專利名稱：從氣體混合物中除去CO₂的方法
從氣體混合物中除去CCb的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從氣體混合物中除去C02的方法，本發(fā)明還涉及用于
該方法的相應(yīng)裝置。
從氣體混合物(例如，發(fā)電廠的廢氣)中除去C02在(例如)專
利文獻(xiàn)DE 10 2004 011428 Al及其所引用的現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。
此處，將氣體混合物與C02吸收性成分(通常為其中要么形成氨 基甲酸要么形成胺-碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的胺的水溶液)相混合。隨
后再將C02從這些化合物中釋放出來(lái)。
然而，為了最終釋放出C02，這些現(xiàn)有技術(shù)中的所有這些方法都 需要復(fù)雜(特別是耗能)的步驟，這是因?yàn)镃02不太容易從C02吸收 劑化合物中釋放出來(lái)。因此，在專利文獻(xiàn)DE 10 2004 011428 Al中提 出了諸如加熱或汽提等步驟；然而，這些步驟是復(fù)雜的，從而顯著降 低了該除去方法的潛力。
因此，本發(fā)明的目的是找到一種從氣體混合物中除去C02的方 法，該方法可以使C02更簡(jiǎn)便、特別是以能耗更低的方式釋放出來(lái)。
本發(fā)明的權(quán)利要求1提供了這樣一種方法。
據(jù)此，本發(fā)明提出一種從氣體混合物和/或氣流(特別是發(fā)電廠 的廢氣流、或者是合成氣體)中除去C02的方法，該方法包括以下步 驟
a) 將氣體混合物和/或氣流與至少一種C02吸收劑接觸，如果適
當(dāng)?shù)脑?，該C02吸收劑可以以水溶液或懸浮液的形式存在；
b) 至少部分地移除所述的至少一種C02吸收劑，并且引起相分
離而形成水相和非水相，其中在所述相分離之后，所述的至少一種
CC^吸收劑至少主要存在于所述非水相中；以及
C)使C02至少主要轉(zhuǎn)移到所述水相中，其中步驟c)可以與步驟
b)部分同時(shí)進(jìn)行或者完全同時(shí)進(jìn)行。
已經(jīng)證明，通過(guò)這種方法，在本發(fā)明的大部分應(yīng)用中，可以獲得以下優(yōu)點(diǎn)中的至少一種或多種優(yōu)點(diǎn)
-由于是通過(guò)相分離的方式使C02與C02吸收劑(或多種C02吸收 劑)基本上分離，因此C02的最終釋放可以以容易得多也快得多的方 式進(jìn)行。對(duì)于本發(fā)明的許多實(shí)施方案而言，已經(jīng)證明，在C02轉(zhuǎn)移到 水相之后，立即就有相當(dāng)一部分C02直接以氣態(tài)形式從該水相中逸出。
-對(duì)于本發(fā)明的絕大多數(shù)應(yīng)用而言，己經(jīng)證明，可以在中等的溫 度和條件下進(jìn)行步驟b)和步驟C)，所述的中等的溫度和條件諸如為 在任何情況下(例如，在發(fā)電廠或工業(yè)化學(xué)過(guò)程中)都較為普通的溫 度和條件。
-由于可以通過(guò)小的溫度變化來(lái)引起相分離，因此在本發(fā)明的一 些應(yīng)用中，只用來(lái)自發(fā)電廠的廢熱就可足以使溶劑再生。而此前，必 須使用蒸汽形式的高品位熱使C02釋放出來(lái)。
-由于在再生過(guò)程中，整個(gè)溶劑流沒有發(fā)生蒸發(fā)，因此對(duì)于本發(fā) 明的絕大多數(shù)應(yīng)用而言，還可以預(yù)見到可以使用較少量的熱和/或較 小的裝置使C02釋放出來(lái)。
-由于具有較低的再生溫度，并且水相和有機(jī)相發(fā)生分離，因此 對(duì)于本發(fā)明的絕大部分應(yīng)用而言，可以預(yù)見到腐蝕現(xiàn)象會(huì)減少。
具體而言，采用表達(dá)方式"至少部分地移除所述的至少一種C02
吸收劑"是指在所述的至少 一 種c 0 2吸收劑與氣體混合物和/或氣流接 觸之后，》50%、優(yōu)選^70。/。的所述的至少一種CO2吸收劑(如果適 當(dāng)?shù)脑?，其可以以水溶液或懸浮液的形式存?被移除，特別是被轉(zhuǎn) 移至與氣體混合物和/或氣流分開的容器中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施
方案，全部C02吸收劑(如果適當(dāng)?shù)脑?，?或含有C02吸收劑的水溶
