酸性氣體吸收劑、酸性氣體去除方法以及酸性氣體去除裝置制造方法
【專利摘要】本申請涉及一種酸性氣體吸收劑，其包含至少一種由下列通式(1)表示的二胺化合物，R1R2N-(CHR3)n-CH2-NR4R5...(1)，其中R1、R2、R4和R5表示碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基、碳數(shù)從1至4的烷基、羥烷基、和氫原子之中的任一個；R3表示氫原子、甲基和乙基之中的任一個；“n”表示1或2的整數(shù)；兩個氨基之中的至少一個是仲氨基；兩個氨基均是除了伯氨基之外的基團。
【專利說明】酸性氣體吸收劑、酸性氣體去除方法以及酸性氣體去除裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文敘述的實施方案一般而言涉及酸性氣體吸收劑、酸性氣體去除裝置、和利用該酸性氣體吸收劑的酸性氣體去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已經(jīng)指出二氧化碳(CO2)濃度的增加所引起的溫室效應(yīng)是全球氣候變暖現(xiàn)象的原因之一，因此迫切需要策劃在全球范圍內(nèi)保護環(huán)境的國際性對策。CO2的產(chǎn)生源大部分來自工業(yè)活動，正逐步要求抑制CO2排放。
[0003]作為抑制酸性氣體(通常為CO2)濃度增加的技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)了節(jié)能產(chǎn)品、排放的酸性氣體的分離回收技術(shù)、利用酸性氣體作為資源的技術(shù)以及隔離(isolate)貯存酸性氣體的技術(shù)、向不排放酸性氣體的諸如自然能或原子能等替代能源的轉(zhuǎn)換等。
[0004]作為至今為止研究過的酸性氣體的分離技術(shù)，有吸收法、抽吸法、膜分離法、深冷法等。在這些方法之中，吸收法適用于氣體的大量處理，人們認(rèn)為其可應(yīng)用于工廠或發(fā)電廠。
[0005]因此，已經(jīng)提出了使燃燒化石燃料(煤、煤餾油、天然氣等)時產(chǎn)生的廢氣與化學(xué)吸收劑接觸以除去并回收燃燒廢氣中CO2的方法；以及進一步在全世界范圍內(nèi)在使用化石燃料的熱電站等場所中儲存已回收的CO2的方法。另外，提出了利用化學(xué)吸收劑去除除CO2以外的酸性氣體(例如硫化氫(H2S))的方法。
[0006]一般，作為吸收法中使用的化學(xué)吸收劑，從20世紀(jì)30年代開始開發(fā)了以單乙醇胺(MEA)為代表的烷醇胺類，現(xiàn)在仍然在使用。該方法經(jīng)濟且易于實現(xiàn)去除裝置的大型化。
[0007]作為目前廣泛使用的烷醇胺，有單乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇胺、甲氨基乙醇、乙氨基乙醇、丙氨基乙醇、二乙醇胺、雙(2-羥基-1-甲基乙基)胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、三乙醇胺、二甲氨基-1-甲基乙醇等。
[0008]尤其是，由于作為仲胺的甲基乙醇胺、作為叔胺的二乙醇胺等反應(yīng)速度快，因此它們被廣泛使用。然而，這些化合物具有腐蝕性、容易劣化、以及再生所需的能量高的問題。另一方面，甲基二乙醇胺的腐蝕性低且再生所需的能量低，但是其具有吸收速度慢的缺點。因此，需要開發(fā)改善這些缺點的新的吸收劑。
[0009]近年來，在胺類(amine based)化合物之中，作為酸性氣體的吸收劑，積極嘗試尤其是結(jié)構(gòu)上具有空間位阻的烷醇胺的研究。具有空間位阻的烷醇胺具有以下優(yōu)點:其對酸性氣體具有極高選擇性且再生所需能量少。
[0010]具有空間位阻的胺類化合物的反應(yīng)速度取決于由其空間結(jié)構(gòu)確定的反應(yīng)阻礙程度(degree of reaction hindrance)。具有空間位阻的胺類化合物的反應(yīng)速度低于仲胺(例如甲基乙醇胺和二乙醇胺)的反應(yīng)速度，但是高于叔胺的反應(yīng)速度。此外，已知2-氨基-2-甲基丙醇、2-哌啶乙醇等是可在吸收劑內(nèi)配制的烷醇胺。
[0011]另一方面，還已知將作為與烷醇胺具有不同結(jié)構(gòu)的胺類化合物的環(huán)胺用作吸收劑的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是一實施方案的酸性氣體去除裝置的示意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]然而，就諸如酸性氣體吸收量等酸性氣體的吸收能力而言，這些技術(shù)仍然是不足的，因此需要對氣體吸收能力的進一步改善。
[0014]本發(fā)明要解決的問題是提供一種酸性氣體(例如二氧化碳)的回收量高且當(dāng)吸收酸性氣體時產(chǎn)生少量反應(yīng)熱的酸性氣體吸收劑，以及利用該酸性氣體吸收劑的酸性氣體去除裝置及酸性氣體去除方法 。
[0015]根據(jù)一個實施方案，酸性氣體吸收劑包含至少一種由下列通式(I)表示的二胺化合物。需要說明的是，在下文中當(dāng)說到“烷基”時，其是指線性烷基，所述線性烷基也可以具有側(cè)鏈。
[0016]R1R2N-(CHR3)n-CH2-NR4R5...(I)
[0017]其中R1、R2、R4和R5表示碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基、碳數(shù)從I至4的烷基、羥烷基、和氫原子之中的任一個；R3表不氫原子、甲基和乙基之中的任一個；“n”表不I或2的整數(shù)；R\R2>R4和R5之中的一個或兩個是碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基A1、!?2、!?4和R5之中的一個或兩個是羥烷基；兩個氨基之中的至少一個是仲氨基，兩個氨基均是除了伯氨基之外的基團。
[0018]根據(jù)一實施方案，酸性氣體去除方法包括使含有酸性氣體的氣體與一實施方案的酸性氣體吸收劑接觸以從該含有酸性氣體的氣體中除去該酸性氣體。
[0019]根據(jù)一實施方案，酸性氣體去除裝置是從含有酸性氣體的氣體中除去酸性氣體的酸性氣體去除裝置，該裝置包括:吸收塔，其含有根據(jù)上述實施方案的酸性氣體吸收劑且使含有酸性氣體的氣體與該酸性氣體吸收劑接觸以從該氣體中除去酸性氣體；和再生塔，其被配置成含有已經(jīng)在吸收塔內(nèi)吸收了酸性氣體的酸性氣體吸收劑以便從該酸性氣體吸收劑中去除該酸性氣體來使該酸性氣體吸收劑再生,從而使其在吸收塔內(nèi)再使用。
【具體實施方式】
[0020]以下，對本發(fā)明的實施方案進行詳細(xì)說明。根據(jù)一實施方案，酸性氣體吸收劑的特征在于其包含至少一種由以下通式(I)表示的二胺化合物。
[0021]R1R2N-(CHR3)n-CH2-NR4R5...(I)
[0022]在上述式(I)中，R1、R2、R4和R5表示碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基、碳數(shù)從I至4的烷基、輕烷基、和氫原子之中的任一個。R3表不氫原子、甲基或乙基之中的任一個?！唉恰北聿籌或2的整數(shù)。R1、!?2、R4和R5可以彼此不同。此外，R1U和R5之中的任何兩個可以相同。需要說明的是，R1、!?2、!?4和R5之中的至少一個是碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基。此外，R1、!?2、R4和R5之中的至少一個是羥烷基。在上述式(I)中，兩個氨基之中的至少一個是仲氨基。在上述式(I)中，兩個氨基均是除了伯氨基之外的基團。
