专利名称：蒸气抑制添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及胺以及它们在从气流中捕集ニ氧化碳中的用途。
背景技术：
对于温室气体的固定生产者存在着不断增长的压カ来显著降低它们的大气排放。特别关注的是ニ氧化碳(CO2)到大气中的排放。减少大气CO2排放的ー种方法是通过在一个点源将其捕集并且随后储存在地质的或其他储存器中。用于从发电站以及其他燃烧烟气的装置中捕集CO2的方法被称为燃烧后捕集(PCC)0用于PCC的最成熟的市售技术是基于溶剂的CO2吸收/释放。当实践广泛推广的PCC技术时，将会要求大量的溶剂，如氨和胺。从另ー个角度来看，一个燃烧粉碎的黑煤的典 型2. 4GW发电机产生了约30-50吨CO2/分钟，或680kmol/分钟。清楚的是，将在这个等级的PCCエ厂中循环使用的溶剂量是空前的。溶剂和溶剂降解产物(通过氧化和热过程生产的)的潜在环境影响需要考虑，尤其是当通过溶剂滑脱(slippage)以这个规模而释放到局部环境中时可能是不可避免的时候。用于CO2捕集的最有吸引力的物理溶剂是具有以下特性的那些，诸如高热稳定性、极低的蒸气压力、不可燃性、以及无毒性。此类材料具有以在气体流中极小的溶剂损失来捕集CO2的潜力。使用氨溶液从烟气流中去除CO2从化学的观点来看是有吸引人的，具有相对于从气体混合物中回收CO2长久已知的使用一こ醇胺(MEA)或其他胺作为溶剂的的系统而言多个重要的优点。这些优点包括I. SOjP NOx可以得到吸收，其可能性是将用过的溶剂溶液作为肥料(SOjP NOx降解胺溶剂)而有利地出售。2.在广泛的商业应用中，氨是ー种低成本的化学品。3.对于此种方法所要求的总能量设计是对于MEA系统所要求的约40%。关于这种氨法，该溶剂溶液由铵、碳酸氢盐离子以及到一个较小程度的碳酸盐组成，该碳酸盐与溶解的氨(水性)、以及溶解的CO2 (水性)相平衡。在该吸收塔中，水和氨与CO2 (水性)发生反应以便形成碳酸氢盐离子或者氨基甲酸铵离子，其中该反应在汽提塔中通过施加能量而发生逆变。这些相关联的水相反应可以通过以下总体的方程来概述
toon] CQt + HtO + NHs HCO3' + IMH/ (方程 I)CO2 2NH3 料 NH2CCXT+ NH/ (方程 2)HCO3" + NH3 ο CO32' + NH/ (方程3)
_4] CO32- + H2O + CO2 料 2HC03"(方程 4)氨是ー种轻质分子(分子量=17道尔顿)，它在高于-30摄氏度的温度(在大气温度)以上是气体，并且容易溶解在水中。将水性铵溶液用气体流(如在ー种后燃烧捕集过程中)鼓泡将会导致氨离开该溶液并且进入到气相中。离开该吸收塔的气相游离氨的量值是与水性氨的量值成比例的，这通过溶液化学作用和热力学因素(如温度)来控制更高的温度使得气相氨的量值增加。对氨法的主要关注已经是与该吸收塔和汽提塔相关联的氨损失(或“滑移”)。用来缓解从捕集设备中的氨滑移的ー种可能的途径是使用添加剂以提高氨水的沸腾温度，因此通过盐-或共沸的作用来降低氨损失。本发明的ー个目的是克服或者至少减轻与使用氨作为CO2捕集溶剂相关联的这些问题中的ー个或多个。在该说明书中提及任何现有技术不被并且应该不被认为是一种承认或者任何形式的建议，即该现有技术形成了在澳大利亚或任何其他司法管辖区域中公共常识的一部分，或者该现有技术可以被本领域内普通技术人员合理预期进行确定、理解、并且视为相
