专利名称：氨基酸盐制品及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及可用来例如从气体中除去酸气组分的氨基酸盐制品。
背景技术：
CO2是公认的全球变暖(温室效应)的主要源头。许多工业过程，如煤气化、生物质气化、烃类蒸汽重整、天然气部分氧化及类似过程，产生大量的含C02、H2S及其他酸性气体的气流。因此，人们希望从这些气体混合物中除去和/或捕集CO2和/或H2S及其他酸性气体。
发明内容
本发明人现在开发出了新型制品，可用来例如从气体中除去酸气组分如C02。一种示例性制品包含无机基材和设置在所述无机基材上的微粒固体氨基酸盐。本文所述的制品可用来例如从气体中除去酸气组分。一种示例性方法包括提供一种制品，所述制品包含基材和基本上由设置在所述基材上的氨基酸盐组成的固体；以及使包含酸气组分的气体与所述制品接触，从气体中除去至少一部分酸气组分。另一种示例性方法包括使包含酸气组分的气体与固体微粒氨基酸盐接触，从气体中除去至少一部分酸气组分。在以下的详细描述中给出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和权利要求书实施本发明而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特点的总体评述或框架。
具体实施例方式一个实施方式是一种制品，所述制品包含无机基材和设置在所述无机基材上的微粒固体氨基酸盐。在一些实施方式中，所述无机基材包含玻璃或陶瓷。所述基材可以是多孔的或无孔的。所述基材可具有任何合适的形式。在一个实施方式中，所述基材的形式是纤维状材料，如玻璃棉。在另一个实施方式中，所述基材的形式是流通型基材，如陶瓷蜂窝体。在其他实施方式中，所述基材基本上是平整的，例如是板的形式。本文所用的术语“流通型基材”表示成形体，它包括内部通路，例如笔直或曲折的通道和/或多孔网络，它们允许气体流过所述成形体。所述流通型基材从入口到出口，沿着流通方向的尺寸至少为I厘米，至少为2厘米，至少为3厘米，至少为4厘米，至少为5厘米，至少为6厘米，至少为7厘米，至少为8厘米，至少为9厘米，或者至少为10厘米。
在一个实施方式中，所述流通型基材具有蜂窝体结构，它包含入口端、出口端以及从所述入口端延伸到所述出口端的内部通道。在一个实施方式中，所述蜂窝体包含从入口端延伸到出口端的多条孔道，所述孔道由交叉的孔道壁限定。所述蜂窝体基材可任选地包含一个或多个被选择性堵塞的蜂窝体基材孔道端，以提供能使气体和孔道壁之间更紧密地接触的壁流通型结构。氨基酸盐是氨基酸衍生的盐。氨基酸盐可衍生自例如甘氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、6-氨基己酸、脯氨酸、肌氨酸、蛋氨酸或牛磺酸。也可用聚氨基酸例如聚精氨酸、聚赖氨酸、聚鸟氨酸或聚组氨酸制备氨基酸盐。在一个实施方式中，氨基酸盐是氨基酸钾盐，通过氢氧化钾溶液与氨基酸之间的反应制得。在另一个实施方式中，氨基酸盐是氨基酸钠盐，通过氢氧化钠溶液与氨基酸之间的反应制得。“微粒”氨基酸盐是以颗粒形式存在的氨基酸盐。氨基酸盐的示例性粒径包括中值粒径或平均粒径等于或小于5毫米，等于或小于I毫米，等于或小于10微米，等于或小于5微米，等于或小于3微米，或者等于或小于I微米。 另一种实施方式是制备包含无机基材和设置在无机基材上的微粒固体氨基酸盐的制品的方法，所述方法包括提供无机基材；将氨基酸盐溶液施涂到无机基材上，形成涂覆基材；以及干燥该涂覆基材。在此方法中，无机基材和微粒固体氨基酸盐选自例如上述无机基材和微粒固体氨基酸盐。此方法中形成的固体氨基酸盐微粒在基材上形成涂层。本文所用的术语“涂覆”是指将微粒固体氨基酸盐设置在基材的暴露表面上。涂层可涂覆基材的全部或部分表面；若基材表面是多孔的，该涂层可在任何程度上渗入基材。氨基酸盐溶液可这样制备，例如在溶剂如水中以任意摩尔比混合氨基酸和氢氧化钾溶液，如COOH与OH的摩尔比约为1:1。所得溶液的pH可用氢氧化钾溶液和/或氨基酸调节，使之落在8-14的范围内。在一些实施方式中，可用氢氧化钠代替氢氧化钾。可通过任何合适的方式，例如喷雾或浸蘸，将氨基酸盐溶液施涂到基材上。在一些实施方式中，在氨基酸盐溶液中将基材浸没任意合适的时间，如10-15秒。然后，使涂覆基材在室温下干燥。涂覆基材也可在加热的环境例如烘箱中干燥。固体氨基酸盐微粒是在干燥过程中形成于基材之上的。