[0023]通常，已知氨基化合物所具有的空間位阻對吸收二氧化碳時的產(chǎn)物具有很大的影響，其在具有低反應(yīng)熱的碳酸氫根離子生成中起有利的作用。例如，據(jù)報道，具有支化結(jié)構(gòu)的N-異丙基氨基乙醇在二氧化碳的吸收反應(yīng)過程中具有低的反應(yīng)熱?；谏鲜鲂畔?，本發(fā)明發(fā)明人為了獲得空間位阻更大的效果而進行研究后發(fā)現(xiàn)，酸性氣體的吸收量較大；并且與使用具有支化結(jié)構(gòu)的常規(guī)氨基化合物相比，通過利用上述通式(I)表示的化合物(例如，N-環(huán)戊基-N’ - (2-羥乙基)乙二胺)能夠獲得進一步更低的反應(yīng)熱。
[0024]即，上述通式(I)的二胺化合物中，至少一種碳數(shù)為3至6的環(huán)烷基和一種羥烷基分別與氮原子結(jié)合。
[0025]如上所述，其中環(huán)烷基直接結(jié)合在氮原子上的通式(I)的二胺化合物具有空間位阻大的結(jié)構(gòu)。因此，認(rèn)為在與二氧化碳(CO2)的反應(yīng)中生成了碳酸氫根離子，反應(yīng)熱減少。此外，與在一個分子內(nèi)具有一個氮原子的胺化合物相比，在其中在一個分子內(nèi)具有兩個氮原子的由通式(I)表示的二胺化合物中，在吸收酸性氣體時的反應(yīng)熱減少了，并每單位摩爾化合物的酸性氣體吸收量增加了。這是因為通式(I)表示的二胺化合物具有由一個分子內(nèi)仲氨基或仲氨基和叔氨基提供的兩個反應(yīng)活性部位，而且進一步地，在由通式(I)表示的二胺化合物中，環(huán)烷基與至少一個氨基中的氮原子結(jié)合。
[0026]使通式⑴表示的二胺化合物(以下，稱為二胺化合物⑴)溶解于溶劑(例如水)中，從而能夠獲得酸性氣體吸收能力高的酸性氣體吸收劑。以下的實施方案中以酸性氣體為二氧化碳的情況為例進行說明，但是根據(jù)該實施方案的酸性氣體吸收劑對于其它酸性氣體(例如硫化氫)也能夠具有類似的效果。
[0027]上述式(I)中，R1、!?2、R4和R5為與氮原子結(jié)合的基團。在上述式(I)中的HR4和R5表示碳數(shù)為3至6的環(huán)烷基、碳數(shù)為I至4的烷基、羥烷基、和氫原子之中的任一個。
[0028]R1、壚和R5之中的一個或兩個是碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基。R1、壚和R5之中的一個或兩個是羥烷基。即，R1、R2、R4和R5可以彼此不同。此外，R1、R2、R4和R5之中的任何兩個可以相同。需要說明的是，R1、!?2、!?4和R5之中的至少一個是碳數(shù)為3至6的環(huán)烷基，并且R1、R2、R4和R5之中的至少一個是羥烷基。
[0029]作為碳數(shù)為3至6的環(huán)烷基，例如，可以使用環(huán)丙基、2-甲基環(huán)丙基、環(huán)丁基、2-甲基環(huán)丁基、3-甲基環(huán)丁基、環(huán)戊基、2-甲基環(huán)戊基、3-甲基環(huán)戊基、環(huán)己基。
[0030]作為所述環(huán)烷基，其可以是被除甲基之外的乙基、丙基取代的環(huán)烷基。
[0031]由于具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)，因此，通式(I)的二胺化合物具有空間位阻大的結(jié)構(gòu)。因此，通式(I)的二胺化合物在吸收酸性氣體時具有低的反應(yīng)熱。此外，通式(I)的二胺化合物的揮發(fā)性可被如上所述的環(huán)狀結(jié)構(gòu)抑制。因此，在處理廢氣的過程中，酸性氣體吸收劑可能向大氣中排放出減少量的胺組分。
[0032]在所述環(huán)烷基之中，從上述式(I) 二胺化合物的溶解性角度考慮，環(huán)丁基、2-甲基環(huán)丁基、3-甲基環(huán)丁基、環(huán)戊基、2-甲基環(huán)戊基是優(yōu)選的。所述環(huán)烷基更優(yōu)選是環(huán)戊基、2-甲基環(huán)戊基。
[0033]二胺化合物(I)的Hr4和R5之中的至少一個可以是所述環(huán)烷基。例如，二胺化合物(I)的R1、!?2、!?4和R5之中的兩個可以是碳數(shù)為3至6的環(huán)烷基。需要說明的是，從該二胺化合物⑴與該酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，在HR4和R5之中優(yōu)選該環(huán)烷基的
數(shù)量是一個。
[0034]當(dāng)H R4和R5之中的兩個是環(huán)烷基時，這些環(huán)烷基可以與同一氮原子結(jié)合，或可以分別與不同的氮原子結(jié)合。從增加二胺化合物(I)與酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，優(yōu)選兩個環(huán)烷基分別與不同的氮原子結(jié)合。即，優(yōu)選與一個氮原子結(jié)合的環(huán)烷基的數(shù)量是一個或更少。
[0035]作為碳數(shù)為I至4的烷基，例如，可以使用甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基。從增加該二胺化合物(I)與該酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，在這些烷基之中，優(yōu)選甲基或乙基，更優(yōu)選甲基。
[0036]作為二胺化合物(I) ,R1、!?2、!?4和R5之中的一個或兩個可以是烷基。此外，作為二胺化合物⑴，R1、!?2、R4和R5全都可以是除了烷基之外的基團。從增加二胺化合物⑴與酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，在R1、!?2、!?4和R5之中優(yōu)選碳數(shù)為I至4的烷基的數(shù)量是一個或更少。當(dāng)HR4和R5之中的兩個是碳數(shù)為I至4的烷基時，這些烷基可以與同一氮原子結(jié)合，或可以分別與不同的氮原子結(jié)合。從增加二胺化合物(I)與酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，優(yōu)選兩個烷基分別與不同的氮原子結(jié)合。
[0037]作為羥烷基，例如，可以使用2-羥乙基、2-羥丙基、3-羥丙基、2-羥丁基、3-羥丁基、4-羥丁基。從上述式(I)的二胺化合物的溶解性角度考慮，優(yōu)選2-羥乙基或2-羥丙基作為羥烷基。所述羥烷基更優(yōu)選是2-羥乙基。
[0038]作為二胺化合物⑴，R1、R2、R4和R5之中的至少一個可以是羥烷基。作為二胺化合物(I)，例如，R1、!?2、R4和R5之中的兩個可以是羥烷基。需要說明的是，從增加該二胺化合物(I)與該酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，在R1、!?2、!?4和R5之中優(yōu)選該羥烷基的數(shù)量是一個。
[0039]當(dāng)H R4和R5之中的兩個是羥烷基時，這些羥烷基可以與同一氮原子結(jié)合，或可以分別與不同的氮原子結(jié)合。從增加二胺化合物(I)與酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，優(yōu)選兩個羥烷基分別與不同的氮原子結(jié)合。
