还提供了一种脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系的制作方法，包括以下步骤：步骤一：配置碳酸钾溶液；步骤二：在此溶液中加入无极活化剂和有机活化剂，混合后得到所述的脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

3、有益效果：

本发明提供的脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系摒弃了传统催化热钾碱体系的矾添加剂，使用无机活化剂和有机活化剂的混合物作为活化剂，可提高热钾碱体系脱除循环气中二氧化碳的性能，同时避免矾添加剂在热钾碱使用和处理过程中的危害。

具体实施方式

下面结合实施例来对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数18%，其余为水。在此溶液中加入氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使氢氧化钾的质量分数为9.4%，2-甲基丙氨酸的质量分数为5.8%，肌氨酸的质量分数为5.6%，丙氨酸的质量分数为4.2%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例2

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数18%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为8.1%，氢氧化钾的质量分数为5.5%，2-甲基丙氨酸的质量分数为11.0%，肌氨酸的质量分数为3.5%，丙氨酸的质量分数为1.4%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例3

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数18%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为15.5%， 2-甲基丙氨酸的质量分数为2.2%，肌氨酸的质量分数为7.0%，丙氨酸的质量分数为6.3%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例4

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数25%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为2.3%，氢氧化钾的质量分数为5.1%，2-甲基丙氨酸的质量分数为3.7%，肌氨酸的质量分数为3.5%，丙氨酸的质量分数为3.5%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例5

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数25%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为6.8%，氢氧化钾的质量分数为2.5%，2-甲基丙氨酸的质量分数为5.1%，肌氨酸的质量分数为4.9%，丙氨酸的质量分数为0.7%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例6

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数25%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为9.8%，氢氧化钾的质量分数为0.6%，2-甲基丙氨酸的质量分数为8.8%，肌氨酸的质量分数为2.1%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例7

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数12%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、肌氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为17.1%，氢氧化钾的质量分数为2.4%，2-甲基丙氨酸的质量分数为6.6%，肌氨酸的质量分数为6.3%，丙氨酸的质量分数为7.0%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

实施例8

本实施例的方法具有以下步骤：

第一步：配制碳酸钾溶液：碳酸钾质量分数12%，其余为水。在此溶液中加入碳酸氢钾、氢氧化钾、2-甲基丙氨酸、丙氨酸，使碳酸氢钾的质量分数为16.7%，氢氧化钾的质量分数为2.3%，2-甲基丙氨酸的质量分数为11.0%，丙氨酸的质量分数为9.1%，混合后得到脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系。

第二步：测定溶剂的CO

第三步：在100℃下测定吸收CO

第四步：在120℃和1MPa初始纯氧压力下测定含活化剂溶剂的抗氧化性能，结果发现，体系压力在240min内不下降。

从以上实施例可以看出，本发明提供的脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系，相比传统的环氧乙烷循环气脱碳体系，具有以下优点：所述脱除环氧乙烷循环气中二氧化碳的无矾溶剂体系中无含矾化合物，可避免使用矾对于人体和环境的危害；添加的活化剂组分可显著提高碳酸钾溶液的二氧化碳吸收能力，可满足环氧乙烷高选择性催化剂对循环气中二氧化碳含量的要求；溶剂不氧化降解，在含氧的环境中可以安全使用；添加的无机活化剂和有机活化剂可反应生成不挥发盐类，避免了溶剂挥发对后续工艺的影响。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。