在干燥过程中，不要求水完全蒸发。在包括使含酸气组分的气体与制品接触，以从气体中除去至少一部分酸气组分的方法中，可使用包括上述实施方式的任意组合的制品。一个实施方式是包括使含酸气组分的气体与制品接触，以从流体中除去至少一部分酸气组分的方法，所述制品包含无机基材和设置在无机基材上的微粒固体氨基酸盐。气体的形式可以为气体或气体混合物。气体或气体混合物还可包含另一相，例如气体或液体中的固体微粒，或者气体中的液滴。使气体与制品接触可这样实现，例如使气流通过制品外表面，或者使气流通过制品内部空间。酸气是溶解于溶剂时会导致溶液的pH低于7的气体。示例性酸气包括H2S和C02。酸气组分可以任何比例存在于被处理的气体中。可通过物理、化学或物理化学机理，利用吸附、吸收或将酸气截留在制品上的其他方法，从流体中除去酸气。从气体中除去至少一部分酸气组分，例如除去一些酸气或全部酸气。在一些实施方式中，制品从气体中除去至少5%、至少10%、至少20%、至少50%、至少70%或至少90%的酸气组分。在一些实施方式中，从流体中除去H2S。在其他实施方式中，从流体中除去C02。制品能够在潮湿或干燥环境中捕集酸气组分。另一个实施方式是一种方法，该方法包括提供一种制品，所述制品包含基材和由设置在所述基材上的氨基酸盐组成的活性固体；使包含酸气组分的气体与所述制品接触，从气体中除去至少一部分酸气组分。本文所用的“活性”固体是指能促进对接触制品的酸气的捕集的固体。除活性固体外，所述制品可包含任何合适的非活性(例如惰性)材料。基材和氨基酸盐可选自前述基材和氨基酸盐。或者，基材可包含有机材料，例如木质多孔材料(例如木粉)或聚合物(例如聚合物泡沫材料)。另一个实施方式是一种方法，所述方法包括使含酸气组分的流体与固体微粒氨基酸盐接触，从气体中除去至少一部分酸气组分。例如，可在不用基材的情况下，或者在将微粒氨基酸盐设置于无机或有机基材(包括上述任何基材)上的情况下，使用固体微粒氨基酸盐从气体中除去酸气组分。可在添加或不添加粘结剂的情况下，任选使固体微粒氨基酸盐形成为成形制品。这种成形制品的例子包括球粒或流通型基材。氨基酸盐可选自前述氨基酸盐。固体微粒氨基酸盐可通过任何合适的技术制备，如通过从氨基酸盐溶液沉淀制备。
其他实施方式包括通过从制品或氨基酸盐中除去至少一部分酸气，使上述任何制品或微粒氨基酸盐再生。在一个实施方式中，再生制品或氨基酸盐包括将制品或氨基酸盐加热到足够高的温度，以除去酸气。应当理解，足以除去酸气的温度部分取决于酸气含量。在一个实施方式中，足够高的温度可包括在60-150°C的温度下，包括例如在80°C、IOO0C、120°C、140°C或更高的温度下加热制品或氨基酸盐。在另一个实施方式中，足够高的加热温度可以是从这些数值演变而来的范围，包括例如100-1201或100-1401。对制品或氨基酸盐的加热可通过任何合适的手段实现，例如在烘箱中加热，或者使加热的气流通过制品外表面或者氨基酸盐，或者通过制品的内部空间。氨基酸盐可通过化学方式结合到基材上，也可不通过化学方式结合到基材上。在一些实施方式中，可通过任何合适的技术，例如洗涤，将氨基酸盐涂层从基材上除去。在一些实施方式中，从基材上除去氨基酸盐涂层，使基材能够再次用新的氨基酸盐溶液涂覆。通过以下实施例进一步阐述各种实施方式。实施例在水中混合氨基酸甘氨酸和45%的氢氧化钾溶液，使COOH与OH的摩尔比为I: I，由此制备20%的甘氨酸钾盐溶液。用KOH溶液和/或氨基酸调节所得溶液的pH，使之落在8-14的范围内。将玻璃棉滤纸在钾盐溶液中浸没10-15秒，然后在室温下干燥过夜。在进行CO2捕集试验之前，将经过涂覆的玻璃棉滤纸在100°C强制通风烘箱中干燥15分钟。通过质量差确定加到玻璃棉滤纸上的甘氨酸钾盐的量。为评价其捕集CO2的能力，将经过涂覆的玻璃棉滤纸在潮湿的CO2气氛中放置30分钟，同时施加小的背压。取出经过涂覆的玻璃棉滤纸，使其在室温下干燥过夜。干燥过夜之后，在100°C干燥15分钟，再在140°C干燥15分钟，然后测量经过涂覆的玻璃棉滤纸的质量。在接触潮湿的CO2气氛之后，甚至在将接触潮湿CO2气氛的玻璃棉滤纸在100°C干燥15分钟之后，观察到玻璃棉滤纸的质量增加。在将接触潮湿CO2气氛的玻璃棉滤纸在140°C干燥15分钟之后，观察到玻璃棉滤纸的质量减小。同样在潮湿氮气或空气气氛中测试了对照样品。没有观察到对照样品的质量变化。利用精氨酸、赖氨酸和组氨酸的钾盐重复上述过程。表I汇总了 CO2的捕集和脱附结果。