[0040]R3是與兩個氮原子之間存在的碳原子當(dāng)中結(jié)合于氮原子上的碳原子之一結(jié)合的基團。R3是氫原子、甲基或乙基。從上述式(I)的二胺化合物與酸性氣體的反應(yīng)性角度考慮，R3優(yōu)選是甲基。另一方面，從二胺化合物(I)的制造方法的便利性角度考慮，R3優(yōu)選是氫原子。
[0041]例如，當(dāng)R1是環(huán)戊基或2-甲基環(huán)戊基且R2是氫原子時，R3優(yōu)選是甲基或乙基。當(dāng)R1是環(huán)戊基或2-甲基環(huán)戊基、R2是氫原子、且R3是甲基或乙基時，在吸收酸性氣體時反應(yīng)熱減少了且二胺化合物(I)與酸性氣體的反應(yīng)性增加了。
[0042]“η”是I或2的整數(shù)。從二胺化合物⑴的溶解性角度考慮，“η”優(yōu)選是I。
[0043]R1、R2、R4和R5的碳數(shù)為I至4的烷基可含有雜原子，例如S1、O、N、S。
[0044]作為二胺化合物(I)，優(yōu)選，例如，R1是環(huán)戊基且R2是氫原子。當(dāng)R1是環(huán)戊基且R2是氫原子時，在吸收酸性氣體時反應(yīng)熱較少且酸性氣體吸收量增加了。
[0045]在二胺化合物(I)中含有的兩個氨基之中的至少一個是仲氨基，且這兩個氨基都是除了伯氨基之外的基團。即，當(dāng)含有R\R2的氨基被設(shè)定成第一氨基且含有R3、R4的氨基被設(shè)定成第二氨基時，作為二胺化合物(I)，存在當(dāng)?shù)谝话被偷诙被际侵侔被鶗r的情形、當(dāng)?shù)谝话被侵侔被业诙被鞘灏被鶗r的情形、或第一氨基是叔氨基且第二氨基是仲氨基時的情形。
[0046]當(dāng)?shù)谝话被偷诙被际鞘灏被鶗r，二胺化合物(I)的酸性氣體吸收量降低了，且酸性氣體吸收劑中可能不能獲得足夠的酸性氣體吸收能力。另一方面，當(dāng)?shù)谝话被偷诙被械娜我粋€或兩個都是伯氨基時，二胺化合物(I)在吸收酸性氣體時的反應(yīng)熱
可能變高。
[0047]兩個氨基之中的至少一個被設(shè)定為仲氨基，且這兩個氨基都被設(shè)定為除了伯氨基之外的基團，因此，可以獲得酸性氣體吸收量高且吸收酸性氣體時反應(yīng)熱低的二胺化合物(I)。在上述二胺化合物(I)之中，其中兩個氨基都是仲氨基的二胺化合物(I)是適宜的，這是因為酸性氣體吸收量較高并且吸收酸性氣體時反應(yīng)熱較低。
[0048]作為由通式(I)表示的二胺化合物(1)，例如，可列舉以下化合物。N-環(huán)丙基-N’ -(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N’ -(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N’-(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N’ -(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N’-(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N’ -(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N’-(2-羥乙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N’-(2-羥乙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’ -(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N’ -(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N’ -(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’ -(2-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N’ -(3-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N’ -(3-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N’ - (3-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’ - (3-羥丙基)-1, 3-丙二胺。
[0049]此外，作為由通式(I)表示的二胺化合物(I)，例如，可以例舉以下化合物。N-環(huán)丙基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’ -(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N-甲基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基-N’ -(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基-N’-( 2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’-(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N-甲基-N’ -(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基-N’ _(3_羥丙基)乙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基-N’-(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’-(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丙基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基-N’ -(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’- (2-羥乙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N-甲基-N’- (2-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基4’-(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基4’-(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’ - (2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N-甲基-N’ -(3-羥丙基)-1,3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N-甲基-N’ -(3-羥丙基)-1,3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N-甲基-N’ -(3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-甲基-N’ _(3-羥丙基)-1，3-丙二胺。
[0050]此外，作為由通式(I)表示的二胺化合物(I)，例如，可以例舉以下化合物。N-環(huán)丙