液或懸浮液)被移除。
根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行步驟b)的相分離之后，所述的至少一種C02 吸收劑在相分離后至少主要存在于非水相中。此處的"至少主要"具 體是指》70%、優(yōu)選》80%、更優(yōu)選》90%、進(jìn)一步優(yōu)選》95%以及最 優(yōu)選》99%;根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，C02吸收劑與水相完全相 分離。
在步驟c)(其可以與步驟b)部分同時(shí)進(jìn)行或完全同時(shí)進(jìn)行)中，
7C02至少主要轉(zhuǎn)移到水相中。此處的"至少主要"具體是指》70%、 優(yōu)選》80%、更優(yōu)選>卯％、進(jìn)一步優(yōu)選》95%以及最優(yōu)選》99%;根 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，C02完全轉(zhuǎn)移至水相中。可以指出的是，
在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，C02可以在轉(zhuǎn)移至水相和/或與C02吸收
劑分離(其是通過(guò)相分離而進(jìn)行的)之后立即就以氣態(tài)逸出，甚至在 進(jìn)行上述過(guò)程的同時(shí)就以氣態(tài)逸出。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，通過(guò)改變溫度來(lái)引起步驟b)中的 相分離。對(duì)于本發(fā)明的許多應(yīng)用而言，已經(jīng)證明這是實(shí)施本發(fā)明的可 行、且實(shí)用的方式。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，通過(guò)將溫度改變》1(TC來(lái)引起步驟 b)中的相分離。此處的"改變"根據(jù)具體應(yīng)用的不同不僅可以表示 溫度降低，而且可以表示溫度升高。優(yōu)選的是，通過(guò)將溫度升高》10 'C來(lái)進(jìn)行步驟b)中的相分離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，通過(guò)將溫度改變》2(TC、更 優(yōu)選》25'C來(lái)引起步驟b)中的相分離。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在^60'C至《10(TC的溫度下引起 步驟b)中的相分離。已經(jīng)證明這是有利的，在發(fā)電廠區(qū)段實(shí)施的方 法中尤其是如此，這是因?yàn)榘l(fā)電廠的廢熱可以接著用于引起相分離。 優(yōu)選的是，在》65'C至《8(TC的溫度下引起步驟b)中的相分離。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含胺。
"胺"具體是指RiR2R3N形式的任何成分，其中R" R2和R3彼此 獨(dú)立地選自氫、烷基、長(zhǎng)鏈烷基、烯基、烷氧基、烯基-O-X，其中X 選自氫和垸基、長(zhǎng)鏈烷基、烷基哌啶基、長(zhǎng)鏈垸氧基、環(huán)院基、芳基、 亞芳基、鹵代烷基，其中在合適的部分中， 一個(gè)或多個(gè)非相鄰的CH2 基團(tuán)可以彼此獨(dú)立地被-O-、 -S-、 -NH-、 -NR°-、 -SiR°R°°-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、 -OCO-O隱、-S02-、 -S-CO-、 -CO-S-、 -CYi=CY^-C^C-
取代(更精確地說(shuō)，使得o和/或s原子彼此不直接相連)，它們同樣
也可任選地被優(yōu)選含有1至30個(gè)碳原子的芳基或雜芳基取代(末端CH3 基團(tuán)從CH2-H這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)可視為CH2基團(tuán))。
概括性基團(tuán)的定義:在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，要求保護(hù)諸如烷基、烷氧基、芳基等概括性基團(tuán)并對(duì)它們進(jìn)行了描述。如果沒有另外 說(shuō)明，則在本發(fā)明的情況中，概括性描述的基團(tuán)優(yōu)選使用下列基團(tuán)
