專(zhuān)利名稱(chēng)：用于除去酸性氣體的含有環(huán)狀胺的吸收劑的制作方法
用于除去酸性氣體的含有環(huán)狀胺的吸收劑本發(fā)明涉及一種從流體料流中除去酸性氣體的方法，特別是一種從煙道氣中除去二氧化碳的方法。由于許多原因，然而特別是為了降低二氧化碳排放，希望從煙道氣中除去二氧化碳，二氧化碳排放被認(rèn)為是稱(chēng)作溫室效應(yīng)的主要原因。在工業(yè)規(guī)模中，常使用有機(jī)堿如鏈烷醇胺的水溶液作為吸收介質(zhì)以從流體料流中除去酸性氣體如二氧化碳。當(dāng)酸性氣體溶解時(shí)，由堿和酸性氣體組分形成離子型產(chǎn)物。該吸收介質(zhì)可通過(guò)加熱、膨脹至較低壓力或通過(guò)汽提而再生，其中離子型產(chǎn)物發(fā)生相反反應(yīng)形成酸性氣體和/或借助蒸汽將酸性氣體汽提出來(lái)。在再生工藝之后，可再使用吸收介質(zhì)。煙道氣具有非常低的二氧化碳分壓，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诮咏髿鈮旱膲毫ο麓嬖谇彝ǔ０?-20體積％二氧化碳。與流體如天然氣或合成氣相反，煙道氣額外包含氧氣。氧氣還以痕量溶于吸收介質(zhì)中并在升高的溫度下可導(dǎo)致胺降解。用于從煙道氣中分離二氧化碳的吸收介質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足下列標(biāo)準(zhǔn)(i)在低(X)2分壓下的足夠容量；(ii)在低(X)2分壓下的足夠快的吸收速率；(iii)對(duì)氧氣的穩(wěn)定性；(iv)低蒸汽壓以降低溶劑損失；和(ν)再生該吸收介質(zhì)的低能量需求。已知名稱(chēng)為Fluor Econamine的基于單乙醇胺(MEA)的技術(shù)用于從煙道氣中分離二氧化碳(參見(jiàn)例如 Second National Conference on Carbon Sequestration, National Energy Technology Department of Energy, Alexandria VA, USA, 5 月 5-8 日，2003 年，標(biāo)題:Fluor‘ s Econamine FGPIussm Technology ；An Enhanced Amine-Based CO2 Capture Process)。文獻(xiàn)描述了 MDEA和哌嗪的混合物作為同樣適用于從煙道氣中分離(X)2的溶劑(Closman, F. ；Nguyen, Τ. ；Rochelle, G. T :MDEA/Piperazine as a solvent for CO2 capture, GHGT-9, Washington DC, USA 2008 年，11 月 16-20 日)中。盡管基于單乙醇胺的技術(shù)的特征在于胺和二氧化碳之間的高反應(yīng)性，但是高反應(yīng)性不利地伴隨有高吸收焓和由此再生的高能量需求。再生能量需求較低的其它鏈烷醇胺如二乙醇胺或甲基二乙醇胺僅限制性地適用于該分離任務(wù)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙趸己桶分g的較慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。EP-A558019描述了用于從煙道氣中除去二氧化碳的位阻胺的水溶液。WO 2007/144372公開(kāi)了一種通過(guò)使它與脂族鏈烷醇叔胺和活化劑，特別是3_甲基氨基丙胺的水溶液接觸而從其中二氧化碳在氣體料流中的分壓小于200毫巴的氣體料流，例如煙道氣中除去二氧化碳的方法。WO 2005/087349描述了一種從其中二氧化碳在氣體料流中的分壓小于200毫巴的氣體料流中除去二氧化碳的方法，其中使氣體料流與液體吸收介質(zhì)接觸，液體吸收介質(zhì)包含如下組分的水溶液(A)在分子中具有至少兩個(gè)叔氨基的胺化合物，和(B)選自伯胺和仲胺的活化劑。本發(fā)明的目的是確定一種用于從流體料流中除去酸性氣體，特別是從煙道氣中除去二氧化碳的吸收介質(zhì)，該吸收介質(zhì)與由現(xiàn)有技術(shù)已知的吸收介質(zhì)相比更好地滿(mǎn)足以上要求。本發(fā)明提供了一種用于從流體中除去酸性氣體的吸收介質(zhì)，該吸收介質(zhì)包含下列組分的水溶液A)至少一種僅具有叔胺基團(tuán)和/或位阻仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物，和B)至少一種具有至少一個(gè)空間不受阻的仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物。環(huán)狀胺化合物A)優(yōu)選具有250g/mol或更小的摩爾質(zhì)量。環(huán)狀胺化合物B)優(yōu)選具有200g/mol或更小的摩爾質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明所用環(huán)狀胺化合物含有具有至少一個(gè)氮原子作為環(huán)原子的飽和雜環(huán)。 此時(shí)叔胺基團(tuán)認(rèn)為是指其中氮原子與三個(gè)相鄰碳原子鍵合的胺基團(tuán)。此時(shí)位阻仲胺基團(tuán)認(rèn)為是指其中氮原子與兩個(gè)相鄰碳原子鍵合且至少一個(gè)與氮原子相鄰的碳原子(α-碳)帶有不多于一個(gè)氫原子的胺基團(tuán)。換句話(huà)說(shuō)，至少一個(gè)α-碳帶有至少一個(gè)不為氫的外向環(huán)取代基。空間不受阻的仲胺基團(tuán)為其中所有α-碳均以基團(tuán)CH2存在的那些。Α)與B)的重量比優(yōu)選為0. 5-4，特別是1-3。Α)+Β)的總濃度通常為10-60重量％，優(yōu)選20_45重量％。胺化合物以它們的水溶液形式使用。該溶液可額外包含物理溶劑，其例如選自環(huán)四亞甲基砜(環(huán)丁砜)和其衍生物、脂族酸酰胺(乙?；鶈徇琋-甲?；鶈徇?、正烷基化吡咯烷酮和相應(yīng)的哌啶酮如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸異丙烯酯、甲醇、聚乙二醇的二烷基醚和其混合物。在某些實(shí)施方案中，吸收介質(zhì)不包含物理溶劑，即吸收介質(zhì)基本包含胺化合物Α)和B)以及水。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，環(huán)狀胺化合物Α)具有通式I的5-7元環(huán)