-N-(2-羥乙基)-N’_甲基乙:-N-(2-羥乙基)-N’_甲基乙:-N-(2-羥丙基)-N’ -甲基乙:-N-(2-羥丙基)-N’ -甲基乙:-N-(3-羥丙基)-N’ -甲基乙:-N-(3-羥丙基)-N’ -甲基乙::胺、N-環(huán)丁基:胺、N-環(huán)己基:胺、N-環(huán)丁基:胺、N-環(huán)己基:胺、N-環(huán)丁基:胺、N-環(huán)己基
-N-(2-羥乙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)戊-N-(2-羥乙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)丙-N-(2-羥丙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)戊-N-(2-羥丙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)丙-N-(3-羥丙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)戊-N-(3-羥丙基)-N’ -甲基乙二胺、N-環(huán)丙基-N-(2-羥乙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N-(2-羥乙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N-(2-羥乙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-(2-羥乙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N- (2-羥丙基)-N’ -甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N- (2-羥丙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N-(2-羥丙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-(2-羥丙基)-N’_甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N-(3-羥丙基)_N’_甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N- (3-羥丙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N- (3-羥丙基)-N’-甲基-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N-(3-羥丙基)-N’ -甲基-1，3-丙二胺。[0051]此外，作為由通式(I)表示的二胺化合物(I)，例如，可以例舉以下化合物。N-環(huán)丙基_N, N’ -雙(2-輕乙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N, N’ -雙(2-輕乙基)乙二胺、N-環(huán)戍
基-N, N，-雙(2-羥乙基)乙二::胺、N-環(huán)己基-N, N，-雙(2-羥乙基)乙:二胺、N-環(huán)丙基-N, N，-雙(2-羥丙基)乙二:胺、N-環(huán)丁基-N, N，-雙(2-羥丙基)乙:二胺、N-環(huán)戍基-N, N，-雙(2-羥丙基)乙二::胺、N-環(huán)己基-N, N，-雙(2-羥丙基)乙:二胺、N-環(huán)丙基-N, N，-雙(3-羥丙基)乙二:胺、N-環(huán)丁基-N, N，-雙(3-羥丙基)乙:二胺、N-環(huán)戍基-N, N，-雙(3-羥丙基)乙二::胺、N-環(huán)己基-N, N，-雙(3-羥丙基)乙:二胺、N-環(huán)丙基-N, N，-雙(2-羥乙基)-1,3--丙二胺、N-環(huán)丁基-N, N’ --雙(2-羥乙基)-I, 3-丙二胺、
N-環(huán)戊基-N，N’-雙(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N，N’-雙(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N，N’ -雙(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N，N’ -雙(2-羥丙基)-1，3_丙二胺、N-環(huán)戊基-N，N’ -雙(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N，N’ -雙(2-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N，N’ -雙(3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N，N’ -雙(3-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N，N’ -雙(3-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)己基-N，N’ -雙(3-羥丙基)-1，3-丙二胺。
[0052]此外，作為由通式(I)表示的二胺化合物(I)，例如，可以例舉以下化合物。N-環(huán)丙
基-N，N，雙(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)丁基-N’，N是_雙(2-羥乙基)乙二J安、N-環(huán)戊基--NjN，-雙(2-羥乙基)乙二胺、N-環(huán)己基--N，,N，-雙(2-羥乙基)乙二二胺、N-環(huán)丙基--NjN，-雙(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基--N，,N，-雙(2-羥丙基)乙二二胺、N-環(huán)戊基--NjN，-雙(2-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基--N，,N，-雙(2-羥丙基)乙二二胺、N-環(huán)丙基--NjN，-雙(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)丁基--N，,N，-雙(3-羥丙基)乙二二胺、N-環(huán)戊基--NjN，-雙(3-羥丙基)乙二胺、N-環(huán)己基--N，,N，-雙(3-羥丙基)乙二二胺、N-環(huán)丙基--N，N，-雙(2-羥乙基)-1,3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N,N-雙(2-羥乙基)-1，3_丙
二胺、N-環(huán)戊基-N’，N’-雙(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’，N’-雙(2-羥乙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N’，N’ -雙(2-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N’，N’ -雙(2-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N’，N’-雙(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’，N’ -雙(2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丙基-N’，N’ -雙(3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)丁基-N’，N’ -雙(3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N-環(huán)戊基-N’，N’ -雙(3-羥丙基)_1，3-丙二胺、N-環(huán)己基-N’，N’ -雙(3-羥丙基)-1，3-丙二胺。