垸基長(zhǎng)度為C廣C!2 (特別為CVCi2、 C廣do和/或C2-do)的直鏈 的伯垸基或仲烷基或叔垸基部分、或者支鏈的異垸基或仲垸基或叔烷 基部分、或者多烷基部分。
長(zhǎng)鏈垸基直鏈和支鏈的C5-C2Q (特別是C『C,5)烷基。
烯基長(zhǎng)度為C5-C！2 (特別是CVd2、 d-Ci。和/或C2-do)的直鏈 的伯烯基或仲烯基或叔烯基部分、或者支鏈的異烯基或仲烯基或叔烯 基部分、或者多烯基部分。
環(huán)垸基C3-CV環(huán)垸基，特別是C4-C8-環(huán)烷基和C6-CV環(huán)烷基。
烷基哌啶基單烷基、二垸基或多垸基取代的哌啶基部分，其中 可以通過(guò)氮原子或其中的一個(gè)碳原子進(jìn)行支化。
垸氧基:長(zhǎng)度為CVC,2 (特別是C5-Cu、 d-C!o和/或C2-d。)的直 鏈的伯垸氧基或仲烷氧基或叔烷氧基部分、或者支鏈的異烷氧基或仲 烷氧基或叔烷基部分、或者多垸氧基部分。
長(zhǎng)鏈烷氧基直鏈和支鏈的Cs-C20烷氧基、特別是C『d5烷氧基。
芳基選自分子量低于300 Da的芳香族基團(tuán)。
亞芳基選自l,2-亞苯基、1，3-亞苯基、1,4-亞苯基、1,2-亞萘基、 1,3-亞萘基、1,4-亞萘基、2,3-亞萘基、l-羥基-2,3-亞苯基、1—羥基—2,4-亞苯基、1-羥基-2,5-亞苯基和1-羥基-2,6-亞苯基。
鹵代垸基選自長(zhǎng)度為CVd2的單鹵化、二鹵化、三鹵化、多鹵 化和全鹵化的直鏈的伯烷基或仲烷基或叔垸基部分、或者支鏈的異烷 基或仲垸基或叔烷基部分、或者多垸基部分。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種仲胺和/或至少一種叔胺。
"仲胺"具體是指R^2NH形式的化合物，其中R。 112彼此獨(dú)立 地選自烷基、長(zhǎng)鏈垸基、烯基、烯基-O-X，其中X選自氫和垸基、垸 氧基、長(zhǎng)鏈烷氧基、環(huán)垸基、芳基、亞芳基、鹵代烷基，垸基哌啶基， 其中在合適的部分中， 一個(gè)或多個(gè)非相鄰的CH2基團(tuán)可以彼此獨(dú)立地 被-O-、 -S-、 -NH-、 -NR°-、 -SiR。 R。。-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、 -OCO-O-、-so2-、 -s-co-、 -co-s-、 -0￥1=0丫2或-<:三(:-取代(更精確地說(shuō)，使得
0和/或S原子彼此不直接相連)，它們同樣也可任選地被含有1至30 個(gè)碳原子的芳基或雜芳基取代(末端CH3基團(tuán)從CH2-H這個(gè)意義上來(lái) 說(shuō)可視為CH2基團(tuán))。
"叔胺"具體是指RiR2R3N形式的化合物，其中R,、 R2和R3彼此 獨(dú)立地選自烷基、長(zhǎng)鏈垸基、烯基、烯基-O-X，其中X選自氫和烷基、 垸氧基、長(zhǎng)鏈烷氧基、環(huán)垸基、芳基、亞芳基、鹵代垸基、垸基哌啶 基，其中在合適的部分中， 一個(gè)或多個(gè)非相鄰的CH2基團(tuán)可以彼此獨(dú) 立地被-O-、 -S-、 -NH-、 -NR°-、 -SiR°R°。-、 -CO-、 -COO-、 -OCO-、
-oco-o-、 -so2-、 -s-co-、 -co-s-、 -0￥1<:丫2或-(:三。取代(更精確 地說(shuō)，使得o和/或s原子彼此不直接相連)，它們同樣也可任選地被
優(yōu)選含有1至30個(gè)碳原子的芳基或雜芳基取代(末端CH3基團(tuán)從CH2-H 這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)可視為CH2基團(tuán))。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑的沸點(diǎn) 為》100。C。
在所述的至少一種C02吸收劑為多種成分的混合物的情況下，此
處應(yīng)當(dāng)具體理解為各成分和/或這些成分的混合物的沸點(diǎn)為》iocrc; 優(yōu)選的是，不僅各成分的沸點(diǎn)而且這些成分的混合物的沸點(diǎn)均為》
IO(TC 。
對(duì)于本發(fā)明的多種應(yīng)用而言，上述沸點(diǎn)確保了良好的相分離效 果。優(yōu)選的是，所述的至少一種C02吸收劑的沸點(diǎn)為》11(TC，更優(yōu)選 為》120。C 。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑的pKa