權(quán)利要求
1.一種用于從流體料流中除去酸性氣體的吸收介質(zhì)，所述吸收介質(zhì)包含下列組分的水溶液A)至少一種僅具有叔胺基團(tuán)和/或位阻仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物，和B)至少一種具有至少一個(gè)空間不受阻的仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的吸收介質(zhì)，其中A)與B)的重量比為0.5-4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的吸收介質(zhì)，其中A)+B)的總濃度為10-60重量％。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的吸收介質(zhì)，其中環(huán)狀胺化合物A)具有通式I的5-7元環(huán)其中m為1、2或3 ;R為H、C1-C4烷基或C2-C4羥基烷基；或在m為2的情況下，兩個(gè)部分R可一起形成C2-C3亞烷基橋；R'為H、C1-C4烷基或C2-C4羥基烷基；R"為H或C1-C4烷基；Z為鍵或C1-C6亞烷基，條件是在每個(gè)重復(fù)單元中，至少一個(gè)部分R、R'或R"不為H。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的吸收介質(zhì)，其中環(huán)狀胺化合物A)選自三亞乙基二胺、1-羥乙基哌啶、2-羥乙基哌啶、二(羥乙基)哌嗪、N，N' - 二甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、2，4，6-三甲基-[1，3，5]三嗪烷和1-甲基-2-吡咯烷乙醇。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的吸收介質(zhì)，其中環(huán)狀胺化合物B)具有通式II其中Z為C2-C4亞烷基，其任選被0或基團(tuán)NR"‘間隔和任選被C1-C4烷基或C2-C4羥基烷基單取代或多取代，其中R"‘為H、C1-C4烷基或C2-C4羥基烷基。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的吸收介質(zhì)，其中環(huán)狀胺化合物B)選自哌嗪、高哌嗪、1-羥乙基哌嗪、4-羥乙基哌啶、1-甲基哌嗪和2-甲基哌嗪。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的吸收介質(zhì)，所述吸收介質(zhì)包含下列組分的水溶液A)1-羥乙基哌啶和/或三亞乙基二胺；和B)哌嗪。
9.一種從流體料流中除去酸性氣體的方法，所述方法包括使流體料流與根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的吸收介質(zhì)接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中流體料流中二氧化碳的分壓小于500毫巴。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中流體料流源于 a)有機(jī)物質(zhì)的氧化，b)包含有機(jī)物質(zhì)的廢料的堆肥或儲(chǔ)存，或c)有機(jī)物質(zhì)的細(xì)菌分解。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的方法，其中在存在于滌氣塔內(nèi)部的活性碳存在下， 使流體料流與吸收介質(zhì)在逆流操作的滌氣塔中接觸，其中在滌氣塔內(nèi)部形成不連續(xù)的吸收介質(zhì)液相。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)的方法，其中負(fù)載的吸收介質(zhì)通過(guò)如下措施再生a)加熱，b)膨脹，c)用惰性流體汽提，或這些措施中兩種或所有的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從流體流動(dòng)中除去酸性氣體的吸收劑，所述吸收劑包含下列組分的水溶液A)至少一種僅具有叔胺基團(tuán)和/或位阻仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物，和B)至少一種具有至少一個(gè)空間不受阻的仲胺基團(tuán)的環(huán)狀胺化合物。所述吸收劑例如包含下列組分的水溶液A)1-羥乙基哌啶和/或三亞乙基二胺；和B)哌嗪。所述吸收劑尤其適合從煙道氣中分離二氧化碳并滿(mǎn)足下列標(biāo)準(zhǔn)(i)在低CO2分壓下的足夠容量；(ii)在低CO2分壓下的足夠快的吸收速度；(iii)對(duì)氧氣的穩(wěn)定性；(iv)低蒸汽壓以降低溶劑損失；和(v)再生吸收劑的低能量要求。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102300620SQ201080006045
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者G·西德?tīng)? 安達(dá)西亞 H·R·加西亞, O·施普爾, S·布勒曼, U·利希特弗爾斯 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司