[0053]此外，作為由通式⑴表示的二胺化合物(I)，例如，可以例舉以下化合物。N，N’-二環(huán)丙基-N-(2-羥乙基)乙二胺、N，N’_ 二環(huán)丁基-N-(2-羥乙基)乙二胺、N，N’_ 二環(huán)戊基-N_(2-羥乙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)已基-N-(2-羥乙基)乙二胺、N，N’_ 二環(huán)丙基-N-(2-羥丙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)丁基-N-(2-羥丙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)戊基-N-(2-羥丙基)乙二胺、N，N’- 二環(huán)已基-N-(2-羥丙基)乙二胺、N，N’-二環(huán)丙基-N-(3-羥丙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)丁基-N-(3-羥丙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)戊基-N-(3-羥丙基)乙二胺、N，N’ - 二環(huán)已基-N-(3-羥丙基)乙二胺、N，N’-二環(huán)丙基-N-(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)丁基-N-(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)戊基-N_(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)已基-N-(2-羥乙基)-1，3-丙二胺、N, N’ - 二環(huán)丙基-N- (2-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N，N’- 二環(huán)丁基-N- (2-羥丙基)-1, 3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)戊基-N- (2-羥丙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)已基-N- (2-羥丙基)_1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)丙基-N-(3-羥丙基)-1，3_丙二胺、N，N’ - 二環(huán)丁基-N-(3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)戊基-N- (3-羥丙基)-1，3-丙二胺、N，N’ - 二環(huán)已基-N- (3-羥丙基)_1, 3-丙二胺。
[0054]需要說明的是，可以使用選自上述化合物的一種化合物作為二胺化合物(I)。另外，還可以使用含有選自上述化合物的兩種或多種化合物的混合物作為二胺化合物(I)。
[0055]優(yōu)選，二胺化合物(I)在酸性氣體吸收劑中的含量是10質(zhì)量％至55質(zhì)量％。通常，當(dāng)胺組分的濃度越高，每單位容量二氧化碳的吸收量和解吸量就越大，且二氧化碳的吸收速度和解吸速度越快，因此，考慮到能量消耗、工廠設(shè)備的規(guī)模、和處理效率，這是優(yōu)選的。然而，當(dāng)該胺組分在吸收液中的濃度過高時，則在吸收液中所含有的水不能充分發(fā)揮其作為用于吸收二氧化碳的活化劑的功能。此外，當(dāng)該胺組分在吸收液中的濃度過高時，諸如吸收液粘度增加等缺陷變得不可忽視。在二胺化合物(I)的含量為小于等于55質(zhì)量％時，沒有觀察到諸如吸收液粘度增加和水作為活化劑的功能的退化等現(xiàn)象。另外，通過將二胺化合物(I)的含量設(shè)為大于等于10質(zhì)量％，能夠得到足夠的二氧化碳吸收量和吸收速度，從而得到優(yōu)良的處理效率。
[0056]當(dāng)使用其中二胺化合物(I)的含量在10質(zhì)量％?55質(zhì)量％范圍內(nèi)的酸性氣體吸收劑來回收二氧化碳時，不僅二氧化碳吸收量大、且二氧化碳吸收速度快，而且二氧化碳解吸量也大且二氧化碳解吸速度也快。因此，這是有利的，因為能夠有效進行二氧化碳的回收。二胺化合物(I)的含量更優(yōu)選為20質(zhì)量％?50質(zhì)量％。
[0057]二胺化合物(I)優(yōu)選與由烷醇胺類及/或由下述通式(2)所表示的雜環(huán)胺化合物(以下，稱為雜環(huán)胺化合物(2))構(gòu)成的反應(yīng)促進劑混合使用。
[0058]
[0059]在式(2)中,R6表示氫原子或者碳數(shù)為I?4的取代或非取代燒基,R7表示碳數(shù)為I?4且與碳原子結(jié)合的取代或非取代烷基。“r”表示I?3的整數(shù)，“q”表示I?4的整數(shù)，且“P”表示O (零)?12的整數(shù)。在“r”為2?3時，氮原子彼此不直接結(jié)合。
[0060]在本實施方案中，可將例如二胺化合物(I)與由烷醇胺類及/或雜環(huán)胺化合物(2)構(gòu)成的反應(yīng)促進劑混合。另外，作為酸性氣體吸收劑，可如此使用:其中將含有二胺化合物
(I)與烷醇胺及/或雜環(huán)胺化合物(2)的混合物制成例如水溶液。通過將二胺化合物(I)與烷醇胺類及/或雜環(huán)胺化合物(2)混合使用，能夠進一步改善每單位摩爾二胺化合物(I)的二氧化碳吸收量、每單位體積酸性氣體吸收劑的二氧化碳吸收量及二氧化碳吸收速度。另外，通過將二胺化合物(I)與烷醇胺類及/或雜環(huán)胺化合物(2)混合使用，還能夠降低在吸收二氧化碳后分離酸性氣體的能量(酸性氣體解吸能)，也能夠減少再生酸性氣體吸收劑時的能量。
[0061]作為烷醇胺，可以列舉出:例如，單乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1，3-二丙醇胺、甲基氨基乙醇、乙基氨基乙醇、丙基氨基乙醇、二乙醇胺、雙(2-羥基-1-甲基乙基)胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基-1-甲基乙醇、2-甲基氨基乙醇、2-乙基氨基乙醇、2-丙基氨基乙醇、正丁基氨基乙醇、2-(異丙基氨基)乙醇、3-乙基氨基丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺等。
[0062]在這些烷醇胺之中，從改善二胺與酸性氣體的反應(yīng)性的角度考慮，優(yōu)選烷醇胺類為選自2-(異丙基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)乙醇及2-氨基-2-甲基-1-丙醇之中的至少一種。
[0063]作為雜環(huán)胺化合物(2)，可以列舉出:氮雜環(huán)丁烷、1-甲基氮雜環(huán)丁烷、1-乙基氮雜環(huán)丁烷、2-甲基氮雜環(huán)丁烷、2-氮雜環(huán)丁烷甲醇、2- (2-氨基乙基)氮雜環(huán)丁烷、吡咯烷、1-甲基吡咯烷、2-甲基吡咯烷、2-丁基吡咯烷、2-吡咯烷甲醇、2- (2-氨基乙基)吡咯烷、哌啶、1-甲基哌啶、2-乙基哌啶、3-丙基哌啶、4-乙基哌啶、2-哌啶甲醇、3-哌啶乙醇、