表I
权利要求
1.一种制品，所述制品包含 无机基材；以及 设置在所述基材上的微粒固体氨基酸盐。
2.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述基材的形式是蜂窝体。
3.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述基材包含玻璃棉。
4.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述氨基酸盐是氨基酸钾盐。
5.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述氨基酸盐是氨基酸钠盐。
6.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述氨基酸盐衍生自甘氨酸、精氨酸、赖氨酸或组氨酸。
7.如权利要求I所述的制品，其特征在于，所述氨基酸盐衍生自6-氨基己酸、脯氨酸、肌氨酸、蛋氨酸、牛磺酸、聚(氨基酸)如聚精氨酸、聚赖氨酸、聚鸟氨酸或聚组氨酸。
8.一种制备如权利要求I所述的制品的方法，所述方法包括 提供无机基材； 将氨基酸盐溶液施涂到所述基材上，形成涂覆基材；以及 干燥所述涂覆基材。
9.一种方法，所述方法包括使含酸气的气体与如权利要求I所述的制品接触，从所述气体中除去至少一部分酸气。
10.一种方法，所述方法包括 提供包含基材和由设置在所述基材上的氨基酸盐组成的固体的制品；以及 使含酸气的气体接触所述制品，从所述气体中除去至少一部分酸气。
11.一种方法，所述方法包括使含酸气的气体与固体微粒氨基酸盐接触，从所述气体中除去至少一部分酸气。
12.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括通过从所述制品除去至少一部分酸气来再生所述制品。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，再生所述制品包括将所述制品加热到足以除去酸气的温度。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，再生所述制品包括将所述制品加热到.60-150°C的温度。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸气是二氧化碳。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸气是硫化氢。
17.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括通过从所述制品除去至少一部分酸气来再生所述制品。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，再生所述制品包括将所述制品加热到足以除去酸气的温度。
19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述酸气是二氧化碳。
20.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述酸气是硫化氢。
21.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括再生所述微粒氨基酸盐。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，再生所述氨基酸盐包括将所述氨基酸盐加热到足以除去酸气的温度。
23.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述酸气是二氧化碳。
24.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述酸气是硫化氢。
全文摘要
一种包含基材和设置在基材上的氨基酸盐的制品。所述制品可用来例如从气体中除去酸气组分。
文档编号B01J20/04GK102711955SQ201080053039
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月15日 优先权日2009年11月24日
发明者蒋大跃 申请人:康宁股份有限公司