》7.5并且《11。
在所述的至少一種C02吸收劑為多種成分的混合物的情況下，此 處應(yīng)具體理解為各成分和/或這些成分的混合物的pKa》7.5并且《ll; 優(yōu)選的是，各成分以及這些成分的混合物的pKa均為》7.5并且《11。
己經(jīng)證明，在寬泛的應(yīng)用中，這些成分尤其高度適用于本發(fā)明的 方法中；通常，具體而言，步驟a) (C02與C02吸收劑結(jié)合的步驟) 中的收率特別高。
10根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑的pKa
>8并且《10.5，更優(yōu)選的是pKa》9并且《10。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑的密度
在25t:下為》0.7克/毫升且《l.l克/毫升。
在所述的至少一種C02吸收劑為多種成分的混合物的情況下，此
處應(yīng)具體理解為各成分和/或這些成分的混合物的密度在25'C下為》 0.7克/毫升且《1.1克/毫升；優(yōu)選的是，不僅各成分的密度而且這些成 分的混合物的密度在25'C下均為》0.7克/毫升且《l.l克/毫升。
同樣己經(jīng)證明，這種密度設(shè)置在本發(fā)明的許多應(yīng)用中均有利于相 分離。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑在吸收 溫度(=進(jìn)行步驟a)時(shí)的溫度)下在水中的溶解度為》0.1 M且《5 M。
在所述的至少一種C02吸收劑為多種成分的混合物的情況下，此
處應(yīng)具體理解為各成分和/或這些成分的混合物在吸收溫度下在水中 的溶解度為》0.1 M并且《5 M;優(yōu)選的是，不僅各成分而且這些成分 的混合物在吸收溫度下在水中的溶解度均為》0.1 M并且《5 M。
同樣已經(jīng)證明，具有這種溶解度特性的成分在許多實(shí)際應(yīng)用中都 是有用的，這是因?yàn)樵诓襟Ea)中也可以使用高濃的C02吸收劑水溶液。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑 在吸收溫度下在水中的溶解度為》0.2M并且《4.5 M;更優(yōu)選在吸收 溫度下在水中的溶解度為X).l M并且《4M。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑在再生 溫度(=為了引起相分離而設(shè)定的溫度)下在水中的溶解度為》0.001 M并且《0.3 M。
在所述的至少一種C02吸收劑為多種成分的混合物的情況下，此
處應(yīng)具體理解為各成分和/或這些成分的混合物在再生溫度下在水中 的溶解度為)O.OOl M并且《0.3M;優(yōu)選的是，不僅各成分而且這些 成分的混合物在6(TC下在水中的溶解度均為》0.001 M并且《0.3 M。
同樣已經(jīng)證明，具有這種溶解度特性的成分在許多實(shí)際應(yīng)用中都 是有用的，這是因?yàn)樵诓襟Eb)中，幾乎沒有C02吸收劑轉(zhuǎn)移至水相中或者保留在水相中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑
在再生溫度下在水中的溶解度為》0.01 M并且《0.1 M。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種仲胺和/或至少一種叔胺。已經(jīng)證明，這種成分的混合物在許 多應(yīng)用中都是有用的，這是因?yàn)橹侔穼?duì)C02通常具有快速、但是可逆 的結(jié)合動(dòng)力學(xué)特性，而叔胺雖然與C02的反應(yīng)速度通常不那么快，但
是其結(jié)合作用(其通常以離子方式通過(guò)結(jié)構(gòu)大致為R3NH+HC03—的碳 酸氫鹽進(jìn)行這種結(jié)合)的可逆性通常較弱，以至于在步驟a)的條件 下通常不發(fā)生逆反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種仲胺與所述的至少 一種叔胺的比例為^1:0.5且《1:30。已經(jīng)證明這對(duì)許多應(yīng)用而言都是 可行的。 '