2- (2-氨基乙基)吡咯烷、六氫-1H-氮雜革、六亞甲基四胺、哌嗪、哌嗪衍生物等。
[0064]在這些物質(zhì)之中，從改善酸性氣體吸收劑的二氧化碳吸收量及吸收速度的角度考慮，哌嗪衍生物是特別期望的。哌嗪衍生物為仲胺化合物，通常仲氨基的氮原子與二氧化碳結(jié)合，形成氨基甲酸根離子，從而有助于改善反應(yīng)初期階段的吸收速度。另外，仲氨基的氮原子擔(dān)負(fù)著將與其結(jié)合的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子(HCO3-)的作用，這有助于改善反應(yīng)中間階段(half stage after the reaction)的速度。
[0065]哌嗪衍生物更優(yōu)選為2-甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、2，6_ 二甲基哌嗪中的至少一種。
[0066]酸性氣體吸收劑所含的反應(yīng)促進劑(烷醇胺類及/或雜環(huán)胺化合物(2))的含量優(yōu)選為I質(zhì)量％?20質(zhì)量％。當(dāng)酸性氣體吸收劑所含的反應(yīng)促進劑的含量低于I質(zhì)量％時,有可能不能完全得到使二氧化碳吸收速度改善的效果。當(dāng)酸性氣體吸收劑所含的反應(yīng)促進劑的含量超過20質(zhì)量％時，由于吸收劑的粘度變得過高，反應(yīng)性反而有可能降低。反應(yīng)促進劑(烷醇胺類及/或雜環(huán)胺化合物(2))的含量更優(yōu)選是5質(zhì)量％至15質(zhì)量％。
[0067]除了如上所述的胺化合物及反應(yīng)促進劑以外，酸性氣體吸收劑還可以含有用于防止工廠設(shè)備腐蝕的磷酸系材料等的防腐蝕劑、用于防止起泡的有機硅系材料等的消泡劑、用于防止酸性氣體吸收劑劣化的抗氧化劑等。
[0068]根據(jù)本實施方案，酸性氣體去除方法如下:使含有酸性氣體的廢氣與將在上述實施方案中所說明的胺化合物溶解于溶劑中而配制的酸性氣體吸收劑接觸，吸收并分離酸性氣體，從而將其從含有酸性氣體的廢氣中去除。
[0069]二氧化碳的吸收分離工序的基本構(gòu)成包括:使含有二氧化碳的廢氣與酸性氣體吸收劑接觸從而使酸性氣體吸收劑吸收二氧化碳的工序(二氧化碳吸收工序)；和，對在二氧化碳吸收工序中所得到的吸收了二氧化碳的酸性氣體吸收劑進行加熱從而解吸并回收二氧化碳的工序(二氧化碳分離工序)。
[0070]對使含有二氧化碳的氣體與含有酸性氣體吸收劑的水溶液接觸的方法沒有特別的限定，但例如可以通過以下方法進行:在酸性氣體吸收劑中使含有二氧化碳的氣體鼓泡而吸收二氧化碳的方法、在含有二氧化碳的氣體氣流中將酸性氣體吸收劑霧化并噴霧的方法(霧化或噴霧法)、或者在含有瓷制填充材料或金屬絲網(wǎng)制填充材料的吸收塔內(nèi)使含有二氧化碳的氣體與酸性氣體吸收劑逆流接觸的方法等。
[0071]通常將含有二氧化碳的氣體被水溶液吸收時的酸性氣體吸收劑的溫度設(shè)定為室溫至小于等于60°C。該溫度優(yōu)選小于等于50°C、更優(yōu)選在約20?45°C。當(dāng)所述溫度降低時，酸性氣體的吸收量增加，但處理溫度的下限值由工藝中的氣體溫度和熱回收目標(biāo)等確定。吸收二氧化碳時的壓力通常是大致在大氣壓下。為了提高吸收性能，還能夠加壓到更高的壓力，但為了抑制用于壓縮所需要的能量消耗，優(yōu)選設(shè)定在大氣壓下。
[0072]在二氧化碳吸收工序中，含有10質(zhì)量％?55質(zhì)量％的根據(jù)上述實施方案的胺化合物的酸性氣體吸收劑在吸收二氧化碳時(40°C)的二氧化碳吸收量為相對于吸收劑中所含的每I摩爾胺而言約0.26摩爾?0.62摩爾。此外，在二氧化碳吸收工序中，在從開始吸收二氧化碳的時刻起經(jīng)過了幾分鐘后，含有10質(zhì)量％?55質(zhì)量％的根據(jù)上述實施方案的胺化合物的酸性氣體吸收劑的二氧化碳吸收速度為約0.029mol/L/min?0.038mol/L/min。
[0073]這里，二氧化碳飽和吸收量是通過紅外線氣體濃度測定裝置對酸性氣體吸收劑中的無機碳量進行測定而得到的值。另外，二氧化碳吸收速度是在從開始吸收二氧化碳的時刻起經(jīng)過了幾分鐘后的時刻用紅外線二氧化碳傳感器進行測定而得到的值。
[0074]作為從吸收了二氧化碳的酸性氣體吸收劑中分離二氧化碳并回收純或高濃度二氧化碳的方法的例子，可以列舉出:對酸性氣體吸收劑進行加熱并使其以蒸餾液的形式在鐵坩堝中打泡而解吸二氧化碳的方法；在諸如板式塔、噴霧塔、含有瓷制填充材料或金屬絲網(wǎng)制填充材料的塔等的再生塔內(nèi)使液體界面展開并隨后進行加熱的方法等。由此，使二氧化碳從陰離子的氨基甲酸鹽和碳酸氫鹽中釋放并排出。
[0075]通常將分離二氧化碳時的酸性氣體吸收劑的溫度設(shè)定為大于等于70°C。優(yōu)選分離二氧化碳時的酸性氣體吸收劑的溫度為大于等于80°C、更優(yōu)選在約90?120°C左右。
[0076]隨著所述溫度升高，吸收量增加，但如果提高所述溫度，則加熱吸收液所需要的能量增加。因此，酸性氣體吸收劑分離二氧化碳時的溫度由工藝中的氣體溫度和熱回收目標(biāo)等確定。二氧化碳解吸時的壓力通常為大致在大氣壓下。為了提高解吸性能，還可以減壓到更低壓力，但為了抑制用于減壓所需要的能量消耗，優(yōu)選所述壓力是在大氣壓下。
[0077]含有10質(zhì)量％?55質(zhì)量％的上述實施方案的胺化合物的水溶液在解吸二氧化碳時(80°C)的二氧化碳解吸量相對于吸收劑中所含的每I摩爾胺為0.15摩爾?0.47摩爾左右。
[0078]將分離了二氧化碳后的酸性氣體吸收劑再次輸送到二氧化碳吸收工序中，循環(huán)使用(再利用)。另外，通常將在吸收二氧化碳時所產(chǎn)生的熱量用熱交換器進行熱交換以用于在水溶液的再循環(huán)過程中對注入到再生塔中的水溶液進行預(yù)熱，而將其冷卻。
[0079]如上所述回收到的二氧化碳的純度通常極高，例如為95體積％?99體積％左右。該純二氧化碳或者高濃度二氧化碳可以用作化學(xué)制品、高分子聚合物的合成原料、冷凍食品用的制冷劑等。除此以外，還可以將回收到的二氧化碳通過現(xiàn)今技術(shù)上發(fā)展的方式隔離并儲存在地下等。
[0080]在上述的工序中，從酸性氣體吸收劑中分離二氧化碳并再生酸性氣體吸收劑的工序是消耗最多能量的部分，該工序消耗所有工序中所消耗能量的約50%?80%左右。因此，通過減少酸性氣體吸收劑再生工序中的能量消耗，能夠減少二氧化碳吸收分離工序的成本。因而,能夠經(jīng)濟上有利地從廢氣中去除酸性氣體。
[0081]根據(jù)本實施方案，通過使用上述實施方案的酸性氣體吸收劑，能夠減少用于二氧化碳解吸(再生工序)所需要的能量。因此，能夠?qū)⒍趸嫉奈辗蛛x工序在經(jīng)濟上有利的條件下來進行。
[0082]另外，根據(jù)該實施方案的胺化合物，與烷醇胺類(例如常規(guī)用作酸性氣體吸收劑的2-氨基乙醇)相比，對于金屬材料(如碳鋼)而言具有極高的耐腐蝕性。因此，通過使用如上所述的酸性氣體吸收劑來去除酸性氣體的方法，在例如設(shè)備構(gòu)造中不必需使用高成本的耐腐蝕鋼，故在成本方面是有利的。
[0083]根據(jù)本實施方案的酸性氣體去除裝置是從含有酸性氣體的氣體中去除酸性氣體的酸性氣體去除裝置，該酸性氣體去除裝置包括:吸收塔，其含有根據(jù)上述實施方案的酸性氣體吸收劑且使含有酸性氣體的氣體與該酸性氣體吸收劑接觸以從該氣體中除去酸性氣體；和再生塔，其被配置成含有已經(jīng)在吸收塔內(nèi)吸收了酸性氣體的酸性氣體吸收劑以便從該酸性氣體吸收劑中去除該酸性氣體來使該酸性氣體吸收劑再生，從而使其在吸收塔內(nèi)再使用。