关。 发明概述因此，在ー个方面，本发明提供了ー种用于从含CO2的气体流中去除CO2的方法，包括以下步骤使该含CO2的气体流与ー种CO2捕集溶剂相接触；C02捕集溶剂包含或组成为ー种水性铵溶液以及ー种可溶盐；该水性铵溶液含O. l%wt到40%wt的氨并且该可溶盐的浓度范围是O. 01%-10%wt,该可溶盐具有一种或多种选自下组的阳离子，该组由以下各项组成第ΙΑ、IIA、IIIAjP IVA族金属的阳离子，连同一种或多种选自下组的抗衡阴离子，该组由以下各项组成 第VIIA元素的阴离子、以及NO3' SO42' OH—、PO43'以及HC03_以及其他水可溶的抗衡阴离子；并且将CO2该含CO2的气体流中吸收到该CO2捕集溶剂中。在本发明的另一方面，提供了ー种CO2捕集溶剤，该溶剂包括或构成为ー种具有的氨浓度是O. l%wt 一直到40%的水性铵溶液，以及ー种浓度范围是O. 01%wt-10%wt的可溶盐，该可溶盐具有一种或多种选自下组的阳离子，该组由以下各项组成第IA、IIA、IIIA、和IVA族金属，连同一种或多种选自下组的抗衡阴离子，该组由以下各项组成第VIIA元素的阴离子、以及N03_、SO广、0H_、PO43'以及HCO3-或其他水可溶的抗衡阴离子。在本发明的以上方面的一个优选形式中，该可溶盐的阳离子是选自下组中的ー种或多种元素的阳离子，该组由以下各项组成Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra,并且这些阴离子是选自下组中的一种或多种阴离子，该组由以下各项组成元素F、Cl、Br、I、At的阴离子，以及NO3' SO42' OH—、PO43'以及HCO3-或其他水可溶的抗衡阴离子。该添加剂可以是多种盐的ー种溶液、ー种纯固体、或几种盐的一种多相固体混合物、或者多种水性盐(溶解在水中的盐)的ー种混合物。该添加剂在添加时可以是结晶的、粉状的、熔融的、或者任何其他状态。该盐还可以作为ー种水合结晶固体来添加，即，该盐是ー种含结晶水的固体。这些盐还可以作为ー种混合的固体盐来添加，例如Na00K(H)CK这些盐可以溶解在一种与水易混合的溶剂中用于添加到大量的水性铵溶液中。在本发明的优选形式中，这些水可溶盐所添加的浓度是O. lwt-5%wt并且最优选是lwt-3%wt。用于CO2捕集的水性铵溶液的浓度的范围是在从O. l%wt 一直到40%wt的浓度。这种添加剂的唯一目的是减少溶解的氨的量值，在吸收发电站烟气中包含的CO2时该溶解的氨被转移到气相中。该氨可以是唯一的CO2捕集溶剂或者它可以与其他溶剂一起共混。这些其他溶剂可以包括任何CO2捕集胺，其处于小于氨在该共混溶剂中的浓度的任何溶度。一些常见的适合的捕集溶剂的化学结构在以下呈现
权利要求
1.ー种CO2捕集溶剂包括 ー种具有的氨浓度为O. l%w/w到40%w/v的水性铵溶液； 以及ー种基于该CO2捕集溶剂的、浓度范围是O. 01%wt-10%wt的可溶盐，该水可溶盐具有的阳离子是选自的第IA、IIA、IIIA和IVA族的金属的组，以及抗衡阴离子是选自第VIIA族元素的阴离子、N03_、SO42' OH-、P043_以及HC03_的组。
2.如权利要求I所述的捕集试剂，其中，该可溶盐的阳离子是选自下组，该组由以下各项组成Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra的阳离子，并且这些阴离子是选自下组，该组由以下各项组成元素F、CI、Br、I、At的阴离子，以及N03_、S042_、0H_、Ρθ/_、以及HC03_。
3.如权利要求2所述的捕集试剂，其中，该阳离子是选自钡、铯、或铷的阳离子。
4.如权利要求2所述的捕集试剂，其中，该阴离子是氯离子、硝酸根、或PO4'