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種仲胺與所述的至少 一種叔胺的比例為》1:1且《1:20，更優(yōu)選的是》l:2且《l:l0。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種吸收速率>10-6千摩爾.米-2_秒-1且《10-4千摩爾.米-、秒-i的仲
胺。已經(jīng)證明這對(duì)許多應(yīng)用而言都是可行的。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種吸收速率為》5X 10-5千摩爾'米—2.秒"且《10—4千摩爾.米—、秒—1、 更優(yōu)選為》10-5千摩爾.米-2.秒"且《10-4千摩爾.米-2.秒—!的仲胺。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種在吸收溫度下吸收速率為》10-7千摩爾_米-2_秒"且《10-5千摩
爾-米—s，秒"的叔胺。已經(jīng)證明這對(duì)許多應(yīng)用而言都是可行的。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種在吸收溫度下吸收速率為》5X10"千摩爾，米A秒-i且《10—5千 摩爾.米A秒"、更優(yōu)選為》10—6千摩爾.米^秒—'且《10—s千摩爾.米義秒 "的叔胺。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含選 自下組中的至少一種伯胺，所述的組包含戊胺、己胺、庚胺、辛胺、
12-甲基-丁胺、2-氨基戊垸、2-氨基庚烷、2-氨基己垸、2-氨基辛烷、2-氨基壬烷、3-甲氧基丙胺、2-甲基-1，5-二 氨基戊烷、香葉胺、2-乙基-l-己胺、6-甲基-2-庚胺、環(huán)辛胺、苯胺、 N-苯基乙二胺、2-苯乙胺、N，N-二甲基-4-環(huán)辛烯-1-胺以及它們的混 合物。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種選自下組中的仲胺，所述的組包含二丙胺、N-乙基丁胺、二
丁胺、二異丙胺、二環(huán)己胺、雙(2-乙基己基)胺、雙(a-甲基芐基)胺、 雙(l,3-二甲基丁基)胺、二烯丙胺、.雙[(s)-l-苯乙基]胺、二仲丁胺、 2,2,6，6-四甲基哌啶、N-甲基環(huán)己胺、芐基叔丁胺、雙(2-乙基己基)胺、 4-叔丁基環(huán)己胺以及它們的混合物。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述的至少一種C02吸收劑包含至 少一種選自下組中的叔胺，所述的組包含三乙胺、2-(二乙基氨基) 乙醇、三丙胺、三丁胺、N,N-二甲基環(huán)己胺、二甲基辛胺、二甲基-(l-甲基庚基)胺、二甲基烯丙胺、N-乙基二異丙胺、三(2-乙基己基)胺、 雙(2-環(huán)己氧基乙基)甲胺、雙(2-(2,4-二乙基辛氧基)乙基)甲胺、(2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙基)二甲胺、N-異丙基乙二胺、N-亞甲基二胺、 N,N-二甲基乙二胺、N,N-二丁基三亞甲基二胺、三[2-(異丙氨基)乙基] 胺、三[2-(甲基氨基)乙基]胺以及它們的混合物。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在步驟a)中，使用濃度為》1M且 《5M的所述至少 一 種C02吸收劑的水溶液。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，該方法還包括將所述水相加熱以釋
放C02的步驟d)。
本發(fā)明還涉及實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。
本發(fā)明所用、并且在示例性實(shí)施方案中描述的上述以及要求保護(hù) 的部件在尺寸、形狀、材料選擇以及技術(shù)設(shè)計(jì)方面并沒有任何特定的 排他性條件，可以使用本專利申請(qǐng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的選擇標(biāo)準(zhǔn)而沒有 限制。
本發(fā)明的主題的其他細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)可以由從屬權(quán)利要求以及 以下對(duì)相關(guān)附圖
(其中以示例性的方式示出本發(fā)明方法的示例性實(shí)施