[0084]圖1是根據(jù)一實施方案的酸性氣體去除裝置的示意圖。該酸性氣體去除裝置I包括:使含有酸性氣體的氣體(以下，稱為廢氣)與酸性氣體吸收劑接觸以從該廢氣中吸收去除酸性氣體的吸收塔2 ;和，從吸收了酸性氣體的酸性氣體吸收劑中分離酸性氣體以再生酸性氣體吸收劑的再生塔3。以下，以酸性氣體為二氧化碳的情況作為例子進行說明。
[0085]如圖1所示，將含有二氧化碳的廢氣(如從熱電站排出的燃燒廢氣)通過氣體供給口 4導(dǎo)入到吸收塔2的下部。將該廢氣封閉于吸收塔2中，使其與由吸收塔2上部的酸性氣體吸收劑供給口 5供給的酸性氣體吸收劑接觸。作為酸性氣體吸收劑，使用上述實施方案的酸性氣體吸收劑。
[0086]可以將酸性氣體吸收劑的pH值調(diào)節(jié)到至少9或更大。根據(jù)廢氣中所含的有害氣體的種類或濃度、流速等，可以適當(dāng)選擇該酸性氣體吸收劑PH值的最合適條件。另外，除了上述的胺類化合物及溶劑(例如水)以外，該酸性氣體吸收劑還可以以任意比例含有其它化合物，如改善二氧化碳吸收性能的含氮化合物、抗氧化劑、pH調(diào)節(jié)劑等
[0087]如上所述,使廢氣與酸性氣體吸收劑接觸，由此使該廢氣中的二氧化碳被酸性氣體吸收劑吸收去除。將去除二氧化碳后的廢氣由氣體排出口 6排出到吸收塔2的外部。
[0088]將吸收了二氧化碳的酸性氣體吸收劑輸送到熱交換器7和加熱器8中以進行加熱,此后將其輸送到再生塔3中。將輸送到再生塔3內(nèi)部的酸性氣體吸收劑從再生塔3的上部向下部移動。在移動期間解吸酸性氣體吸收劑中的二氧化碳，從而使酸性氣體吸收劑再生。
[0089]將在再生塔3中再生了的酸性氣體吸收劑通過泵9輸送到熱交換器7和吸收液冷卻器10中，并由酸性氣體吸收劑供給口 5返回到吸收塔2中。
[0090]另一方面，使從酸性氣體吸收劑中分離出的二氧化碳與由再生塔3上部的回流液儲器11供給的回流水接觸，并將其排出到再生塔3的外部。將溶解了二氧化碳的回流水在回流冷凝器12中冷卻，隨后在回流液儲器11中從其中冷凝了含二氧化碳的水蒸氣的液體組分中將其分離出來。將該液體組分通過回收二氧化碳管線13導(dǎo)入到二氧化碳回收工序中。另一方面，將分離了二氧化碳的回流水通過回流水泵14輸送到再生塔3中。
[0091]借助于根據(jù)本實施方案的酸性氣體去除裝置1，通過使用二氧化碳吸收特性及二氧化碳解吸特性均優(yōu)良的酸性氣體吸收劑，能夠高效地進行二氧化碳的吸收去除。
[0092]以上，結(jié)合具體實例說明了本發(fā)明的實施方案，但是上述實例僅僅例舉了本發(fā)明的實例，并不意欲構(gòu)成對本發(fā)明的限制。另外，上述各個實施方案的說明中，對酸性氣體吸收劑、酸性氣體去除裝置以及酸性氣體去除方法，并未給出與解釋本發(fā)明沒有直接必要關(guān)系的部分等的描述。然而，可以適當(dāng)選擇這些部分之中必需的要素來使用。
[0093]除此之外，包括本發(fā)明要素的以及本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不違反本發(fā)明的宗旨或基本特征的情況下通過適當(dāng)作出設(shè)計變更而獲得的所有酸性氣體吸收劑、酸性氣體去除裝置以及酸性氣體去除方法均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的范圍以及與其等同的范圍來限定。
[0094][實施例]
[0095]以下，參考實施例和比較例進一步詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
[0096](實施例1)
[0097]通過將45質(zhì)量％的N-環(huán)戊基-N’ -(2_羥乙基)乙二胺和5質(zhì)量％的哌嗪溶解于水中來制備50ml的水溶液(以下，稱為吸收液)。將該吸收液裝灌到試管中，并將其加熱到40 V，然后將含有10體積％的二氧化碳(CO2)和90體積％的氮(N2)氣的混合氣體以500mL/分鐘的流速進行通氣。使用紅外線氣體濃度測定裝置(由Shimadzu公司生產(chǎn)，產(chǎn)品名為“CGT-700”)對試管出口處的氣體中的二氧化碳(CO2)濃度進行測定，從而對吸收性能進行評價。在通向試管內(nèi)的胺溶液的氣體導(dǎo)入口處設(shè)置1/8英寸的Teflon (注冊商標(biāo))管(內(nèi)徑:1.59mm，外徑:3.17mm)。另外，將如上述那樣在40°C下吸收混合氣體后的水溶液加熱到80°C，將100%氮(N2)氣以500mL/分鐘的流速進行通氣，并使用紅外線氣體濃度測定裝置對吸收液中的CO2濃度進行測定，從而對解吸性能進行評價。40°C下的吸收液的二氧化碳吸收量相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物為0.85摩爾。80°C下的吸收液的二氧化碳(CO2)吸收量相對于每I摩爾氨基化合物為0.40摩爾。在40°C下吸收二氧化碳(CO2)并在80°C下解吸二氧化碳(CO2)的過程中，每I摩爾氨基化合物回收0.45摩爾的C02。反應(yīng)熱是68kJ/mol。
[0098]反應(yīng)熱如下進行測定。使用由設(shè)置在恒溫爐中的相同形狀的玻璃反應(yīng)容器及參比容器組成的示差反應(yīng)熱量計(differential reaction calorimeter) “DRC”(產(chǎn)品名稱，由SETARAM公司制造)，對用吸收液吸收二氧化碳的反應(yīng)熱進行測定。在反應(yīng)容器及參比容器中分別裝灌150mL的吸收液，并使40°C的恒溫水在各容器的夾套部分循環(huán)。在該狀態(tài)下以200ml/分鐘向反應(yīng)容器內(nèi)的吸收液吹入100%濃度的二氧化碳?xì)怏w，用溫度記錄儀連續(xù)記錄液體的溫度升高，直到二氧化碳吸收結(jié)束為止，使用提前測定出的反應(yīng)容器與夾套水之間的總傳熱系數(shù)來計算出反應(yīng)熱。
[0099](實施例2)
[0100]除了使用N-環(huán)丁基-N’-(2-羥乙基)_1，3-丙二胺代替N-環(huán)戊基-N’ - (2_羥乙基)乙二胺以外，使用與實施例1相同的方法制備吸收液(水溶液)。使用與實施例1相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°c下的二氧化碳吸收量為0.70摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.40摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.30摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為69kJ/摩爾。
[0101](實施例3)
[0102]除了使用N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥乙基)-N’ -甲基乙二胺代替N-環(huán)戊基_N’-(2_羥乙基)乙二胺以外，使用與實施例1相同的方法制備吸收液(水溶液)。使用與實施例1相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°c下的二氧化碳吸收量為0.63摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.39摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.24摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為67kJ/摩爾。