5.如权利要求I或3所述的捕集试剂，其中，这些水可溶盐所添加的浓度是O. l%wt-5%wto
6.如权利要求I或3所述的捕集试剂，其中，这些水可溶盐所添加的浓度是l%wt-3%wto
7.如权利要求I或3所述的捕集试剂，进一歩包括选自下组的ー种或多种另外的溶剂MEA (—こ醇胺)、DEA、ニこ醇胺、AMP (2-氨基-2-甲基丙醇)、MDEA (甲基ニこ醇胺)以及PZ(哌嗪)、甲基ニこ醇胺(MDEA)、ニ甘醇胺(DGA)、以及ニ-异丙醇胺(DIPA)以及其共混物，以便形成一种共混的溶剂，其中这种或这些另外的溶剂的浓度是小于在该共混的溶剂中的氨的浓度。
8.ー种用于从含CO2的气体流中去除CO2的方法，包括以下步骤 使该含CO2的气体流与ー种CO2捕集溶剂溶液相接触；C02捕集溶剂包含的水性铵溶液含O. l%w/v, v/v/w/w到40%w/v的氨；并且包含的可溶盐的浓度范围是基于该CO2捕集溶剂O.01%-10%wt或v/v或w/v,该可溶盐具有ー种或多种选自下组的阳离子，该组由以下各项组成第IA、IIA、IIIA、和IVA族金属，连同一种或多种选自下组的抗衡阴离子，该组由以下各项组成第VIIA元素的阴离子、以及NO3' SO42' OH—、PO43'以及HC03_ ;并且 将CO2从该含CO2的气体流中吸收到该氨溶液中。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该可溶盐的阳离子是选自下组中的ー种或多种元素的阳离子，该组由以下各项组成Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra,并且这些阴离子是选自下组中的一种或多种阴离子，该组由以下各项组成元素F、Cl、Br、I、At的阴离子，以及 NO3' SO42' OH' PO43' 以及 HCO3'
10.如权利要求8所述的方法，其中，该阳离子是选自下组，该组由以下各项组成钡、铯、以及铷的阳离子。
11.如权利要求9所述的方法，其中，该阴离子是氯离子、硝酸根、或PO/-。
12.如权利要求8或10所述的方法，其中，该水可溶盐所添加的浓度是O.l%wt-5%wt0
13.如权利要求8或10所述的方法，其中，这些水可溶盐所添加的浓度是l%wt-3%wt。
14.如权利要求8或10所述的方法，进ー步包括选自下组的ー种另外的溶剂:MEA(—こ醇胺)、DEA、ニこ醇胺、AMP (2-氨基-2-甲基丙醇)、MDEA(甲基ニこ醇胺)以及PZ (哌嗪)、甲基ニこ醇胺(MDEA)、ニ甘醇胺(DGA)、以及ニ-异丙醇胺(DIPA)以及其共混物，以便形成一种共混的溶剂，其中这种或这些另外的溶剂的浓度是小于氨在该共混的溶剂中的浓度。
全文摘要
在此披露了一种用于从含CO2的气体流中去除CO2的方法，其中将该含CO2的气体流与一种水性铵溶液相接触。该水性铵溶液包括0.1%-40%w/v、v/v/w/w的氨、以及一种浓度范围为0.01%-10%wt或v/v或w/v的可溶盐，该可溶盐具有的阳离子是选自第IA、IIA、IIIA以及IVA族金属的组，连同抗衡阴离子是选自第VIIA族元素的阴离子、NO3-、SO42-、OH-、PO43-以及HCO3-的组。本发明还扩展到一种包括水性铵溶液和以上可溶盐的CO2捕集溶剂。
文档编号B01D53/14GK102869425SQ201180009720
公开日2013年1月9日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月19日
发明者菲尔·杰克森, 莫塔兹·伊布拉伊姆·阿塔拉, 本杰明·杰克·巴林杰 申请人:联邦科学与工业研究组织