13方案)的說(shuō)明獲得。在附圖中-
圖l示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的、用于實(shí)施本發(fā)明的方法的 裝置的示意圖。
圖l示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的、用于實(shí)施本發(fā)明的方法的
裝置l的示意圖。裝置1具有吸收器10，其中氣流(如箭頭所示)與C02
吸收劑(其在特定的實(shí)施方案中為仲胺和叔胺的水溶液)相接觸。然
后通過(guò)泵20將CO2吸收劑輸送到第一容器30中，再通過(guò)換熱器40進(jìn)行 加熱，從而使得在容器50中發(fā)生相分離(以"水相"和"有機(jī)相"表 示)。為了進(jìn)一步支持或促進(jìn)相分離，可以引入本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員 已知的所有裝置(例如離心機(jī)等)以實(shí)現(xiàn)該目的。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，根據(jù)所用的C02吸收劑 以及其他條件，容器50內(nèi)的兩相可以顛倒，即有機(jī)相位于上層。其體 積比也應(yīng)當(dāng)被理解為是純粹圖示性的，并且根據(jù)應(yīng)用而顯著不同。
在本實(shí)施方案中，容器50中的溫度約為70'C-8(TC。這具有如下 效果，C02從水相中直接逸出，因此可以容易地進(jìn)行收集。然而，在 本發(fā)明的其他應(yīng)用中，可以存在其他的裝置，在這些裝置中，(例如) 水相被移除，并且通過(guò)加熱而將C02獨(dú)立地排出，由此進(jìn)行收集。
通過(guò)另一個(gè)換熱器60將溫度再次降低，并且將C02吸收劑以及水 相收集在容器70 (其中又存在均勻的物相)內(nèi)。該容器70通過(guò)泵80與 吸收器10相連，從而使得可以連續(xù)地實(shí)施該方法。
權(quán)利要求
1. 一種從氣體混合物和/或氣流中除去CO2的方法，所述氣體混合物和/或氣流尤其為發(fā)電廠的廢氣流、或者為合成氣體，該方法包括以下步驟a)將所述氣體混合物和/或所述氣流與至少一種CO2吸收劑接觸，如果適當(dāng)?shù)脑?，該CO2吸收劑可以以水溶液或懸浮液的形式存在；b)至少部分地移除所述的至少一種CO2吸收劑，并且引起相分離而形成水相以及非水相，其中在所述的相分離之后，所述的至少一種CO2吸收劑至少主要存在于所述非水相中；以及c)使CO2至少主要轉(zhuǎn)移到所述水相中，其中步驟c)可以與步驟b)部分同時(shí)進(jìn)行或者完全同時(shí)進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)改變溫度來(lái)引起步驟 b)中的相分離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中通過(guò)將溫度改變》10 "C來(lái)引起步驟b)中的相分離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中在^60'C 至《10(TC的溫度下引起步驟b)中的相分離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一種C02吸收劑包含胺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一種C02吸收劑包含至少一種仲胺和/或至少一種叔胺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一種C O 2吸收劑的沸點(diǎn)為》10 0 °c 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少 一種C02吸收劑的pKa》7.5并且《11。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少 一種C02吸收劑在25"C下的密度為》0.7克/毫升且《1.1克/毫升。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少 一種C02吸收劑在吸收溫度(=進(jìn)行步驟a)時(shí)的溫度)下在水中的 溶解度為》0.1 M且《5 M。