[0103](實施例4)
[0104]除了使用N-環(huán)戊基-N-甲基-N’-(2-羥乙基)乙二胺代替N-環(huán)戊基-N’-(2-羥乙基)乙二胺以外，使用與實施例1相同的方法制備吸收液(水溶液)。使用與實施例1相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°c下的二氧化碳吸收量為0.65摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.38摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.27摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為67kJ/摩爾。
[0105](實施例5)
[0106]通過將40質(zhì)量％的N-環(huán)戊基-N’ -(2-羥乙基)乙二胺、5質(zhì)量％的哌嗪和5質(zhì)量％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇溶解于水中來制備50ml的吸收液(水溶液)。使用與實施例I相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°C下的二氧化碳吸收量為0.89摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.45摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.44摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為70kJ/摩爾。
[0107](實施例6)
[0108]除了使用N-(2-甲基環(huán)戊基)-N’-(2-羥乙基)乙二胺代替N-環(huán)戊基-N’-(2-羥乙基)乙二胺以外，使用與實施例1相同的方法制備吸收液(水溶液)。使用與實施例1相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°c下的二氧化碳吸收量為0.80摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.40摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.40摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為67kJ/摩爾。
[0109](比較例I)
[0110]通過將60質(zhì)量％的正丙基二乙醇胺和5質(zhì)量％的哌嗪溶解于水中來制備50ml的水溶液(以下，稱為吸收液)。然后，使用與實施例1相同的裝置，在相同的條件下對二氧化碳吸收量及反應(yīng)熱進行測定。相對于吸收液中的每I摩爾氨基化合物，40°C下的二氧化碳吸收量為0.20摩爾，而80°C下的二氧化碳吸收量為0.08摩爾。在該吸收液中每I摩爾氨基化合物回收0.12摩爾的二氧化碳。反應(yīng)熱為65kJ/摩爾。
[0111]在表I中，示出了實施例1-6和比較例I中的40°C下的二氧化碳吸收量、80°C下的二氧化碳吸收量、二氧化碳回收量、及反應(yīng)熱的測定結(jié)果，同時示出了胺化合物和反應(yīng)促進劑在吸收液中的含量。需要說明的是，在表I中，二氧化碳吸收量及二氧化碳回收量是吸收液所含的每I摩爾胺化合物的吸收量及回收量，它們是以摩爾數(shù)表示的值。[0112]
【權(quán)利要求】
1.酸性氣體吸收劑，其包含至少一種由下列通式(I)表示的二胺化合物，R1R2N-(CHR3)n-CH2-NR4R5...(I)其中R1、!?2、!?4和R5表示碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基、碳數(shù)從I至4的烷基、羥烷基、和氫原子之中的任一個；R3表不氫原子、甲基和乙基之中的任一個；“η”表示I或2的整數(shù)；R1、R2、R4和R5之中的一個或兩個是碳數(shù)從3至6的環(huán)烷基；R1、R2、R4和R5之中的一個或兩個是羥烷基；兩個氨基之中的至少一個是仲氨基；兩個氨基均是除了伯氨基之外的基團。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑，其中在通式(I)所示的二胺化合物中R4是2-羥乙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑，其中在通式(I)中R1是環(huán)戊基，且在通式(I)中R2是氫原子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑，其中由通式(I)表示的二胺化合物的含量是10質(zhì)量％至55質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑，其進一步包含由烷醇胺類及/或由下述通式(2)所表示的雜環(huán)胺化合物組成的反應(yīng)促進劑，其中該反應(yīng)促進劑的含量是I質(zhì)量％至20%質(zhì)量％,
6.根據(jù)權(quán)利要求5的酸性氣體吸收劑，其中所述烷醇胺類為選自2-(異丙基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)乙醇及2-氨基-2-甲基-1-丙醇之中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的酸性氣體吸收劑，其中所述雜環(huán)胺化合物包含選自哌嗪類之中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的酸性氣體吸收劑，其中所述哌嗪類為選自哌嗪、2-甲基哌嗪、2，5- 二甲基哌嗪、和2，6- 二甲基哌嗪中的至少一種。
9.酸性氣體去除方法,其包括:使含有酸性氣體的氣體與根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑接觸，以從含有酸性氣體的氣體中去除酸性氣體。
10.酸性氣體去除方法,其包括:使含有酸性氣體的氣體與根據(jù)權(quán)利要求5的酸性氣體吸收劑接觸，以從含有酸性氣體的氣體中去除酸性氣體。
11.從含有酸性氣體的氣體中去除酸性氣體的酸性氣體去除裝置，該裝置包括:吸收塔，其含有根據(jù)權(quán)利要求1的酸性氣體吸收劑且使含有酸性氣體的氣體與該酸性氣體吸收劑接觸以從該氣體中除去酸性氣體；和再生塔，其被配置成含有已經(jīng)在吸收塔內(nèi)吸收了酸性氣體的酸性氣體吸收劑以便從該酸性氣體吸收劑中去除該酸性氣體來使該酸性氣體吸收劑再生，從而使其在吸收塔內(nèi)再使用。
12.從含有酸性氣體的氣體中去除酸性氣體的酸性氣體去除裝置，該裝置包括:吸收塔，其含有根據(jù)權(quán)利要求5的酸性氣體吸收劑且使含有酸性氣體的氣體與該酸性氣體吸收劑接觸以從該氣體中除去酸性氣體；和再生塔，其被配置成含有已經(jīng)在吸收塔內(nèi)吸收了酸性氣體的酸性氣體吸收劑以便從該酸性氣體吸收劑中去除該酸性氣體來使該酸性氣體吸收劑再生，從而使其在吸收塔內(nèi)再使用。
【文檔編號】B01D53/62GK103505994SQ201310254738
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】村井伸次, 前澤幸繁, 加藤康博, 村松武彥, 程塚正敏, 齊藤聰 申請人:株式會社東芝