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種C02吸收劑在再生溫度(=為了引起相分離而設(shè)定的溫度) 下在水中的溶解度為》0.001 M并且《0.3 M。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一種C02吸收劑包含至少一種仲胺和至少一種叔胺。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種仲胺與所述至少一種叔胺的比例為》1:0.5且《1:30。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種C02吸收劑包含至少一種在吸收溫度下吸收速率為》1(T7千 摩爾'米義秒"且《10-s千摩爾'米^秒"的叔胺。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種C02吸收劑包含至少一種在吸收溫度下吸收速率為》5X10—6 千摩爾.米義秒-1且《10-s千摩爾'米^秒—1、更優(yōu)選為》10—6千摩爾'米 義秒"且《10—s千摩爾.米A秒"的叔胺。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一種C02吸收劑包含至少一種選自下組中的伯胺，所述的組包含戊胺、己胺、庚胺、辛胺、環(huán)己胺、2-甲基環(huán)己胺、2-甲基丁胺、2-氨基戊烷、2-氨基庚烷、2-氨基己烷、2-氨基辛垸、2-氨基壬烷、3-甲氧基丙胺、2-甲基-l,5-二氨基戊烷、香葉胺、2-乙基-l-己胺、6-甲 基-2-庚胺、環(huán)辛胺、苯胺、N-苯基乙二胺、2-苯乙胺、N,N-二甲基-4-環(huán)辛烯-l-胺以及它們的混合物。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種C02吸收劑包含至少一種選自下組中的仲胺，所述的組包含 二丙胺、N-乙基丁胺、二丁胺、二異丙胺、二環(huán)己胺、雙(2-乙基己 基)胺、雙(a-甲基芐基)胺、雙(l，3-二甲基丁基)胺、二烯丙胺、雙[(s)-l-苯乙基]胺、二仲丁胺、2,2,6,6-四甲基哌啶、N-甲基環(huán)己胺、芐基叔 丁胺、雙(2-乙基己基)胺、4-叔丁基環(huán)己胺以及它們的混合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述至 少一種C02吸收劑包含至少一種選自下組中的叔胺，所述的組包含 三乙胺、2-(二乙基氨基)乙醇、三丙胺、三丁胺、N,N-二甲基環(huán)己胺、 二甲基辛胺、二甲基-(l-甲基庚基)胺、二甲基烯丙胺、N-乙基二異丙 胺、三(2-乙基己基)胺、雙(2-環(huán)己氧基乙基)甲胺、雙(2-(2,4-二乙基 辛氧基)乙基)甲胺、(2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙基)二甲胺、N-異丙基 乙二胺、N-亞甲基二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二丁基三亞甲基 二胺、三[2-(異丙氨基)乙基]胺、三[2-(甲基氨基)乙基]胺以及它們的 混合物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任意一項(xiàng)所述的方法，其中使用濃 度為》1 M且《5M的所述至少一種C02吸收劑的水溶液。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任意一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括將所述水相加熱以釋放C02的步驟d)。
21. —種裝置，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至20所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從氣流中分離出CO₂(10)的方法，其中在第二步驟中，通過(guò)相分離(50)從CO₂吸收劑中除去CO₂。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101500691SQ200780028993
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者尤迪·哈利姆·唐, 張曉輝, 戴維·威廉·阿加爾 申請(qǐng)人:多特蒙德大學(xué)